KR20060043799A - Apparatus and method of space time block code for increasing performance - Google Patents

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KR20060043799A KR1020050019848A KR20050019848A KR20060043799A KR 20060043799 A KR20060043799 A KR 20060043799A KR 1020050019848 A KR1020050019848 A KR 1020050019848A KR 20050019848 A KR20050019848 A KR 20050019848A KR 20060043799 A KR20060043799 A KR 20060043799A
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Abstract

본 발명은 복수개의 송신 안테나들을 사용하는 통신시스템의 송신기에서 시공간 블록 부호화 장치에 관한 것으로, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수개의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 블록 부호의 성능을 향상시키기 위하여 수신기에서 보내는 피드백 정보를 이용하는 장치를 제안한다.The present invention relates to a space-time block encoding apparatus in a transmitter of a communication system using a plurality of transmission antennas, and to improve performance of a space-time block code in a method of transmitting an input symbol string through a plurality of transmission antennas according to a predetermined rule. The present invention proposes an apparatus using feedback information sent from a receiver.

시공간 블록 부호화, 최대 다이버시티 이득, 최대 데이터 레이트 Space-time block coding, maximum diversity gain, maximum data rate

Description

성능 향상된 시공간 블록 부호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF SPACE TIME BLOCK CODE FOR INCREASING PERFORMANCE}Apparatus and method for performance-enhanced spatiotemporal block encoding {APPARATUS AND METHOD OF SPACE TIME BLOCK CODE FOR INCREASING PERFORMANCE}

도 1은 종래기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.1 is a diagram showing the configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기 구성을 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating a receiver configuration in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art.

도 3은 종래기술인 Giannakis그룹이 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme proposed by the prior art Giannakis group.

도 4는 종래기술인 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 4개의 송신 안테나들을 사용하며, 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating the configuration of a transmitter in a mobile communication system using four transmission antennas proposed by the research teams Tae-Jin Chung and Jeon-Hoon Chung, and using a space-time block coding scheme.

도 5는 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.5 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 나타내는 도면. 6 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time frequency block coding scheme according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템 에서 수신기의 구성을 나타내는 도면.7 is a diagram illustrating a configuration of a receiver in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 동작 흐름도. 8 is a flowchart illustrating an operation of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 동작 흐름도.9 is a flowchart illustrating an operation of a receiver in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템의 성능 분석 곡선의 제1예.10 is a first example of a performance analysis curve of a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention.

도 11은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템의 성능 분석 곡선의 제2예11 is a second example of a performance analysis curve of a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention.

본 발명은 무선통신 시스템의 송신 안테나 다이버시티 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 복수의 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수개의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 블록 부호의 성능을 향상시키기 위한 시공간 블록 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for transmitting antenna diversity in a wireless communication system. In particular, in a mobile communication system using a plurality of antennas, a method of transmitting an input symbol string through a plurality of transmitting antennas by a predetermined rule is provided. The present invention relates to a space-time block encoding apparatus and method for improving the performance of space-time block code.

통신에서 가장 근본적인 문제는 채널(channel)을 통하여 얼마나 효율적이고 신뢰성 있게(reliably) 데이터(data)를 전송할 수 있느냐 하는 것이다. 최근에 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 이동 통신 시스템에서는 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 통신 시스템이 요구됨에 따라 시스템에 적절한 채널 부호화 방식을 사용하여 시스템의 효율을 높이는 것이 필수적이다.The most fundamental problem in communication is how efficiently and reliably data can be transmitted over a channel. The next generation multimedia mobile communication system, which is being actively studied in recent years, needs a high-speed communication system capable of processing and transmitting a variety of information such as video and wireless data beyond the initial voice-oriented service. It is essential to increase the efficiency of the system.

일반적으로, 이동통신시스템에 존재하는 무선 채널 환경은 유선 채널 환경과 달리 다중 경로 간섭(multipath interference), 쉐도잉(shadowing), 전파 감쇠, 시변 잡음(time varying noise) 및 페이딩(fading) 등과 같은 여러 요인들로 인해 불가피한 오류가 발생하여 정보의 손실이 생긴다.In general, a wireless channel environment existing in a mobile communication system is different from a wired channel environment such as multipath interference, shadowing, propagation attenuation, time varying noise, and fading. Factors cause unavoidable errors and loss of information.

상기 정보 손실은 실제 송신 신호에 심한 왜곡을 발생시켜 상기 이동 통신 시스템의 전체 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 일반적으로 이러한 정보의 손실을 감소시키기 위해 채널의 성격에 따라 다양한 에러 제어 기법(error-control technique)을 이용하여 시스템의 신뢰도를 높이는데, 이러한 에러 제어 기법 중에 가장 기본적인 방법은 에러 정정 부호(error-correcting code)를 사용하는 것이다.The loss of information causes severe distortion in the actual transmission signal, thereby acting as a factor that degrades the overall performance of the mobile communication system. In general, in order to reduce the loss of information, various error-control techniques are used to increase the reliability of the system according to the characteristics of the channel. The most basic of these error control techniques is an error-correcting code. correcting code.

또한, 무선통신 시스템에서 다중경로 페이딩을 완화시키기 위해 다이버시티 기술을 사용하는데, 예를 들어 시간 다이버시티(time diversity), 주파수 다이버시티(frequency diversity)와 안테나 다이버시티(antenna diversity) 등이 있다. In addition, in a wireless communication system, diversity techniques are used to mitigate multipath fading, for example, time diversity, frequency diversity, and antenna diversity.

상기 안테나 다이버시티 방식은 다중 안테나(multiple antenna)를 사용하는 방식으로서, 상기 안테나 다이버시티 방식은 수신 안테나들을 다수개로 사용하는 수신 안테나 다이버시티 방식과 송신 안테나들을 다수개 사용하는 송신 안테나 다이버시티 방식 및 다수개의 송신 안테나들과 다수개의 수신 안테나들을 사용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO : Multiple Input Multiple Output) 방식으로 분류된다.The antenna diversity scheme uses multiple antennas, the antenna diversity scheme includes a receive antenna diversity scheme using a plurality of receive antennas, a transmit antenna diversity scheme using a plurality of transmit antennas, and It is classified into a multiple input multiple output (MIMO) scheme using a plurality of transmit antennas and a plurality of receive antennas.

여기서, 상기 MIMO 방식은 일종의 시공간 부호화(STC : Space-Time Coding) 방식이며, 상기 시공간 부호화 방식은 미리 설정된 부호화 방식으로 부호화된 신호를 다수개의 송신 안테나들을 사용하여 송신함으로써 시간 영역(time domain)에서의 부호화 방식을 공간 영역(space domain)으로 확장하여 보다 낮은 에러율을 달성하는 방식이다.Here, the MIMO scheme is a kind of space-time coding (STC) scheme, and the space-time coding scheme is transmitted in a time domain by transmitting a signal encoded by a predetermined coding scheme using a plurality of transmitting antennas. It is a method of achieving a lower error rate by extending the coding scheme to the space domain.

한편, 상기 안테나 다이버시티 방식을 효율적으로 적용하기 위해서 제안된 방식들중의 하나인 시공간 블록 부호화(STBC : Space Time Block Coding) 방식은 "Vahid Tarokh" 등에 의해 제안되었으며(Vahid Tarokh, "Space time block coding from orthogonal design," IEEE Trans. on Info., Theory, Vol. 45, pp. 1456-1467, July 1999), 상기 시공간 블록 부호화 방식은 S.M.Alamouti, " A simple transmitter diversity scheme for wireless communication, " IEEE Journal on Selected Area in Communication, Vol. 16, pp.1451-1458, Oct.1998) 송신 안테나 다이버시티 방식을 2개 이상의 송신 안테나들에 적용할 수 있도록 확장한 방식이다.Meanwhile, the Space Time Block Coding (STBC) scheme, which is one of the proposed schemes for efficiently applying the antenna diversity scheme, has been proposed by "Vahid Tarokh" (Vahid Tarokh, "Space time block"). coding from orthogonal design, "IEEE Trans. on Info., Theory, Vol. 45, pp. 1456-1467, July 1999), SMAlamouti," A simple transmitter diversity scheme for wireless communication, "IEEE Journal on Selected Area in Communication, Vol. 16, pp.1451-1458, Oct.1998) The transmit antenna diversity scheme is extended to be applied to two or more transmit antennas.

도 1은 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 보여주고 있다. 이는 Tarokh에 의해 제안된 것으로서, 도시된 바와 같이 변조기(100), 직/병렬 변환기(Serial to Parallel Converter: S/P Converter)(102), 시공간 부호화기(Encoder)(104) 및 4개의 송신 안테나들(106, 108, 110, 112)로 구성된다.1 shows a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art. This is proposed by Tarokh, as shown, modulator 100, Serial to Parallel Converter (S / P Converter) 102, Space-Time Encoder 104 and four transmit antennas. (106, 108, 110, 112).

도 1을 참조하면, 먼저, 변조기(100)는 입력되는 정보 데이터(또는 부호화 데이터)를 미리 설정된 변조 방식으로 변조하여 변조 심볼들을 출력한다. 여기서, 상기 미리 설정된 변조 방식은 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), PSK(Phase Shift Keying) 등과 같은 변조방식들 중 어느 한 방식이 될 수 있다. Referring to FIG. 1, first, the modulator 100 modulates input information data (or encoded data) by using a preset modulation method and outputs modulation symbols. Herein, the preset modulation scheme is one of modulation schemes such as binary phase shift keying (BPSK), quadrature phase shift keying (QPSK), quadrature amplitude modulation (QAM), pulse amplitude modulation (PAM), phase shift keying (PSK), and the like. It can be either way.

직렬/병렬 변환기(102)는 상기 변조기(100)로부터의 직렬 변조 심볼을 병렬 변조 심볼로 변환하여 시공간 블록 부호화기(104)로 출력한다. 여기서, 상기 변조기(100)에서 출력되는 직렬 변조 심볼들을 s1, s2, s3, s4라고 가정하기로 한다. 상기 시공간 블록 부호화기(104)는 상기 직렬/병렬 변환기(102)로부터 입력된 4개의 심볼들을 시공간 블록 부호화(STBC)하여 8개의 조합들을 생성하고, 상기 8개의 조합들을 순차로 4개의 송신 안테나들을 통해 송신한다. 상기 8개의 조합들을 생성하기 위한 부호화 행렬은 하기 <수학식 1>와 같다.The serial / parallel converter 102 converts the serial modulation symbols from the modulator 100 into parallel modulation symbols and outputs them to the space-time block encoder 104. Here, it is assumed that the serial modulation symbols output from the modulator 100 are s 1, s 2, s 3, and s 4 . The space-time block encoder 104 generates eight combinations by performing space-time block coding (STBC) on four symbols input from the serial-to-parallel converter 102, and sequentially combines the eight combinations through four transmit antennas. Send. A coding matrix for generating the eight combinations is shown in Equation 1 below.

Figure 112005012602145-PAT00001
Figure 112005012602145-PAT00001

여기서, G4는 4개의 송신 안테나들을 통해 송신되는 심볼들의 부호화 행렬(matrix)을 나타내고, s1,s2,s3,s4는 전송하고자 하는 4개의 입력 심볼들을 나타낸다. 상기 부호화 행렬에서 열(column)의 개수는 송신 안테나 개수에 대응되고, 행(row)의 개수는 상기 4개의 심볼들을 전송하는데 소요되는 시간을 나타낸다. 즉, 4개의 심볼들이 8개의 시간구간동안 4개의 안테나들을 통해 송신됨을 알 수 있다.Here, G 4 represents an encoding matrix of symbols transmitted through four transmission antennas, and s 1 , s 2 , s 3 , and s 4 represent four input symbols to be transmitted. The number of columns in the coding matrix corresponds to the number of transmit antennas, and the number of rows represents the time required to transmit the four symbols. That is, it can be seen that four symbols are transmitted through four antennas for eight time periods.

