KR20060092055A - 무선 송신 장치, 무선 수신 장치, 무선 송신 방법, 무선수신 방법, 송수신 방법 및 기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 OFDM-CDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Code Division Multiplexing) 용 송신 다이버시티(diversity) 방식에 사용되는 무선 송신 장치, 무선 수신 장치, 무선 송신 방법, 무선 수신 방법, 송수신 방법 및 기록 매체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 무선 송신기는 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하고, 복수의 시공간 부호의 쌍마다 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 각각을 대응시켜 확산신호를 생성하고, 확산 신호를 복수의 송신 안테나로 송신함으로서 무선수신기 측에서의 제어 정보의 피드백 없이 전송을 수행할 수 있다.

Description

무선 송신 장치, 무선 수신 장치, 무선 송신 방법, 무선 수신 방법, 송수신 방법 및 기록 매체 {Radio transmission apparatus, radio reception apparatus, radio transmission method, radio reception method, transmitting and receiving method and recording medium}

도 1은 종래 기술인 2개의 송신 안테나에 의한 송신 다이버시티 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 종래 기술인 4개의 송신 안테나에 의한 클로즈드 루프 송신 다이버시티 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 종래 기술인 2차원 확산 OFDM-CDM 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 종래 기술인 2차원 확산 OFDM-CDM 방식의 확산 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 종래 기술인 4개의 송신 안테나에 의한 클로즈드 루프 송신 다이버시티 방식에 있어서, 복수의 수신 단말이 존재하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 무선 송신기의 내부 구성과 해당 무선 송신기와 무선 수신기의 관계를 나타내는 블록도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에서의 무선 수신기의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에서의 무선 송신기의 내부 구성과 해당 무선 송신기와 무선 수신기의 관계를 나타내는 블록도이다.

도 9는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에서의 무선 수신기의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.

도 10은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에서의 WH 부호의 생성목(生成木)과 물리 레이어(physical layer)에 대한 할당의 예를 나타낸 도면이다.

도 11은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에서의 2차원 확산 영역에 대한 확산 신호의 할당을 나타낸 도면이다.

도 12는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에서의 확산 신호를 구성하는 확산 칩에 대해 칩 인터리빙을 수행하는 경우의 할당 상태를 나타낸 도면이다.

도 13은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에서의 무선 송신기의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.

도 14는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에서의 무선 수신기의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.

도 15는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에서의 송신 프레임(frame)의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 OFDM-CDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Code Division Multiplexing) 용 송신 다이버시티(diversity) 방식에 사용되는 무선 송신 장치, 무선 수신 장치, 무선 송신 방법, 무선 수신 방법, 송수신 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.

최근 이동 통신 시스템의 발전으로 인해 더 나은 광대역화, 고주파수화 및 고신뢰화가 요구되어 있고, 이동 통신 시스템에 있어서, 단말의 무선부를 확장시키지 않으면서 전송 품질을 향상시키는 송신 다이버시티 기술이 유효한 수단으로 되고 있다. 또한, 저비율 데이터나 제어 데이터를 전송하거나, 다른 셀 간섭이 심한 환경에서 전송을 하는 경우에는, OFDM-CDM 방식이 유효한 수단으로 알려져 있다. 그래서, 우선 송신 다이버시티 방식을 이용한 종래 기술을 설명하고, 다음으로 OFDM-CDM 방식을 이용한 종래 기술을 설명한다.

송신 다이버시티 방식에서의 종래 기술로서 이하에서는 2 가지 종래 기술을 들어 설명한다. 송신 다이버시티 방식의 제1 종래 기술은, 2 개의 안테나 브랜치(branch)를 이용하는 송신 다이버시티 방식이다. 도 1은 2 행 2 열 시공간 부호(STBC:Space Time Block Code)를 사용하여 2 개의 송신 안테나(112-1과 112-2)를 가진 무선 송신기(1d)와 이 무선 송신기(1d)로부터 송신되는 신호를 수신하는 무선 수신기(2d)를 나타내는 블록도이다. 무선 수신기(1d)는 2 행 2 열 시공간 부호기(100)에 의해 송신 심벌 페어 s=[s₁, s₂]^T를 다음 식(1)의 2 행 2 열 시공간 부호화 행렬에 기초하여 시공간 부호화하고, 시공간 부호화한 송신 심벌을 송신 안테나(112-1 및 112-2)로부터 송신한다.

2 행 2 열 시공간 부호기(100)는 시각 1에 있어서 송신 안테나(112-1)로부터 s₁을 송신하고, 송신 안테나(112-2)로부터 s₂를 동시에 송신한다. 또, 다음 시각 2에 있어서 송신 안테나(112-1)로부터 -s₂ ^*를 송신하고, 송신 안테나(112-2)로부터 s₁ ^*을 동시에 송신한다. 이 때, 시각 1에 있어서 무선 수신기(2d)의 수신 안테나(120)에 수신되는 수신 신호를 r₁라고 하고, 시각 2에 있어서 수신되는 수신 신호를 r₂라고 하면, 수신 신호 r₁과 r₂는 다음 식 (2)으로 표시된다.