즉, 첫 번째 시간 구간에서는 제1송신안테나(106)를 통해서 s1이 송신되고, 제2송신 안테나(108)를 통해 s2가 송신되며, 제3송신안테나(110)를 통해서 s3이 송신되고, 제4송신안테나(112)를 통해서 s4가 송신된다. 이런 식으로, 8번째 시간 구간에서는 제1송신안테나(106)를 통해서

Figure 112005012602145-PAT00002
이 송신되고, 제2송신안테나(108)를 통해서
Figure 112005012602145-PAT00003
가 송신되며, 제3송신안테나(110)를 통해서
Figure 112005012602145-PAT00004
가 송신되고, 제4송신안테나(112)를 통해서
Figure 112005012602145-PAT00005
이 송신된다. 즉, 상기 시공간 블록 부호화기(104)는 i번째 안테나로 상기 부호화 행렬의 i번째 열(column)의 심볼들을 순서대로 전달한다. That is, in the first time interval, s 1 is transmitted through the first transmission antenna 106, s 2 is transmitted through the second transmission antenna 108, and s 3 is transmitted through the third transmission antenna 110. Then, s 4 is transmitted through the fourth transmission antenna 112. In this way, in the eighth time interval, the first transmission antenna 106 is used.
Figure 112005012602145-PAT00002
Is transmitted, and via the second transmission antenna 108
Figure 112005012602145-PAT00003
Is transmitted, through the third transmission antenna (110)
Figure 112005012602145-PAT00004
Is transmitted, and via the fourth transmission antenna 112
Figure 112005012602145-PAT00005
Is sent. That is, the space-time block encoder 104 sequentially transmits the symbols of the i-th column of the coding matrix to the i-th antenna.

이상 살펴본 바와 같이, 상기 시공간 블록 부호화기(104)는 입력되는 4개의 심볼들에 반전(negative)과 공액(conjugate)을 적용하여 8개의 심볼열들을 생성하고, 상기 8개의 심볼열들을 8개의 시간구간동안 4개의 안테나들(106,108,110,112)을 통해 송신한다. 여기서 각각의 안테나로 출력되는 심볼 시퀀스들, 즉 부호화 행 렬의 열(column)들은 상호간에 직교성을 갖기 때문에 다이버시티 차수(diversity order)만큼의 다이버시티 이득(gain)을 획득할 수 있다. 앞서 언급한 Alamouti의 시공간 블록 부호화 기술은 2개의 송신 안테나들을 통해 복소 심볼들(complex symbols)을 송신하더라도, 전송률(data rate)을 손실하지 않고 송신 안테나들의 개수와 동일한, 즉 최대의 다이버시티 차수(diversity order)를 얻을 수 있는 이점이 있다.As described above, the space-time block encoder 104 generates eight symbol strings by applying a negative and conjugate to four input symbols, and generates eight symbol strings by eight time intervals. While transmitting over four antennas 106,108,110,112. Here, since the symbol sequences output to each antenna, that is, columns of the encoding matrix, are orthogonal to each other, diversity gains corresponding to diversity orders can be obtained. Alamouti's space-time block coding technique mentioned above, although transmitting complex symbols through two transmit antennas, does not lose data rate, but equals the number of transmit antennas, i. diversity order) has an advantage.

도 2는 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기 구성을 도시하고 있다. 특히, 상기 도 2는 도 1의 송신기 구조에 대응하는 수신기 구조를 보여준다.2 illustrates a receiver configuration in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art. In particular, FIG. 2 shows a receiver structure corresponding to the transmitter structure of FIG.

도시된 바와 같이, 상기 수신기는 복수의 수신 안테나들(200 내지 202), 채널 추정기(Channel Estimator)(204), 신호 결합기(Signal Combiner)(206), 검출기(Detector)(208), 병렬/직렬 변환기(210) 및 복조기(212)로 구성된다. As shown, the receiver includes a plurality of receive antennas 200 to 202, a channel estimator 204, a signal combiner 206, a detector 208, parallel / serial It consists of a transducer 210 and a demodulator 212.

도 2를 참조하면, 먼저 도 1의 송신기에서 4개의 송신 안테나들을 통해 송신된 신호는 제1수신 안테나(200) 내지 제P수신 안테나(202) 각각을 통해 수신된다. 상기 제1수신 안테나(200) 내지 제P수신 안테나(202) 각각은 수신된 신호를 채널 추정기(204)와 신호 결합기(206)로 출력한다.Referring to FIG. 2, first, signals transmitted through four transmitting antennas in the transmitter of FIG. 1 are received through each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202. Each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202 outputs the received signal to the channel estimator 204 and the signal combiner 206.

상기 채널 추정기(204)는 상기 제1수신안테나(200) 내지 제P수신안테나(202) 각각을 통해 수신된 신호를 입력하여 채널 이득(channel gain)을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정하여 검출기(208)와 상기 신호 결합기(206)로 출력한다. 즉, 상기 채널 추정기(204)는 상기 송신기의 송신 안테나들(106, 108, 110, 112)로부터 상기 수신안테나들(200 내지 202)로의 채널 이득들을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정한다. The channel estimator 204 inputs a signal received through each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202 to estimate channel coefficients indicating channel gain. Output to detector 208 and signal combiner 206. That is, the channel estimator 204 estimates channel coefficients representing channel gains from the transmit antennas 106, 108, 110, 112 of the transmitter to the receive antennas 200-202.

상기 신호 결합기(206)는 상기 제1수신안테나(200) 내지 제P수신안테나(202) 각각을 통해 수신된 신호와 상기 채널 추정기(204)에서 출력되는 채널 계수들을 소정 규칙에 의해 결합하여 수신 심볼들을 출력한다. The signal combiner 206 combines a signal received through each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202 and channel coefficients output from the channel estimator 204 by a predetermined rule to receive a received symbol. Output them.

상기 검출기(208)는 상기 신호 결합기(206)로부터의 상기 수신 심볼들에 상기 채널 추정기(204)로부터의 상기 채널 계수들을 곱하여 추정(hypotheses) 심볼들을 생성하고, 상기 추정(hypotheses) 심볼들을 가지고 상기 송신기에서 송신 가능한 모든 심볼들에 대한 결정 통계량(decision statistic)을 계산한 후, 임계값 검출(threshold detection)을 통해 상기 송신기에서 송신한 심볼들을 검출하여 출력한다.The detector 208 generates hypotheses symbols by multiplying the received symbols from the signal combiner 206 by the channel coefficients from the channel estimator 204 and generating the hypotheses symbols with the hypotheses symbols. After calculating the decision statistic for all symbols that can be transmitted by the transmitter, the detection of the symbols transmitted by the transmitter is output through the threshold detection.

병렬/직렬 변환기(210)는 상기 검출기(208)로부터의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 출력한다. 복조기(212)는 상기 병렬/직렬 변환기(210)로부터의 심볼들을 미리 설정된 복조 방식으로 복조하여 송신한 원래의 정보 데이터 비트들로 복원한다.The parallel / serial converter 210 converts parallel data from the detector 208 into serial data and outputs the serial data. The demodulator 212 demodulates the symbols from the parallel / serial converter 210 in a predetermined demodulation scheme to the original information data bits transmitted.

한편, 상기 Alamouti의 시공간 블록 부호화 기술을 확장한 Tarokh의 방식은 앞서 도 1과 도 2에서 설명한 바와 같이, 상호간에 직교적인(orthogonal) 열들을 가지는 행렬 형태의 시공간 블록 부호를 사용하여 최대 다이버시티 차수를 얻는다. 그러나 상기 Tarokh 방식은 4개의 복소 심볼들을 8개의 시간구간(time interval) 동안 전송하기 때문에 전송률이 1/2로 감소하게 된다. 또한 한 블록(4개의 심볼들)을 완전히 전송하는데 8개의 시간구간들이 소요되기 때문에 고속 페이딩의 경우 블록 내에서의 채널 변화로 인해 수신 성능이 열화되는 문제점이 있다. 다시말해, 4개 이상의 안테나들을 사용하여 복소 심볼들을 전송하는 경우, N개의 심볼들을 송신하기 위해 2N개의 시간구간들이 필요하므로 지연시간(latency)이 길어지고 전송률이 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, Tarokh's method that extends Alamouti's space-time block coding technique, as described above with reference to FIGS. 1 and 2, uses the maximum diversity order using matrix-type space-time block codes having orthogonal columns therebetween. Get However, since the Tarokh scheme transmits four complex symbols for eight time intervals, the rate is reduced to 1/2. In addition, since eight time intervals are required to completely transmit one block (four symbols), in case of fast fading, reception performance is deteriorated due to channel change in the block. In other words, in the case of transmitting complex symbols using four or more antennas, since 2N time intervals are required to transmit N symbols, there is a problem in that the latency is long and the transmission rate is lowered.

한편, 3개 이상의 송신 안테나를 통해 복소 신호를 전송하는 다중 안테나 시스템에서 최대 전송률을 가지는 방식을 설계하기 위하여, Giannakis 그룹이 복소 필드(Complex Field)에서의 성상도 회전(constellation rotation)을 통해 4개의 송신안테나에서 최대 다이버시티 최대 전송률(FDFR : full diversity full rate) STBC를 제안한 바 있다.Meanwhile, in order to design a method having a maximum data rate in a multi-antenna system that transmits a complex signal through three or more transmitting antennas, the Giannakis group uses four constellation rotations in a complex field. A maximum diversity full rate (FDFR) STBC has been proposed in a transmission antenna.

도 3은 종래기술인 Giannakis그룹이 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 송신기는, 변조기(300), 선부호화기(302), 시공간 사상기(304) 및 복수의 송신 안테나들(306, 308, 310, 312)로 구성된다. 3 is a block diagram of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme proposed by the conventional Giannakis group. As shown, the transmitter consists of a modulator 300, a precoder 302, a space-time mapper 304, and a plurality of transmit antennas 306, 308, 310, 312.

도 3을 참조하면, 먼저 변조기(300)는 입력되는 정보 데이터(또는 부호화 데이터)를 미리 설정된 변조 방식으로 변조하여 변조 심볼들을 출력한다. 여기서, 상기 미리 설정된 변조방식은 BPSK, QPSK, QAM, PAM, PSK 방식 등과 같은 변조 방식들 중 어느 한 방식이 될 수 있다.Referring to FIG. 3, first, the modulator 300 modulates input information data (or encoded data) by using a preset modulation method and outputs modulation symbols. Here, the preset modulation scheme may be any one of modulation schemes such as BPSK, QPSK, QAM, PAM, PSK scheme, and the like.

상기 선부호화기(302)는 상기 변조기(300)로부터의

Figure 112005012602145-PAT00006
개의 변조 심볼들(d1,d2,d3,d4)을 신호 공간상에서 신호의 회전(rotation)이 발생하도록 부호화하여
Figure 112005012602145-PAT00007
개의 심볼들을 출력한다. 설명의 편의를 위하여 송신 안테나 개수가 4개인 경우에 대하여 설명하도록 한다. 여기서, 상기 변조기(300)에서 출력되는 4개의 변조 심볼들로 구성되는 심볼열을
Figure 112005012602145-PAT00008
라고 가정한다. 상기 선부호화기(302)는 상기 변조 심볼열
Figure 112005012602145-PAT00009
를 하기 <수학식 2>와 같은 연산 동작을 통해 복소 벡터(complex vector)
Figure 112005012602145-PAT00010
을 생성한다.The precoder 302 is provided from the modulator 300.
Figure 112005012602145-PAT00006
Modulation symbols d 1 , d 2 , d 3 , and d 4 are encoded such that rotation of the signal occurs in signal space.
Figure 112005012602145-PAT00007
Output symbols For convenience of description, the case of four transmitting antennas will be described. Here, the symbol string consisting of four modulation symbols output from the modulator 300
Figure 112005012602145-PAT00008
Assume that The precoder 302 stores the modulation symbol sequence.
Figure 112005012602145-PAT00009
Is a complex vector through the operation as shown in Equation 2
Figure 112005012602145-PAT00010
Create

Figure 112005012602145-PAT00011
Figure 112005012602145-PAT00011

여기서,

Figure 112005012602145-PAT00012
는 선부호화 행렬을 나타내며, Giannakis 그룹에서는 상기 선부호화 행렬로 단일 행렬(unitary matrix)인 Vandermonde 행렬을 사용하고 있다. 또한, 상기 선부호화 행렬에서
Figure 112005012602145-PAT00013
는 하기 <수학식 3>과 같이 표현된다.here,
Figure 112005012602145-PAT00012
Denotes a precoding matrix, and the Giannakis group uses the Vandermonde matrix, which is a unitary matrix, as the precoding matrix. Also, in the precoding matrix
Figure 112005012602145-PAT00013
Is expressed by Equation 3 below.

Figure 112005012602145-PAT00014
Figure 112005012602145-PAT00014

앞서 언급한 바와 같이, Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 부호화 방식은 4개의 송신 안테나들을 사용할 경우뿐만 아니라 4개를 초과하는 개수의 송신 안테나들로 확장이 용이한 방식이다. 상기 시공간 사상기(304)는 상기 선부호화기(302)로부터의 심볼들을 하기 <수학식 4>와 같이 시공간 블록 부호화하여 출력한다. As mentioned above, the space-time coding scheme proposed by the Giannakis group can be easily extended to not only four transmission antennas but also more than four transmission antennas. The space-time mapper 304 outputs the symbols from the pre-coder 302 by space-time block encoding as shown in Equation 4 below.

Figure 112005012602145-PAT00015
Figure 112005012602145-PAT00015

상기 <수학식 4>에서 S는 4개의 송신안테나들을 통해 송신되는 심볼들의 부호화 행렬을 나타낸다. 상기 부호화 행렬에서 열(column)의 개수는 송신 안테나 개수에 대응되고, 행(row의 개수는 상기 4개의 심볼들을 전송하는데 소요되는 시간에 대응된다. 즉, 4개의 심볼들이 4개의 시간구간동안 4개의 안테나들을 통해 송신됨을 알 수 있다.In Equation 4, S denotes an encoding matrix of symbols transmitted through four transmission antennas. The number of columns in the coding matrix corresponds to the number of transmit antennas, and the number of rows corresponds to the time it takes to transmit the four symbols, i.e., four symbols are four during four time periods. It can be seen that the transmission through the two antennas.

즉, 첫 번째 시간구간에서는 제1송신안테나(306)를 통해서 신호

Figure 112005012602145-PAT00016
을 송신하고, 상기 제1송신안테나(306)를 제외한 나머지 송신안테나들(308, 310, 312)에서는 어떤 신호도 송신하지 않는다. 두 번째 시간 구간에서는 제2송신안테나(308)를 통해서
Figure 112005012602145-PAT00017
를 송신하고, 상기 제2송신안테나(308)를 제외한 나머지 송신안테나들(306, 310, 312)에서는 어떤 신호도 전송하지 않는다. 세 번째 시간구간에서는 제3송신안테나(310)를 통해서
Figure 112005012602145-PAT00018
를 전송하고, 상기 제3안테나(310)를 제외한 나머지 송신안테나들(306, 308, 312)에서는 어떤 신호도 전송하지 않는다. 네 번째 시간구간에서는 제4송신안테나(312)를 통해서
Figure 112005012602145-PAT00019
를 전송하고, 상기 제4송신안테나(312)를 제외한 나머지 송신안테나들(306, 308, 310)에서는 어떤 신호도 전송하지 않는다. That is, the signal is transmitted through the first transmitting antenna 306 in the first time interval.
Figure 112005012602145-PAT00016
And no signal is transmitted from the transmission antennas 308, 310, and 312 except for the first transmission antenna 306. In the second time interval, through the second transmission antenna 308
Figure 112005012602145-PAT00017
Is transmitted, and no signal is transmitted from the transmission antennas 306, 310, and 312 except for the second transmission antenna 308. In the third time interval, through the third transmission antenna 310
Figure 112005012602145-PAT00018
The transmission antennas 306, 308, and 312 except for the third antenna 310 do not transmit any signal. In the fourth time interval, through the fourth transmitting antenna 312
Figure 112005012602145-PAT00019
The transmission antennas 306, 308, 310 except for the fourth transmission antenna 312 do not transmit any signal.

이와 같이, 4개의 심볼들이 4개의 시간구간동안 무선 채널을 통해 수신기(도시하지 않음)에 수신되면, 상기 수신기는 ML(Maximum Likelihood) 복호화 방식으로 상기 변조 심볼열

Figure 112005012602145-PAT00020
을 복원하게 된다.As such, when four symbols are received at a receiver (not shown) through a wireless channel for four time periods, the receiver performs the modulation symbol sequence in a maximum likelihood (ML) decoding scheme.
Figure 112005012602145-PAT00020
Will be restored.

또한, 정태진, 전경훈 연구팀에서 2003년에 Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 블록 부호화 방식에 비해 부호화 이득(coding gain)이 우수한 선부호화기 및 연접 부호(concatenated code)를 제안하였다. 정태진, 전경훈 연구팀은 Giannakis 그룹에서 제안한 대각 행렬(diagonal matrix) 대신 S.M. Alamouti가 제안한 시공간 블록 부호를 연접하여 사용함으로써 부호화 이득을 향상시키고 있다. 설명의 편의를 위해 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 시공간 블록 부호를 Alamouti FDFR STBC(Alamouti Full Diversity Full Rate Space Time Block Codes)라 칭하기로 한다.In addition, Tae-Jin Chung and Jeon-Hoon Jung proposed a pre-coder and concatenated code with better coding gain than the space-time block coding scheme proposed by Giannakis Group in 2003. Tae-Jin Chung and Jeon-Hoon Jung replaced S.M. with the diagonal matrix suggested by Giannakis Group. The coding gain is improved by concatenating the space-time block code proposed by Alamouti. For the convenience of explanation, the space-time block codes proposed by Tae-Jin Chung and Jeon-Hoon Chung will be referred to as Alamouti FDFR STBC (Alamouti Full Diversity Full Rate Space Time Block Codes).

도 4는 종래기술에 따른 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 4개의 송신 안테나들을 사용하며, 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 송신기는, 선부호화기(400), 사상기(402), 지연기(404), 2개의 Alamouti 부호화기들(406, 408) 및 4개의 송신 안테나들(410, 412, 414, 416)로 구성된다.FIG. 4 illustrates a configuration of a transmitter in a mobile communication system using four transmission antennas proposed by Jeong Tae-jin and Jeon, Ji-hoon, a research team according to the prior art, and using a space-time block coding scheme. As shown, the transmitter comprises a precoder 400, a mapper 402, a delayer 404, two Alamouti encoders 406, 408 and four transmit antennas 410, 412, 414, 416).

도 4를 참조하면, 먼저 선부호화기(400)는 입력되는 4개의 변조 심볼들을 신호 공간상에서 신호의 회전이 발생하도록 부호화하여 출력한다. 여기서, 상기 선부호화기(400)로 입력되는 상기 4개의 변조 심볼들을 d1,d2,d3,d4라고 가정하고, 상기 4개의 변조심볼들로 구성되는 심볼열을 d라고 가정한다. 상기 선부호화기(400)는 상기 변조 심볼열 d를 하기 <수학식 5>와 같은 연산 동작을 통해 복소 벡터(complex vector)

Figure 112005012602145-PAT00021
을 생성한다.Referring to FIG. 4, first, the pre encoder 400 encodes and outputs four input modulation symbols so that a rotation of a signal occurs in a signal space. Here, it is assumed that the four modulation symbols inputted to the precoder 400 are d1, d2, d3, d4, and a symbol string consisting of the four modulation symbols is d. The precoder 400 performs a complex vector on the modulation symbol sequence d through Equation 5 as shown in Equation 5 below.
Figure 112005012602145-PAT00021
Create

Figure 112005012602145-PAT00022
Figure 112005012602145-PAT00022

여기서,

Figure 112005012602145-PAT00023
이다. here,
Figure 112005012602145-PAT00023
to be.

상기 사상기(402)는 상기 선부호화기(400)로부터의 4개의 심볼들을 2개씩 묶 어 2개의 성분(element)들로 구성된 2개의 벡터들

Figure 112005012602145-PAT00024
을 출력한다. 여기서, 상기 첫 번째 벡터
Figure 112005012602145-PAT00025
는 Alamouti 부호화기(406)로 입력되고, 두 번째 벡터
Figure 112005012602145-PAT00026
는 지연기(404)로 입력된다.The mapper 402 combines two symbols of four symbols from the precoder 400 into two vectors of two elements.
Figure 112005012602145-PAT00024
Outputs Where the first vector
Figure 112005012602145-PAT00025
Is input to the Alamouti encoder 406, and the second vector
Figure 112005012602145-PAT00026
Is input to the delayer 404.

상기 지연기(404)는 상기 두 번째 벡터

Figure 112005012602145-PAT00027
을 한 시간구간동안 버퍼링한후 Alamouti 부호화기(408)로 출력한다. 즉, 상기 사상기(402)의 첫 번째 벡터
Figure 112005012602145-PAT00028
는 첫 번째 시간에 Alamouti 부호화기(406)에 입력되며, 두 번째 벡터
Figure 112005012602145-PAT00029
는 두 번째 시간에 Alamouti 부호화기(408)에 입력된다. 여기서, Alamouti 부호화기라 함은 앞에서 언급한 S.M.Alamouti 가 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 부호화기를 나타낸다.The retarder 404 is the second vector
Figure 112005012602145-PAT00027
Is buffered for one time period and then output to the Alamouti encoder 408. That is, the first vector of the mapper 402
Figure 112005012602145-PAT00028
Is input to the Alamouti encoder 406 at the first time, and the second vector
Figure 112005012602145-PAT00029
Is input to the Alamouti encoder 408 at a second time. Here, Alamouti encoder refers to an encoder using the space-time block coding scheme proposed by SMAlamouti mentioned above.

상기 Alamouti 부호화기(406)는 상기 사상기(402)로부터의

Figure 112005012602145-PAT00030
을 첫 번째 및 두 번째 시간구간에서 제1송신안테나(410)와 제2송신안테나(412)를 통해서 송신되도록 부호화한다. 그리고 상기 Alamouti 부호화기(408)는 상기 지연기(404)로부터의
Figure 112005012602145-PAT00031
을 세 번째 및 네 번째 시간구간에서 제3송신안테나(414)와 제4송신안테나(416)를 통해서 송신되도록 부호화한다. 즉, 상기 Alamouti 부호화기들(406, 408)의 출력 신호를 다중 안테나를 통해 송신하기 위한 부호화 행렬은 하기 <수학식 6>과 같이 표현된다.The Alamouti coder 406 is provided from the mapper 402
Figure 112005012602145-PAT00030
Is encoded to be transmitted through the first transmission antenna 410 and the second transmission antenna 412 in the first and second time intervals. And the Alamouti encoder 408 is decoded from the delayer 404.
Figure 112005012602145-PAT00031
Is encoded to be transmitted through the third transmission antenna 414 and the fourth transmission antenna 416 in the third and fourth time intervals. That is, an encoding matrix for transmitting the output signals of the Alamouti encoders 406 and 408 through multiple antennas is expressed as in Equation 6 below.

Figure 112005012602145-PAT00032
Figure 112005012602145-PAT00032

상기 수학식 6의 부호화 행렬이 상기 수학식 4에서 설명한 부호화 행렬과 다른 점은 대각 행렬형태가 아니라 Alamouti 방식으로 구현된다는 점이다. 즉, Alamouti 의 STBC 방식을 사용함으로서 부호화 이득(coding gain)을 증가시키고 있다. 상기 부호화 행렬의 I번째 행(row)은 i번째 시간구간에 송신됨을 나타내고, j번째 열(column)은 j번째 송신안테나를 통해 송신됨을 나타낸다.The coding matrix of Equation 6 is different from the coding matrix described in Equation 4 in that it is implemented in Alamouti rather than diagonal matrix form. That is, the coding gain is increased by using Alamouti's STBC method. The I-th row of the coding matrix indicates that it is transmitted in the i-th time interval, and the j-th column indicates that it is transmitted through the j-th transmission antenna.

즉, 첫 번째 시간구간에서는 제1송신안테나(410)와 제2송신안테나(412)를 통해

Figure 112005012602145-PAT00033
Figure 112005012602145-PAT00034
을 각각 송신한다. 두 번째 시간구간에서는 제1송신안테나(410)와 제2송신안테나(412)를 통해
Figure 112005012602145-PAT00035
Figure 112005012602145-PAT00036
을 각각 송신한다. 세 번째 시간구간에서는 제3송신안테나(414)와 제4송신안테나(416)를 통해
Figure 112005012602145-PAT00037
Figure 112005012602145-PAT00038
을 각각 송신한다. 네 번째 시간구간에서는 제3송신안테나(414)와 제4송신안테나(416)를 통해
Figure 112005012602145-PAT00039
Figure 112005012602145-PAT00040
을 각각 송신한다.That is, in the first time interval, the first transmission antenna 410 and the second transmission antenna 412 are used.
Figure 112005012602145-PAT00033
and
Figure 112005012602145-PAT00034
Send each one. In the second time interval, the first transmission antenna 410 and the second transmission antenna 412 are used.
Figure 112005012602145-PAT00035
and
Figure 112005012602145-PAT00036
Send each one. In the third time interval, the third transmission antenna 414 and the fourth transmission antenna 416 are used.
Figure 112005012602145-PAT00037
and
Figure 112005012602145-PAT00038
Send each one. In the fourth time interval, the third transmission antenna 414 and the fourth transmission antenna 416 are used.
Figure 112005012602145-PAT00039
and
Figure 112005012602145-PAT00040
Send each one.

그러나 상술한 Alamouti FDFR STBC도 송신기에서 선부호화(precoding)를 하기 위하여 선부호화기(Precoder)단의 모든 구성 성분(element)들과 입력 벡터 사이의 계산이 필요하므로 부호화 복잡도가 높다. 예를 들어, 송신안테나가 4개일 경우 선부호화기(precoder)의 성분(element)에 0이 포함되어 있지 않으므로 16개의 항들에 대해 모두 연산을 수행해야 한다. 역시, 수신기도 송신기에서 송신한 신호

Figure 112005012602145-PAT00041
에 대하여 최대 우도 복호(maximum likelihood decoding : ML 복호)를 수행하여야 하므로 상당히 많은 계산량이 요구된다. 이런 높은 복잡도를 낮추기 위하여 삼성전자 채찬병 등이 새로운 시공간 블록 부호 방식을 제안하였다.However, the Alamouti FDFR STBC described above also requires a high level of coding complexity because it requires calculation between all elements of the precoder stage and an input vector in order to precode the transmitter. For example, if there are four transmitting antennas, since the element of the precoder does not include 0, all 16 terms should be performed. Again, the receiver also sends a signal from the transmitter
Figure 112005012602145-PAT00041
The maximum likelihood decoding (ML decoding) needs to be performed on the RPC and thus a considerable amount of computation is required. In order to reduce this high complexity, Samsung Electronics, Chae-Byung, et al. Proposed a new space-time block code method.

Figure 112005012602145-PAT00042
Figure 112005012602145-PAT00042

상기 식 7은 임의의 짝수개 안테나에 관한 선부호화기를 나타내며 그 뒤의 연산 과정은 전경훈 교수 연구 그룹과 동일하다. 그러나 일련의 연산 과정 즉, 천공 및 이동을 통하여 수신기의 최대우도복호(ML 복호)에 따른 복잡도를 현저히 낮추었다. Equation 7 represents a precoder for an even number of antennas, and the calculation process thereafter is the same as that of Prof. Jeon Hoon-hoon's research group. However, the complexity of the receiver's maximum likelihood decoding (ML decoding) is significantly reduced through a series of computational processes, namely, puncturing and movement.

그러나 이러한 시도에도 불구하고 기존의 선형 복호가 가능한 알라무티 등에 비교하여 너무나 높은 복잡도를 요구하였으며, 이를 더욱 줄이고자 하는 노력이 계 속되었다. 그런 와중에 인도의 Sundar Ragan 교수그룹(이하 Sundar Ragan 그룹이라 함)이 선형 복호가 가능하며 full diversity full rate을 갖는 시공간 블록 부호를 제안하였다. Despite these attempts, however, the complexity was so high compared to the conventional Alamuti, which can perform linear decoding, and efforts have been made to further reduce the complexity. In the meantime, Sundar Ragan's Professor Group (hereinafter referred to as Sundar Ragan Group) of India proposed a space-time block code with linear decoding and full diversity full rate.

이하에서 Sundar Ragan 그룹의 STBC를 설명하겠다. Sundar Ragan 그룹의 STBC는 수학식 6에서 각각의 값

Figure 112005012602145-PAT00043
Figure 112005012602145-PAT00044
를 곱하여(복소평면상에서
Figure 112005012602145-PAT00045
만큼 회전함을 의미한다) 새로운 값
Figure 112005012602145-PAT00046
를 얻은 후, 이 새로운 값의 실수부 허수부를 재구성하여 얻은 것을 나타내며 아래의 수학식 8의 부호화 행렬을 의미한다. The following describes the STBC of the Sundar Ragan group. The STBC of the Sundar Ragan group is the value of
Figure 112005012602145-PAT00043
on
Figure 112005012602145-PAT00044
Multiply by (in the complex plane
Figure 112005012602145-PAT00045
Rotates by) new value
Figure 112005012602145-PAT00046
After obtaining, it represents that obtained by reconstructing the real part imaginary part of this new value and means the coding matrix of Equation 8 below.

Figure 112005012602145-PAT00047
Figure 112005012602145-PAT00047

수학식 8을 이용하면 수신기에서 선형 디코딩이 가능하여 복잡도를 낮추는 이득이 있다. 여기에서 Sundar Rajan 교수는 위상회전값(phase rotator)

Figure 112005012602145-PAT00048
를 특정 값으로 고정하여 사용한다. 즉,
Figure 112005012602145-PAT00049
를 사용한다.Using Equation 8 allows linear decoding at the receiver, thereby reducing the complexity. Here Sundar Rajan is a phase rotator.
Figure 112005012602145-PAT00048
Fixed to a specific value. In other words,
Figure 112005012602145-PAT00049
Use

이러한 Sundar Ragan 그룹의 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서는 정보 심볼들이 선부호화기를 거치면서 exp(j

Figure 112005012602145-PAT00050
)만큼 곱해진 후, 사상기를 통하여 재구성이 이루어진다. In the mobile communication system using the space-time block coding scheme of the Sundar Ragan group, the information symbols pass through the pre-encoder and exp (j
Figure 112005012602145-PAT00050
After multiplying by), reconstruction takes place through the mapper.

즉,

Figure 112005012602145-PAT00051
에서
Figure 112005012602145-PAT00052
로 섞이게 된다. 사상기는 이렇게 재구성한 c' 심볼들을 2개씩 묶어 [c'2c1'][c4'c3']벡터들을 출력한다. 이들 벡터들은 각각 Alamouti 부호화기를 통하여 전송된다. In other words,
Figure 112005012602145-PAT00051
in
Figure 112005012602145-PAT00052
It is mixed with. The mapper combines these reconstructed c 'symbols into two [c' 2 c 1 '] [c 4 ' c 3 '] vectors. These vectors are each transmitted via an Alamouti encoder.

그러나 앞에서 언급한 방법들도 성능을 더 향상시키는 것이 필요하다. 짝수개의 송신 안테나를 사용하는 시스템에서 full diversity full rate을 달성하도록 설계 되었으나, 수신기가 기존 Alamouti보다 복잡해지는 문제가 발생하였다. However, the methods mentioned above also need to be further improved. It is designed to achieve full diversity full rate in a system using an even number of transmit antennas, but the receiver is more complicated than the existing Alamouti.

따라서 수신기 구조를 복잡하게 하지 않으면서도 성능을 향상시키는 시스템이 요구된다. 현재 IEEE802.16시스템에서는 도 4에서 선부호화기로 항등 행렬을 사용하는 시공간 부호를 사용하고 있다. 이 경우 4개의 송신 안테나를 사용하는 시스템에서 diversity 이득을 2밖에 얻을 수 없지만, Alamouti 코드의 수신기를 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 보다 정확한 통신을 위해서는 이러한 시스템도 그 성능을 더 향상하게 할 필요가 있다.Thus, there is a need for a system that improves performance without complicating the receiver structure. Currently, the IEEE802.16 system uses a space-time code that uses the identity matrix as the pre-encoder in FIG. In this case, only two diversity gains can be obtained in a system using four transmitting antennas, but the Alamouti code receiver can be used as it is. However, for more accurate communication, these systems also need to improve their performance.

따라서 다수개의 안테나를 사용하는 통신시스템에서 항등 행렬을 사용하는 시공간 부호를 사용하는 시스템에서 BER(bit error rate)/FER(frame error rate) 성능을 향상하는 장치 및 방법이 요구된다.Therefore, there is a need for an apparatus and method for improving the BER (bit error rate) / frame error rate (FER) performance in a system using a space-time code using an identity matrix in a communication system using a plurality of antennas.

따라서 본 발명의 목적은 복수의 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 성능을 향상시키는 시공간 블록 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a space-time block encoding apparatus and method for improving performance in a mobile communication system using a plurality of antennas.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따르면, 본 발명은 복수개의 송신 안테나를 사용하는 통신시스템의 송신기에 있어서, 입력되는 심볼열을 일정한 규칙에 따라 부호화하여 실수부와 허수부로 구성되는 심볼벡터를 형성하는 부호화기(항등행렬인 matrix A)와, 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 안테나 그룹핑 패턴을 형성하고, 이를 상기 부호화된 심볼벡터에 곱하여 셔플링 심볼벡터를 발생하는 그룹핑 블록과, 상기 그룹핑 블록으로부터의 상기 심볼벡터들 각각을 알라모우티 부호화하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 복수의 알라모우티 부호화기들을 포함하는 송신기를 제공한다. According to a first embodiment of the present invention for achieving the above objects, the present invention is a transmitter of a communication system using a plurality of transmitting antennas, the real symbol and the imaginary part by encoding the input symbol sequence according to a predetermined rule A grouping block for forming an antenna grouping pattern by using an encoder (matrix A which is an identity matrix) and channel information fed back from a receiver, and multiplying the encoded symbol vector by generating a shuffling symbol vector. The present invention provides a transmitter including a plurality of Alamouti encoders that perform Alamouti encoding on each of the symbol vectors from the grouping block and transmit the same through an antenna.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 복수개의 수신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 또는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 수신기에 있어서, 수신 안테나를 통하여 수신된 신호를 가지고 채널계수들을 산출하는 채널추정기와, 상기 채널추정기로부터 채널정보를 나타내는 채널계수 또는 계산한 안테나 그룹핑 패턴을 송신기의 부호화기 다음에 위치하는 그룹핑 블록으로 전송하는 피드백 송신기를 포함하는 수신기를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, in the receiver of a space-time block encoding or space-time frequency block encoding communication system using a plurality of receiving antennas, a channel for calculating channel coefficients with a signal received through the receiving antenna A receiver comprising an estimator and a feedback transmitter for transmitting a channel coefficient indicating channel information or a calculated antenna grouping pattern from the channel estimator to a grouping block located after an encoder of the transmitter.

이외에 본 발명은 위의 실시예들을 구현하는 방법들을 제공한다. 더불어 본 발명의 보호범위에 포함되는 또 다른 실시예들이 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 실현 가능하다. In addition, the present invention provides methods for implementing the above embodiments. In addition, other embodiments included in the protection scope of the present invention can be realized in order to achieve the object of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한 다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

따라서 본 발명에서는 수신기의 복잡도를 낮추기 위하여 항등행렬을 사용하는 시공간 부호를 사용한다. 즉, 본 발명은 항등행렬로 수학식 matrix A 시공간 부호를 사용하는 시스템에서 성능의 향상을 위하여 안테나 그룹핑을 제안하고 이를 이용하여 성능이 향상됨을 알 수 있다. 여기서 항등행렬로 사용되는 matrix A는 도 6에 나타난 바와 같은 위치에 존재하며, 아래의 <수학식 9>와 같다.Therefore, in the present invention, a space-time code using an identity matrix is used to reduce the complexity of the receiver. That is, the present invention proposes antenna grouping to improve the performance in a system using the equation matrix A space-time code as an identity matrix, and it can be seen that the performance is improved by using the same. Here, matrix A used as the identity matrix exists at the position as shown in FIG. 6 and is represented by Equation 9 below.

Figure 112005012602145-PAT00053
Figure 112005012602145-PAT00053

위 <수학식 9>에서 열(column)은 전송하는 시간을 나타내며, 행(row)은 안테나를 나타낸다. In Equation 9, a column represents a transmission time and a row represents an antenna.

도 5는 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 나타내는 도면이다. 여기에서는 4개의 송신 안테나를 가진 이동통신시스템의 예를 들어 설명한다. 그룹핑 블록(grouping block)전에는 아래의 도 6에서와 마찬가지로 상기 수학식 matrix A 시공간 부호를 나타내는 영역이 존재한다. 그룹핑 블록(grouping block)은 상기 수학식 matrix A 시공간 부호에 따른 심볼열을 입력받으며, 수신기로부터 그룹핑 패턴을 피드백 받는다. 여기에서 그룹핑 패턴은 그룹핑 인덱스(grouping index)라는 용어와 동일한 것이며 혼용하여 사용된다. 여기서 그룹핑 인덱스란 4개의 안테나들 중에서 어느 안테나와 어느 안테나를 그룹으로 하여 알라모티 인코더에 대응하게 할 것인가를 나타내는 정보를 의미한다. 5 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. Here, an example of a mobile communication system having four transmitting antennas will be described. Before the grouping block, as shown in FIG. 6 below, an area representing the equation matrix A space-time code exists. The grouping block receives a symbol sequence according to the equation A space-time code, and receives a grouping pattern from a receiver. Here, the grouping pattern is the same as the term grouping index and is used interchangeably. Here, the grouping index means information indicating which of the four antennas and which antennas are to be grouped to correspond to the Alamoti encoder.

즉, 그룹핑 블록(grouping block)은 입력되는 정보 심볼 x를 수신기인 단말기로부터 전송 받은 그룹핑 인덱스(grouping index)를 참조하여 4개의 안테나에 전송하도록 매핑을 하게 된다. 예를 들면, 단말기가 첫 번째 안테나와 두 번째 안테나를 하나의 Alamouti encoder로 묶고, 세 번째 안테나와 네 번째 안테나를 하나의 Alamouti encoder로 묶으라는 정보를 담은 그룹핑 인덱스를 피드백해 주는 경우를 본다. 이 경우에는 처음 두 번의 시간 즉, t=t1, t2에서는 1번 2번 안테나를 통해서 전송을 하고 나머지 두 번의 시간 즉, t=t3, t4에는 3번과 4번 안테나를 통해서 전송이 된다. 그것은 위 <수학식 9>에서 열(column)은 시간을 나타내고, 행(row)은 안테나를 나타내는 것이므로 이와 같은 전송이 이루어지게 된다. That is, the grouping block maps the input information symbol x to four antennas with reference to the grouping index received from the terminal which is the receiver. For example, suppose that the terminal feeds back a grouping index that includes information on tying the first antenna and the second antenna into one Alamouti encoder and tying the third and fourth antennas into one Alamouti encoder. In this case, the first two times, i.e., t = t1 and t2, are transmitted through antenna 1 and 2, and the other two times, t = t3 and t4, are transmitted through antennas 3 and 4. In Equation 9, since a column represents time and a row represents an antenna, such transmission is performed.

도 6은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 나타내는 도면이다. 여기에서도 위의 <수학식 9>의 항등행렬이 사용된다. 위 <수학식 9>의 행(row)은 안테나를 나타내며, 열(column)은 시간과 주파수를 나타낸다. 처음 두 개의 컬럼의 신호는 주파수 1에서 전송하고, 나머지 두 개의 컬럼의 신호는 주파수 2에서 전송한다. 또한 각각의 컬럼 신호 두 개중에서 앞의 신호는 t=t1, 뒤의 신호는 t2에서 전송함을 의미한다. 이러한 매트릭스는 OFDM시스템에서 사용될 수 있다. 6 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time frequency block coding scheme according to the present invention. Again, the identity matrix of Equation 9 above is used. The row in Equation 9 represents an antenna, and the column represents time and frequency. The signals of the first two columns are transmitted at frequency 1, and the signals of the other two columns are transmitted at frequency 2. Also, in each of the two column signals, the previous signal is transmitted at t = t1 and the latter signal is transmitted at t2. This matrix can be used in an OFDM system.

그룹핑 블록(grouping block)은 입력되는 정보 심볼 x를 단말기로부터 전송 받은 그룹핑 인덱스를 참조하여 4개의 안테나에 전송하도록 매핑을 하게 된다. 예를 들면, 단말기가 첫 번째 안테나와 두 번째 안테나를 하나의 Alamouti encoder로 묶고, 세 번째 안테나와 네 번째 안테나를 하나의 Alamouti encoder로 묶는다는 그룹핑 인덱스를 피드백하면 위의 <수학식 9>에 따라 전송된다. 즉, 처음 두 컬럼은 f1에 매핑되어 송신 안테나 1, 2를 통해 t1, t2에 걸쳐 전송되고, 나머지 두 컬럼은 f2에 매핑되어 t1, t2에 걸쳐 안테나 3, 4를 통해 전송된다.The grouping block maps the input information symbol x to four antennas with reference to the grouping index received from the terminal. For example, if the terminal feeds back a grouping index that binds the first antenna and the second antenna to one Alamouti encoder and the third and fourth antennas to one Alamouti encoder, according to Equation 9 above. Is sent. That is, the first two columns are mapped to f1 and transmitted through t1 and t2 through transmit antennas 1 and 2, and the remaining two columns are mapped to f2 and transmitted through antennas 3 and 4 through t1 and t2.

도 5는 시공간 블록 부호에 안테나 그룹핑을 적용하는 송신기의 도면을 나타낸 것이다. 수신기로부터 그룹핑 인덱스를 피드백 받으면 <수학식 9>에 AG1, AG2 혹은 AG3 매트릭스를 곱하여 각각 알라무티 부호기를 거친다. 최종 결과는 후에 기술될 A1, A2, A3로 표현될 수 있다.5 shows a diagram of a transmitter applying antenna grouping to a space-time block code. When the grouping index is fed back from the receiver, Equation 9 is multiplied by an AG1, AG2 or AG3 matrix to pass through the Alamouti coder. The final result can be expressed as A1, A2, A3, which will be described later.

도 6은 시공간 주파수 블록 부호에 안테나 그룹핑을 적용한 송신기의 도면을 나타낸 것이다. 이후 과정은 도 5와 동일하다.6 shows a diagram of a transmitter applying antenna grouping to a space-time frequency block code. Since the process is the same as FIG.

도 7은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 구성을 나타내는 도면이다. 간단히 설명하기 위하여 수신 안테나는 하나로 가정한 경우를 도시화 하였다. 수신기의 채널추정기(702)는 수신 안테나를 통해 들어오는 신호의 채널 추정을 한 후, 검출기(704), 병렬/직렬변환기(706) 및 복조기(708)등의 장치를 통해 일련의 복호화 과정을 거쳐 수신신호를 복호한다. 또 한 채널추정하여 채널정보인 채널계수를 얻은 후에는 피드백송신기(710)를 통해 채널정보를 송신기의 그룹핑 블록으로 전송한다. 그럼 지금부터 동작의 이해를 위하여 피드백 송신기(710)를 설명하도록 한다.7 is a diagram illustrating a configuration of a receiver in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. For the sake of simplicity, the case of assuming one receiving antenna is illustrated. The channel estimator 702 of the receiver estimates the channel of the incoming signal through the receiving antenna, and then receives the signal through a series of decoding processes through devices such as the detector 704, the parallel / serial converter 706, and the demodulator 708. Decode the signal. In addition, after channel estimation, which is channel information, is obtained by channel estimation, the channel information is transmitted to the grouping block of the transmitter through the feedback transmitter 710. Now, the feedback transmitter 710 will be described to understand the operation.

본 발명에서는 수신기에서 채널을 추정하고 각 채널의 값을 송신기로 그대로 날려주는 방식과 또는 새로운 안테나 그룹핑 짝(antena grouping pair)을 나타내는 그룹핑 인덱스(index)를 피드백하는 2가지 방식을 제안한다.The present invention proposes two methods of estimating channels at the receiver and blowing the values of each channel to the transmitter as it is, or feeding back a grouping index indicating a new antenna grouping pair.

1) 모든 채널정보를 알려주는 경우1) When all channel information is informed

수신기에서 추정한 채널정보인 채널 값(계수)을 송신기로 날려주면 송신기의 그룹핑 블록에서 아래의 <수학식 10>을 수행한다.When the channel value (coefficient), which is the channel information estimated by the receiver, is blown to the transmitter, Equation 10 below is performed in the transmitter's grouping block.

Figure 112005012602145-PAT00054
Figure 112005012602145-PAT00054

Figure 112005012602145-PAT00055
여기서, i,j,m,n은 1에서 4까지의 임의의 값이다. 즉, 안테나 그룹핑은 수신기로부터 h1~h4의 채널 값을 피드백 받으면 모든 경우를 고려하여 <수학식 10>을 만족하는 (i,j), (m,n) 짝을 찾아 새로이 그룹핑하여 송신기의 그룹핑 블록으로 전송한다. 이러한 그룹핑의 예는 아래의 <수학식 11>의 A1, A2,A3의 형태가 된다.
Figure 112005012602145-PAT00055
Where i, j, m, n is any value from 1 to 4. That is, when the antenna grouping receives the channel values of h1 to h4 from the receiver, in consideration of all cases, the antenna grouping finds the (i, j) and (m, n) pairs satisfying Equation 10 and newly groups the grouping blocks of the transmitter. To send. An example of such grouping is in the form of A1, A2, A3 in Equation 11 below.

만약 수신 안테나가 2개 이상의 경우에는 다음과 같은 연산을 먼저 거친다. 여기에서는 설명을 간단하게 하기 위하여 수신 안테나를 2개라고 가정을 한다. 수신안테나가 2개이면 4개의 송신 안테나로부터 2개의 수신안테나로의 채널은 총 8개 가 존재한다. 이 채널을 일반식으로 쓰면 h_i=(|h_1i|^2+|h_2i|^2)/2 이 된다. 여기에서 h_1i, h_2i 은 송신 안테나 i번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다. 즉, h_11, h_21 은 송신 안테나 1번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다. 이 때 h_1=(|h_11|^2+|h_21|^2)/2 으로 계산된다. 이러한 방식으로 모든 채널에 대하여 계산을 하면, h_1~h_4를 얻는다. 그 뒤는 위의 <수학식 10>을 그대로 이용하여 새로운 안테나 그룹핑을 구한다. If there are two or more receiving antennas, the following operation is performed first. For simplicity, it is assumed here that there are two receiving antennas. If there are two receiving antennas, there are eight channels from four transmitting antennas to two receiving antennas. Using this channel in general, h_i = (| h_1i | ^ 2 + | h_2i | ^ 2) / 2. Here, h_1i and h_2i represent channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in transmission antenna i. That is, h_11 and h_21 indicate channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in transmission antenna # 1. At this time, h_1 = (| h_11 | ^ 2 + | h_21 | ^ 2) / 2 is calculated. In this way, the calculation for all channels yields h_1 to h_4. After that, the new antenna grouping is obtained by using Equation 10 above.

2) 새로운 안테나 그룹핑 짝(antena grouping pair)을 나타내는 그룹핑 패턴(그룹핑 인덱스(index))를 피드백 전송2) Feedback transmission of a grouping pattern (grouping index) indicating a new antenna grouping pair

실제 시스템에서 수신기에서 수신한 모든 채널을 송신기에 전송한다는 것은 시스템 구현상 여러 가지 어려운 점을 유발한다. 따라서 수신기에서 일련의 과정 즉 <수학식 10>을 연산하고 얻어진 결과를 피드백하여 송신기의 안테나 그룹핑 블록에서 이 그룹핑 패턴을 이용하여 새롭게 그룹핑(grouping)하는 방법이 가능하다. 즉, 수신기의 피드백전송기(710)에서 안테나 그룹핑 짝(antena grouping pair)을 나타내는 그룹핑 패턴(그룹핑 인덱스(index))를 송신기의 그룹핑 블록으로 피드백 전송한다. 송신기의 그룹핑 블록은 수신기로부터 피드백 전송받은 그룹핑 패턴(그룹핑 인덱스(index))를 사용하여 새로운 안테나 그룹핑을 한다. In a real system, transmitting all channels received from a receiver to a transmitter introduces a number of difficulties in the implementation of the system. Therefore, a method of computing a series of processes at Equation (Equation 10) and feeding back the obtained result can be used to newly group the antenna grouping block using this grouping pattern. That is, the feedback transmitter 710 of the receiver feeds back a grouping pattern (grouping index) indicating an antenna grouping pair to the grouping block of the transmitter. The grouping block of the transmitter performs a new antenna grouping using a grouping pattern (grouping index) received from the receiver.

도5와 도6의 A, B, C가 위에서 설명한 그룹핑 패턴(그룹핑 인덱스)를 나타낸다. 5 and 6 show the grouping patterns (grouping indexes) described above.

도 8은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 동작 흐름도이다. 전송 데이터 열이 입력되면(802) 수신기에서 전송한 채널 정보인 채널계수를 이용하여 <수학식 10>으로 안테나 그룹핑을 구하거나(806), 수신기에서 전송하는 그룹핑 인덱스를 이용하여 안테나 그룹핑을 선택한다(816). 본 발명은 이 두 가지 방법 중 어느 한 가지를 사용한다. 이 후 선택된 안테나 그룹핑을 데이터 열과 곱한 후 심볼을 2개씩 묶어 2개의 벡터를 생성한다(808). 이후, 이 2개의 벡터들을 Alamouti 방식을 이용해 부호화하여 시공간 주파수 사상을 한다 (810). 이 후, 각각의 신호를 해당 안테나를 통해 송신한다(812).8 is a flowchart illustrating an operation of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. When the transmission data string is input (802), the antenna grouping is obtained using Equation 10 using the channel coefficient which is the channel information transmitted from the receiver (806), or the antenna grouping is selected using the grouping index transmitted by the receiver. (816). The present invention uses either of these two methods. Thereafter, the selected antenna grouping is multiplied by the data sequence, and two symbols are bundled to generate two vectors (808). Thereafter, the two vectors are encoded using the Alamouti method to perform space-time frequency mapping (810). Thereafter, each signal is transmitted through the corresponding antenna (812).

도 9는 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 동작 흐름도를 나타낸다. 전송 데이터 열을 수신하게 되면, 채널 추정(904)를 거치고 송신기로 채널정보인 채널 값(계수)을 전송한다(914). 이 경우에는 송신기에서 <수학식 10>을 이용하여 새로운 안테나 그룹핑을 한다. 또는 미리 시스템에서 약속한 경우에는 수신기에서 채널 값을 그대로 송신하지 않고 antenna grouping을 <수학식 10>을 이용하여 연산을 통해 구한 후 송신기로 안테나 그룹핑 인덱스만을 전송할 수도 있다. 여기에서 주목하여야 할 점은, 송신기에서 수신기로부터 채널정보를 받아 직접 안테나 그룹핑(antenna grouping)을 구할 경우에는 통신의 정확도를 높이기 위하여 구한 안테나 그룹핑 패턴의 인덱스를 수신기에 다시 보내줄 필요가 있다. 즉, 송신기의 인디케이터 값이 수신기의 인디케이터 값과 일치하지 않는 경우에는 송신기에서 선택한 셔플링 패턴을 수신기에 공통채널을 통하여 전송하면 데이터 통신이 정확해 질 수 있다. 그 후의 수신기에서는 상기 채널 추정 정보를 이용하여 수신신호를 검출하는 검출기능(906)을 하고, 병렬/직렬변환기능(908)을 통해 복조기(910)에 입력되며, 데이터를 복조하는 복조기능(910)을 수행한다. 9 is a flowchart illustrating an operation of a receiver in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. When receiving the transmission data sequence, the channel estimate 904 is transmitted and the channel value (coefficient), which is channel information, is transmitted to the transmitter (914). In this case, the transmitter performs a new antenna grouping using Equation 10. Alternatively, if the system promises in advance, the receiver may transmit the antenna grouping index to the transmitter after calculating the antenna grouping by using Equation 10 without transmitting the channel value as it is. It should be noted here that, when the transmitter receives channel information from the receiver and directly obtains antenna grouping, it is necessary to send back the index of the antenna grouping pattern obtained to the receiver in order to increase communication accuracy. That is, when the indicator value of the transmitter does not match the indicator value of the receiver, data communication may be accurate by transmitting the shuffling pattern selected by the transmitter to the receiver through a common channel. A subsequent receiver performs a detection function 906 for detecting a received signal using the channel estimation information, and is input to the demodulator 910 through a parallel / serial conversion function 908, and demodulates data 910 for demodulating data. ).

도 10은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템의 성능 분석 곡선의 예이다. 여기에서는 uncoded BER 성능을 보여준다. 기존의 <수학식 9> matrix A 방식만을 사용하는 경우에 비해 10-3 BER에서 3dB 이상의 이득을 얻을 수 있음을 확인 할 수 있다. 본 시뮬레이션은 Rayleigh flat fading 채널, QPSK 환경에서의 성능 커브를 나타낸 것이다. 10 is an example of a performance analysis curve of a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. This shows the uncoded BER performance. It can be seen that a gain of 3dB or more can be obtained at 10 −3 BER compared to the case of using only Equation 9 matrix A. This simulation shows the performance curves in a Rayleigh flat fading channel, QPSK environment.

도 11은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템의 성능 분석 곡선의 다른 예이다. 여기에서는 coded BER(bit error rate)/FER(frame error rate) 성능을 보여준다. 본 발명인 경우가 BER(bit error rate)/FER(frame error rate)성능이 더 우수함을 알 수 있다. 시뮬레이션은 IEEE802.16 시스템 환경을 이용한 것이다. 구체적인 시뮬레이션 조건은 Pedestrian A 채널에서 단말기가 3km/h로 이동한다고 가정하였고, QPSK, 그리고 convolutional Turbo code 1/2 부호화율을 갖는 채널 코딩을 사용하였다. IEEE802.16은 band AMC와 FUSC의 서브 채널 구조가 있는데, 본 시뮬레이션에서는 band AMC를 사용하였다.11 is another example of a performance analysis curve of a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. Here, coded bit error rate (BER) / frame error rate (FER) performance is shown. In the case of the present invention, it can be seen that the bit error rate (BER) / frame error rate (FER) performance is better. The simulation is based on the IEEE802.16 system environment. For specific simulation conditions, it is assumed that the terminal moves 3km / h in the Pedestrian A channel. QPSK and channel coding with convolutional Turbo code 1/2 coding rate are used. IEEE802.16 has subchannel structures of band AMC and FUSC. In this simulation, band AMC is used.

이러한 본 발명의 구체 동작을 설명하기 위하여 실제 시스템을 예로 들어 설명하겠다. IEEE802.16 시스템은 OFDMA 시스템이다. 이 경우 피드백 정보를 줄이기 위하여 N개의 서브캐리어를 묶어서 평균 채널 값을 송신한다. 이 경우 송신기에서 는 각 서브 채널별로 수신된 평균채널 값을 기준으로 계산하여 안테나 그룹핑을 계산한다. 이 후 수신기에게 송신기에서 사용할 안테나 그룹핑을 알려 주고 양방향 통신을 하면 통신의 정확성을 기할 수 있다. In order to explain the specific operation of the present invention, an actual system will be described as an example. The IEEE802.16 system is an OFDMA system. In this case, in order to reduce feedback information, an average channel value is transmitted by grouping N subcarriers. In this case, the transmitter calculates antenna grouping based on the average channel value received for each subchannel. Thereafter, the receiver is notified of the antenna grouping to be used by the transmitter, and bidirectional communication can ensure the accuracy of the communication.

단말이 안테나 그룹핑 인덱스를 피드백 주면 기지국에서 그에 맞는 송신 시공간 블록 부호화기를 선택하여 사용하는 방법.If the UE gives the antenna grouping index feedback, the base station selects and uses a transmission space-time block coder according thereto.

Figure 112005012602145-PAT00056
Figure 112005012602145-PAT00056

단말이 CQICH를 통해 ob110010을 송신하면 기지국에서는 A1를 전송한다.When the terminal transmits ob110010 through the CQICH, the base station transmits A1.

Figure 112005012602145-PAT00057
Figure 112005012602145-PAT00057

단말이 CQICH를 통해 ob110011을 송신하면 기지국에서는 A2를 전송한다.When the terminal transmits ob110011 through the CQICH, the base station transmits A2.

Figure 112005012602145-PAT00058
Figure 112005012602145-PAT00058

단말이 CQICH를 통해 ob110100을 송신하면 기지국에서는 A3를 전송한다.When the terminal transmits ob110100 through the CQICH, the base station transmits A3.

Figure 112005012602145-PAT00059
Figure 112005012602145-PAT00059

위에서는 수신기로부터 채널정보 또는 안테나 그룹핑 인덱스를 피드백 받는 경우에 대해 설명하였다, 그러나 본 발명의 사상은 수신기인 단말기로부터 정보를 피드백 받지 않는 경우에도 실현 가능하가. 즉, 수신기로부터 정보를 피드백 받지 못하는 개루프(open loop)인 경우에는 아래의 <수학식 11>을 그룹핑 블록에서 퍼뮤테이션(permutation)하여 사용하여도 본 발명의 기본적인 효과를 얻을 수 있다. In the above, the case in which the receiver receives the channel information or the antenna grouping index from the receiver has been described. However, the idea of the present invention can be realized even when the receiver is not fed back the information. That is, in the case of an open loop in which information is not received from the receiver, the basic effect of the present invention can be obtained even if the following Equation 11 is permutated in the grouping block.

Figure 112005012602145-PAT00060
Figure 112005012602145-PAT00060

Figure 112005012602145-PAT00061
Figure 112005012602145-PAT00061

여기에서 A=[A_1 | A_2 | A_3] 로 이루어져서 시간이 흐름에 따라 매트릭스가 permutation하는 방법을 사용하면, 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 이 경우 채널의 피드백이 필요 없다. 그리고 A_1, A_2, A_3 의 퍼뮤테이션하는 순서에 상관 없이 구성할 수 있다.Where A = [A_1 | A_2 | A_3] can improve the performance of the system by using a matrix permutation over time. In this case, no feedback from the channel is required. And can be configured irrespective of the permutation order of A_1, A_2, A_3.

상기 OFDMA 통신 시스템에서 부반송파 별로 퍼뮤테이션 순서를 결정하는 방법은 <수학식 12>와 같다.A method of determining the permutation order for each subcarrier in the OFDMA communication system is shown in Equation 12.

<수학식 12><Equation 12>

Figure 112005012602145-PAT00062
: k = mod( floor( (Nc-1)/2) , 3) + 1
Figure 112005012602145-PAT00062
k = mod (floor ((Nc-1) / 2), 3) + 1

여기서, Nc는 논리적 데이터 부반송파 번호이다. Nc={1,2,3,...,전체 부반송파의 수}. 상기 논리적 데이터 부반송파 번호는 OFDM에서 FFT의 부반송파 번호를 나타낸다. 상기의 <수학식 12>와 같이 논리적 데이터 부반송파 번호 1, 2는 A1의 안테나 그룹핑 패턴을 가지며, 논리적 데이터 부반송파 번호 3, 4는 A2의 안테나 그룹 핑 패턴을 가지며, 논리적 데이터 부반송파 번호 5, 6는 A3의 안테나 그룹핑 패턴을 가진다. 나머지 부반송파에 대한 안테나 그룹핑 패턴도 상기의 <수학식 12>에 의해서 결정된다.Here, Nc is a logical data subcarrier number. Nc = {1,2,3, ..., number of total subcarriers}. The logical data subcarrier number represents a subcarrier number of the FFT in OFDM. As shown in Equation 12, the logical data subcarrier numbers 1 and 2 have an antenna grouping pattern of A 1 , and the logical data subcarrier numbers 3 and 4 have an antenna grouping pattern of A 2 , and the logical data subcarrier number 5, 6 has an antenna grouping pattern of A 3 . The antenna grouping pattern for the remaining subcarriers is also determined by Equation 12 above.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명은 송신 안테나들을 사용하는 통신시스템의 송신기에서 시공간 블록 부호화 장치에 관한 것으로, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수개의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 블록 부호의 성능을 향상시키기 위하여 수신기에서 보내는 피드백 정보를 이용하고, 송신기에 셔플링 매퍼를 제공함으로써 시공간 블록 부호의 성능을 향상시킨다.As described above, the present invention relates to an apparatus for space-time block encoding in a transmitter of a communication system using transmission antennas, and the performance of the space-time block code in a method of transmitting an input symbol string through a plurality of transmission antennas according to a predetermined rule. The performance of the space-time block code is improved by using the feedback information sent from the receiver to improve the performance and providing a shuffling mapper to the transmitter.

Claims (34)

복수개의 송신 안테나를 사용하는 통신시스템의 송신기에 있어서, In a transmitter of a communication system using a plurality of transmit antennas, 입력되는 심볼열을 일정한 규칙에 따라 부호화하여 실수부와 허수부로 구성되는 심볼벡터를 형성하는 부호화기와;An encoder for encoding a symbol string input according to a predetermined rule to form a symbol vector including a real part and an imaginary part; 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 안테나 그룹핑 패턴을 형성하고, 이를 상기 부호화된 심볼벡터에 곱하여 그룹핑 심볼벡터를 발생하여 새로운 안테나 그룹핑을 하는 그룹핑 블록과;A grouping block for forming an antenna grouping pattern using channel information fed back from a receiver, multiplying the encoded symbol vector by a coded symbol vector, and generating a grouping symbol vector to perform new antenna grouping; 상기 그룹핑 블록으로부터의 상기 심볼벡터들 각각을 알라모우티 부호화하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 복수의 알라모우티 부호화기들을 포함하는 송신기. And a plurality of Alamouti encoders for performing Alamouti encoding on each of the symbol vectors from the grouping block through a corresponding antenna. 제1항에 있어서 상기 복수개의 송신 안테나를 사용하는 통신시스템의 송신기는 복수개의 안테나를 사용하는 시공간블록부호화 통신시스템 또는 시공간주파수블록부호화 통신시스템의 송신기임을 특징으로 하는 송신기The transmitter of claim 1, wherein the transmitter of the communication system using the plurality of transmit antennas is a transmitter of a space-time block coded communication system or a space-time frequency block coded communication system using a plurality of antennas. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 부호화기를 통과하는 심볼벡터들의 행렬은 하기 <수학식 12>과 같은 것을 특징으로 하는 송신기.The matrix of symbol vectors passing through the encoder is characterized by the following equation (12).
Figure 112005012602145-PAT00063
Figure 112005012602145-PAT00063
제1항에서 제3항까지에 있어서, The method of claim 1, wherein 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 1개인 경우에 상기 그룹핑 블록에서 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 13>과 같은 송신기.In the case where the transmission antennas are four and the reception antennas of the receiver are one, an equation for forming an antenna grouping pattern using channel information fed back from the receiver in the grouping block is expressed by Equation 13 below.
Figure 112005012602145-PAT00064
Figure 112005012602145-PAT00064
Figure 112005012602145-PAT00065
Figure 112005012602145-PAT00065
여기서, i,j,m,n은 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. 즉, 가장 좋은 채널과 가장 나쁜 채널이 하나의 그룹이 되고, 두번째로 좋은 채널과 세 번째로 좋은 채널이 하나의 그룹을 형성한다. 즉h1>h2>h3>h4 라 가정하면 (1,2),(3,4)를 피드백한다.Here, i, j, m, n are arbitrary values, and h values are channel coefficients representing channel information. In other words, the best channel and the worst channel form one group, and the second good channel and the third good channel form one group. That is, assuming h1> h2> h3> h4, (1, 2) and (3, 4) are fed back.
제1항에서 제3항까지에 있어서, The method of claim 1, wherein 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 2개인 경우에 상기 그룹핑 블록에서 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 14>과 같은 송신기. In the case where the transmission antennas are four and the reception antennas of the receiver are two, an equation for forming an antenna grouping pattern using channel information fed back from the receiver in the grouping block is given by Equation 14 below.
Figure 112005012602145-PAT00066
Figure 112005012602145-PAT00066
Figure 112005012602145-PAT00067
Figure 112005012602145-PAT00067
여기서, i,j,m,n은 1에서 4까지의 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. 여기서 h_i=(|h_1i|^2+|h_2i|^2)/2 이 되고, h_1i, h_2i 은 송신 안테나 i번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다.Here, i, j, m, n are arbitrary values from 1 to 4, and h values are channel coefficients representing channel information. Here, h_i = (| h_1i | ^ 2 + | h_2i | ^ 2) / 2, and h_1i and h_2i represent channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in the transmission antenna i.
복수개의 송신 안테나를 사용하는 송신기에 있어서, In a transmitter using a plurality of transmit antennas, 입력되는 심볼열을 일정한 규칙에 따라 부호화하여 실수부와 허수부로 구성되는 심볼벡터를 형성하는 부호화기와;An encoder for encoding a symbol string input according to a predetermined rule to form a symbol vector including a real part and an imaginary part; 수신기로부터 피드백되는 안테나 그룹핑 패턴을 상기 부호화된 심볼벡터에 곱하여 그룹핑 심볼벡터를 발생하여 새로운 안테나 그룹핑을 하는 그룹핑 블록과;A grouping block multiplying the encoded symbol vector by the antenna grouping pattern fed back from a receiver to generate a grouping symbol vector to perform new antenna grouping; 상기 그룹핑 블록으로부터의 상기 심볼벡터들 각각을 알라모우티 부호화하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 복수의 알라모우티 부호화기들을 포함하는 송신기. And a plurality of Alamouti encoders for performing Alamouti encoding on each of the symbol vectors from the grouping block through a corresponding antenna. 제6항에 있어서 상기 복수개의 송신 안테나를 사용하는 통신시스템의 송신기는 복수개의 안테나를 사용하는 시공간블록부호화 통신시스템 또는 시공간주파수블록부호화 통신시스템의 송신기임을 특징으로 하는 송신기The transmitter of claim 6, wherein the transmitter of the communication system using the plurality of transmit antennas is a transmitter of a space-time block coded communication system or a space-time frequency block coded communication system using a plurality of antennas. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 부호화기를 통과하는 심볼벡터들의 행렬은 하기 <수학식 15>과 같은 것을 특징으로 하는 송신기.The matrix of symbol vectors passing through the encoder is characterized by the following equation (15).
Figure 112005012602145-PAT00068
Figure 112005012602145-PAT00068
제6항에서 제8항까지에 있어서, The method of claim 6, wherein 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 1개인 경우에 상기 그룹핑 블록에서 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 16>과 같은 송신기.In the case where the transmission antennas are four and the reception antennas of the receiver are one, an equation for forming an antenna grouping pattern using channel information fed back from the receiver in the grouping block is expressed by Equation 16 below.
Figure 112005012602145-PAT00069
Figure 112005012602145-PAT00069
Figure 112005012602145-PAT00070
Figure 112005012602145-PAT00070
여기서, i,j,m,n은 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. Here, i, j, m, n are arbitrary values, and h values are channel coefficients representing channel information.
제6항에서 제8항까지에 있어서, The method of claim 6, wherein 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 2개인 경우에 상기 그룹핑 블록에서 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 17>과 같은 송신기. In the case of four transmitting antennas and two receiving antennas, an equation for forming an antenna grouping pattern using channel information fed back from the receiver in the grouping block is represented by Equation 17 below.
Figure 112005012602145-PAT00071
Figure 112005012602145-PAT00071
Figure 112005012602145-PAT00072
Figure 112005012602145-PAT00072
여기서, i,j,m,n은 1에서 4까지의 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. 여기서 h_i=(|h_1i|^2+|h_2i|^2)/2 이 되고, h_1i, h_2i 은 송신 안테나 i번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다.Here, i, j, m, n are arbitrary values from 1 to 4, and h values are channel coefficients representing channel information. Here, h_i = (| h_1i | ^ 2 + | h_2i | ^ 2) / 2, and h_1i and h_2i represent channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in the transmission antenna i.
복수개의 송신 안테나를 사용하는 송신기에 있어서, In a transmitter using a plurality of transmit antennas, 입력되는 심볼열을 일정한 규칙에 따라 부호화하여 실수부와 허수부로 구성 되는 심볼벡터를 형성하는 부호화기와;An encoder for encoding a symbol string input according to a predetermined rule to form a symbol vector including a real part and an imaginary part; 미리 정해진 안테나 그룹핑 패턴을 상기 부호화된 심볼벡터에 곱하여 그룹핑 심볼벡터를 퍼뮤테이션(permutation)하여 안테나 그룹핑을 발생하는 그룹핑 블록과;A grouping block that multiplies a predetermined antenna grouping pattern by the encoded symbol vector to permutate a grouping symbol vector to generate antenna grouping; 상기 그룹핑 블록으로부터의 상기 심볼벡터들 각각을 알라모우티 부호화하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 복수의 알라모우티 부호화기들을 포함하는 송신기. And a plurality of Alamouti encoders for performing Alamouti encoding on each of the symbol vectors from the grouping block through a corresponding antenna. 제11항에 있어서 상기 복수개의 송신 안테나를 사용하는 통신시스템의 송신기는 복수개의 안테나를 사용하는 시공간블록부호화 통신시스템 또는 시공간주파수블록부호화 통신시스템의 송신기임을 특징으로 하는 송신기The transmitter of claim 11, wherein the transmitter of the communication system using the plurality of transmit antennas is a transmitter of a space-time block coded communication system or a space-time frequency block coded communication system using a plurality of antennas. 제11항 또는 제12항에 있어서,The method according to claim 11 or 12, wherein 상기 부호화기를 통과하는 심볼벡터들의 행렬은 하기 <수학식 18>과 같은 것을 특징으로 하는 송신기.The matrix of symbol vectors passing through the encoder is characterized by the following equation (18).
Figure 112005012602145-PAT00073
Figure 112005012602145-PAT00073
제11항에서 제13항까지에 있어서,The method of claim 11, wherein 상기 미리 정해진 안테나 그룹핑 패턴은 하기 <수학식 19>와 같은 것을 특징으로 하는 송신기.The predetermined antenna grouping pattern is a transmitter according to the following equation (19). A=[A_1 | A_2 | A_3] A = [A_1 | A_2 | A_3]
Figure 112005012602145-PAT00074
Figure 112005012602145-PAT00074
Figure 112005012602145-PAT00075
Figure 112005012602145-PAT00075
Figure 112005012602145-PAT00076
Figure 112005012602145-PAT00076
제11항 내지 제13항에 있어서,The method according to claim 11, wherein 부반송파별 안테나 그룹핑 패턴
Figure 112005012602145-PAT00077
(A=A1, B=A2, C=A3)은 하기 <수학식 20>와 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 송신기.
Antenna grouping pattern by subcarriers
Figure 112005012602145-PAT00077
(A = A 1 , B = A 2 , C = A 3 ), wherein the transmitter is determined as in Equation 20 below.
<수학식 20><Equation 20>
Figure 112005012602145-PAT00078
: k = mod( floor( (논리적 데이터 부반송파 번호-1)/2) , 3) + 1
Figure 112005012602145-PAT00078
k = mod (floor ((logical data subcarrier number-1) / 2), 3) + 1
논리적 데이터 부반송파 번호 = 1, 2, 3, ... , 전체 부반송파 수Logical data subcarrier number = 1, 2, 3, ..., total subcarriers
복수개의 수신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 또는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 수신기에 있어서, A receiver of a space-time block encoding or space-time frequency block encoding communication system using a plurality of receiving antennas, 수신 안테나를 통하여 수신된 신호를 가지고 채널계수들을 산출하는 채널추정기와;A channel estimator for calculating channel coefficients with a signal received through a receiving antenna; 상기 채널추정기로부터 채널정보를 나타내는 채널계수 또는 계산한 안테나 그룹핑 패턴을 송신기의 부호화기 다음에 위치하는 그룹핑 블록으로 전송하는 피드백 송신기를 포함하는 수신기. And a feedback transmitter for transmitting the channel coefficients representing the channel information or the calculated antenna grouping pattern from the channel estimator to a grouping block located after the encoder of the transmitter. 제16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 송신기의 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 1개인 경우에 상기 피드백 송신기에서 상기 안테나 그룹핑 패턴을 계산하는 식은 아래의 <수학식 21>과 같은 수신기.The equation for calculating the antenna grouping pattern in the feedback transmitter when the transmitter has 4 transmit antennas and the receiver has 1 receiver is as shown in Equation 21 below.
Figure 112005012602145-PAT00079
Figure 112005012602145-PAT00079
Figure 112005012602145-PAT00080
Figure 112005012602145-PAT00080
여기서, i,j,m,n은 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. Here, i, j, m, n are arbitrary values, and h values are channel coefficients representing channel information.
제16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 송신기의 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 2개인 경우에 상기 피드백 송신기에서 상기 안테나 그룹핑 패턴을 계산하는 식은 아래의 <수학식 22>과 같은 수신기. The equation for calculating the antenna grouping pattern in the feedback transmitter when the transmitter has four transmit antennas and the receiver has two receive antennas is represented by Equation 22 below.
Figure 112005012602145-PAT00081
Figure 112005012602145-PAT00081
Figure 112005012602145-PAT00082
Figure 112005012602145-PAT00082
여기서, i,j,m,n은 1에서 4까지의 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. 여기서 h_i=(|h_1i|^2+|h_2i|^2)/2 이 되고, h_1i, h_2i 은 송신 안테나 i번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다.Here, i, j, m, n are arbitrary values from 1 to 4, and h values are channel coefficients representing channel information. Here, h_i = (| h_1i | ^ 2 + | h_2i | ^ 2) / 2, and h_1i and h_2i represent channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in the transmission antenna i.
복수개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 또는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 송신방법에 있어서, A transmission method of a space-time block encoding or space-time frequency block encoding communication system using a plurality of transmitting antennas, 입력되는 심볼열을 일정한 규칙에 따라 부호화하여 실수부와 허수부로 구성되는 심볼벡터를 형성하는 부호화단계와;An encoding step of encoding an input symbol string according to a predetermined rule to form a symbol vector including a real part and an imaginary part; 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 안테나 그룹핑 패턴을 형성하고, 이를 상기 부호화된 심볼벡터에 곱하여 그룹핑 심볼벡터를 발생하는 단계와;Forming an antenna grouping pattern using channel information fed back from a receiver, and multiplying the encoded symbol vector by the encoded symbol vector to generate a grouping symbol vector; 상기 그룹핑 심볼벡터들 각각을 알라모우티 부호화하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하는 송신방법. Transmitting each of the grouping symbol vectors by Alamouti coding through corresponding antennas. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 부호화단계에서 형성되는 행렬은 하기 <수학식 23>과 같은 것을 특징으로 하는 송신기.The matrix formed in the encoding step is the same as <Equation 23>.
Figure 112005012602145-PAT00083
Figure 112005012602145-PAT00083
제19항 및 20항에 있어서, The method of claim 19 and 20, 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 1개인 경우에 상기 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 24>과 같은 송신방법.In the case where the transmission antennas are four and the reception antennas of the receiver are one, the equation for forming the antenna grouping pattern is expressed by Equation 24 below.
Figure 112005012602145-PAT00084
Figure 112005012602145-PAT00084
Figure 112005012602145-PAT00085
Figure 112005012602145-PAT00085
여기서, i,j,m,n은 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. Here, i, j, m, n are arbitrary values, and h values are channel coefficients representing channel information.
제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 2개인 경우에 상기 상기 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 25>과 같은 송신기. In the case where the transmission antennas are four and the reception antennas of the receiver are two, the equation for forming the antenna grouping pattern is expressed by Equation 25 below.
Figure 112005012602145-PAT00086
Figure 112005012602145-PAT00086
Figure 112005012602145-PAT00087
Figure 112005012602145-PAT00087
여기서, i,j,m,n은 1에서 4까지의 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. 여기서 h_i=(|h_1i|^2+|h_2i|^2)/2 이 되고, h_1i, h_2i 은 송신 안테나 i번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다.Here, i, j, m, n are arbitrary values from 1 to 4, and h values are channel coefficients representing channel information. Here, h_i = (| h_1i | ^ 2 + | h_2i | ^ 2) / 2, and h_1i and h_2i represent channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in the transmission antenna i.
복수개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 또는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서, A transmitter of a space-time block encoding or space-time frequency block encoding communication system using a plurality of transmitting antennas, 입력되는 심볼열을 일정한 규칙에 따라 부호화하여 실수부와 허수부로 구성되는 심볼벡터를 형성하는 부호화단계와;An encoding step of encoding an input symbol string according to a predetermined rule to form a symbol vector including a real part and an imaginary part; 수신기로부터 피드백되는 안테나 그룹핑 패턴을 상기 부호화된 심볼벡터에 곱하여 그룹핑 심볼벡터를 발생하는 단계와;Generating a grouping symbol vector by multiplying the encoded symbol vector by an antenna grouping pattern fed back from a receiver; 상기 셔플링 심볼벡터들 각각을 알라모우티 부호화하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하는 송신방법. Transmitting each of the shuffling symbol vectors by Alamouti coding and corresponding antennas. 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 부호화단계에서 형성되는 행렬은 하기 <수학식 26>과 같은 것을 특징으로 하는 송신기.The matrix formed in the encoding step is characterized by the following equation (26).
Figure 112005012602145-PAT00088
Figure 112005012602145-PAT00088
제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 1개인 경우에 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 27>과 같은 송신기.The equation for forming an antenna grouping pattern when the transmission antennas are four and the reception antennas of the receiver is one is shown in Equation 27 below.
Figure 112005012602145-PAT00089
Figure 112005012602145-PAT00089
Figure 112005012602145-PAT00090
Figure 112005012602145-PAT00090
여기서, i,j,m,n은 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. Here, i, j, m, n are arbitrary values, and h values are channel coefficients representing channel information.
제23항에 있어서, The method of claim 23, wherein 상기 송신안테나가 4개이고 상기 수신기의 수신안테나가 2개인 경우에 상기 안테나 그룹핑 패턴을 형성하는 식은 아래의 <수학식 28>과 같은 송신기. The equation for forming the antenna grouping pattern when the transmission antennas are four and the reception antennas of the receiver is two is represented by Equation 28 below.
Figure 112005012602145-PAT00091
Figure 112005012602145-PAT00091
Figure 112005012602145-PAT00092
Figure 112005012602145-PAT00092
여기서, i,j,m,n은 1에서 4까지의 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. 여기서 h_i=(|h_1i|^2+|h_2i|^2)/2 이 되고, h_1i, h_2i 은 송신 안테나 i번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다.Here, i, j, m, n are arbitrary values from 1 to 4, and h values are channel coefficients representing channel information. Here, h_i = (| h_1i | ^ 2 + | h_2i | ^ 2) / 2, and h_1i and h_2i represent channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in the transmission antenna i.
복수개의 송신 안테나를 사용하는 시공간블록부호화 통신시스템 또는 시공간주파수블록부호화 통신시스템의 송신방법에 있어서, In the transmission method of a space-time block coded communication system or a space-time frequency block coded communication system using a plurality of transmit antennas, 입력되는 심볼열을 일정한 규칙에 따라 부호화하여 실수부와 허수부로 구성되는 심볼벡터를 형성하는 부호화단계와;An encoding step of encoding an input symbol string according to a predetermined rule to form a symbol vector including a real part and an imaginary part; 미리 정해진 안테나 그룹핑 패턴을 상기 부호화된 심볼벡터에 곱하여 그룹핑 심볼벡터를 발생하는 단계와;Generating a grouping symbol vector by multiplying a predetermined antenna grouping pattern by the encoded symbol vector; 상기 셔플링 심볼벡터들 각각을 알라모우티 부호화하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하는 송신방법. Transmitting each of the shuffling symbol vectors by Alamouti coding and corresponding antennas. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 부호화단계에서 형성되는 심볼벡터들의 행렬은 하기 <수학식 29>과 같은 것을 특징으로 하는 송신방법.The matrix of symbol vectors formed in the encoding step is represented by Equation 29 below.
Figure 112005012602145-PAT00093
Figure 112005012602145-PAT00093
제27항 및 제28항에 있어서,The method of claim 27 and 28, 상기 미리 정해진 안테나 그룹핑 패턴은 하기 <수학식 30>와 같은 것을 특징으로 하는 송신기.The predetermined antenna grouping pattern is a transmitter, characterized in that as shown in Equation (30).
Figure 112005012602145-PAT00094
Figure 112005012602145-PAT00094
Figure 112005012602145-PAT00095
Figure 112005012602145-PAT00095
복수개의 수신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 또는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 수신방법에 있어서, A receiving method of a space-time block encoding or space-time frequency block encoding communication system using a plurality of receiving antennas, 수신 안테나를 통하여 수신된 신호를 가지고 채널계수들을 산출하는 채널추정단계와;A channel estimation step of calculating channel coefficients with a signal received through a receiving antenna; 상기 채널추정기로부터 채널정보를 나타내는 채널계수 또는 계산한 안테나 그룹핑 패턴을 송신기에 전송하는 피드백 송신단계를 포함하는 수신기. And a feedback transmission step of transmitting a channel coefficient indicating the channel information or the calculated antenna grouping pattern from the channel estimator to the transmitter. 제30항에 있어서, The method of claim 30, 상기 송신기의 송신안테나가 4개이고 상기 수신안테나가 1개인 경우에 상기 피드백 송신기에서 상기 안테나 그룹핑 패턴을 계산하는 식은 아래의 <수학식 31>과 같은 수신기.The equation for calculating the antenna grouping pattern in the feedback transmitter when the transmitter has 4 transmission antennas and the reception antenna is 1 is represented by Equation 31 below.
Figure 112005012602145-PAT00096
Figure 112005012602145-PAT00096
Figure 112005012602145-PAT00097
Figure 112005012602145-PAT00097
여기서, i,j,m,n은 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. Here, i, j, m, n are arbitrary values, and h values are channel coefficients representing channel information.
제30항에 있어서, The method of claim 30, 상기 송신기의 송신안테나가 4개이고 상기 수신안테나가 2개인 경우에 상기 피드백 송신기에서 상기 안테나 그룹핑 패턴을 계산하는 식은 아래의 <수학식 32>과 같은 수신기. The equation for calculating the antenna grouping pattern in the feedback transmitter when the transmitter has 4 transmission antennas and the reception antennas is 2 is as shown in Equation 32 below.
Figure 112005012602145-PAT00098
Figure 112005012602145-PAT00098
Figure 112005012602145-PAT00099
Figure 112005012602145-PAT00099
여기서, i,j,m,n은 1에서 4까지의 임의의 값이며, h값들은 채널정보를 나타내는 채널계수이다. 여기서 h_i=(|h_1i|^2+|h_2i|^2)/2 이 되고, h_1i, h_2i 은 송신 안테나 i번에서 수신 안테나 1, 2에 해당하는 채널 값을 나타내는 것이다.Here, i, j, m, n are arbitrary values from 1 to 4, and h values are channel coefficients representing channel information. Here, h_i = (| h_1i | ^ 2 + | h_2i | ^ 2) / 2, and h_1i and h_2i represent channel values corresponding to reception antennas 1 and 2 in the transmission antenna i.
복수의 송신안테나들을 사용하는 송신기의 송신 방법에 있어서,In the transmission method of a transmitter using a plurality of transmission antennas, 매핑될 부반송파 번호에 따라 하기 수학식 33의 부호화 행렬들중 하나를 선택하는 단계와,Selecting one of the encoding matrices of Equation 33 according to the subcarrier number to be mapped; 전송할 심볼들을 상기 선택된 부호화 행렬로 부호화하여 시공간 주파수 사상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And encoding the symbols to be transmitted with the selected coding matrix to map the space-time frequency.
Figure 112005012602145-PAT00100
Figure 112005012602145-PAT00100
여기서, 행렬의 행들은 각각 송신안테나에 매핑되며, 처음 2개의 열들은 n번 부반송파에 매핑되고, 나머지 2개의 열들은 n+1번 부반송파에 매핑되며, 1번 및 3 번 열은 첫 번째 시간구간에 매핑되고, 2번 및 4번 열은 두 번째 시간구간에 매핑됨. Here, the rows of the matrix are respectively mapped to the transmit antenna, the first two columns are mapped to n subcarriers, the remaining two columns are mapped to n + 1 subcarriers, and columns 1 and 3 are the first time interval. Maps to, and columns 2 and 4 map to the second time interval.
제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein 부반송파 번호를 Nc(=1,2,3,...,전체 부반송파 수)라 할때, 부반송파별 부호화 행렬
Figure 112005012602145-PAT00101
는 하기 수학식 34와 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
When the subcarrier number is Nc (= 1,2,3, ..., the total number of subcarriers), the subcarrier coding matrix
Figure 112005012602145-PAT00101
Is determined as in Equation 34 below.
<수학식 34><Equation 34>
Figure 112005012602145-PAT00102
: k = mod( floor( (Nc-1)/2) , 3) + 1
Figure 112005012602145-PAT00102
k = mod (floor ((Nc-1) / 2), 3) + 1
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