식 (2)에 있어서, h₁과 h₂는 각각 송신 안테나(112-1과 112-2)의 수신측에서의 채널 응답이다. h₁과 h₂는 수신 신호에 기초하여 채널 추정기(1O2)에 의해 산출되는 값이다. h₁과 h₂를 사용하여 수신 신호 벡터에 대해 행렬 표시하면 다음 식(3)으로서 표시된다.

또한, h₁과 h₂를 사용하여 채널 행렬(H)을 다음 식(4)과 같이 정의한다.

무선 수신기(2d)의 시공간 복호기(101)에서의 송신 신호 추정 값 벡터(s)는 채널 행렬(H)의 공역 전치(共役轉置) 행렬(H^H)을 이용하여 다음 식(5)과 같이 복호할 수 있다.

식 (5)에 표시된 바와 같이, 2 개의 타임 슬롯에 2 심볼을 송신하고 있기 때문에, 전송률은 풀 레이트(full rate)가 되고, 2 개의 송신 안테나 브랜치 분의 최 대비 합성 다이버시티를 실현할 수 있다.

이어서, 송신 다이버시티 방식에서의 제2 종래 기술로서, 2 행 2 열 시공간 부호를 2 쌍 사용하는 4 개의 안테나 브랜치의 클로즈드 루프 송신 안테나 다이버시티 방식에 대해 설명한다. 도 2는 4 개의 송신 안테나(112-1 ~ 112-4)를 가진 클로즈드(closed) 루프 송신 안테나 다이버시티 방식을 실현하는 무선 송신기(1e)와 무선 수신기(2e)를 나타낸 블록도이다(예를 들어, J. Akhtar and D. Gesbert,"Partial feedback based orthogonal block coding", Proc. VTC' 03-Spring, pp287-291, Korea, April 2003. 참조).

무선 송신기(1e)에서의 2 행 4 열 시공간 부호기(110)에 의해 수행되는 2 행 4 열 시공간 부호화를 다음 식(6)에 나타낸다.

여기서, 행렬내의 b는 무선 수신기(2e)의 피드백값 계산기(126)에 의해 산출되는 이진부호이고, +1 혹은 -1의 값이 설정된다. 이 b(이하, 제어 정보)를 사용하는 방식은 STBC-Group Coherent Code(STBC-GCC)라고 불리고 있다.

무선 수신기(2e)에서의 수신 신호 벡터는 행렬 표시로 다음 식(7)과 같이 표시된다.

따라서, 등가 채널 행렬(H～)은 다음 식(8)이 된다.

이 때, 송신 신호의 추정값 벡터(s)는 등가 채널 행렬(H～)의 공역 전치 행렬(H～^H)을 사용하여 다음 식(9)에 나타내는 바와 같이 복호할 수 있다.

식 (9)에서의 α와 β는 각각 다음 식(10)및 식 (11)에 나타내는 바와 같다.

STBC-GCC 방식에서는, 사전에 β의 값이 정(正)의 값이 되도록 b가 송신측에서 제어되고 있다. 따라서, 2 타임 슬롯에 2 심볼을 송신할 수 있기 때문에 전송률은 풀 레이트가 된다. 또한, 4 개의 송신 안테나 브랜치 분의 공간 다이버시티 이득(α)과 함께 어레이(array) 이득(β)을 얻을 수 있다.

이어서, OFDM-CDM 방식에서의 종래 기술에 대해 설명한다. 도 3은 OFDM-CDM 방식의 무선 송신기(1f)와 무선 수신기(2f)를 나타낸 블록도이다. 또한, 도 4는 해당 OFDM-CDM 방식에 적용되는 2차원 확산 개념을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타내는 바와 같이 2차원 확산은 하나의 원 심볼(original symbol)이 주파수 방향과 시간 방향으로 확산됨으로서 수행된다. 주파수 방향의 확산은 송신 심볼이 무선 송신기(1f)의 직병렬 변환기(131)에 의해 직병렬 변환된 후에 하나의 원 심볼이 복제기(132-1~132-n)에 의해 주파수 방향 확산율(SF_Freq)에 대응하는 수의 심볼로 복제됨으로서 수행된다. 시간 방향의 확산은 복제기(132-1~132-n)에 의해 복제된 각각의 심볼에 대해, 시간 방향 확산율(SF_Time)에 대응하는 각각 다른 확산 부호에 기초하여 확산기(spreader)(1321-1~1321-m…132n-1~132n-m)에 의해 확산됨으로서 수행된다. 이 때, 2차원 확산에서의 확산율(SF)은 SF=SF_Timeㅧ SF_Freq가 되고, 상기 2차원 확산은 주파수 방향으로는 복제를 하고 있기 때문에, 확산 길이가 SF의 확산 부호를 사 용하여 SF_Time마다 반복하여 확산되는 것을 의미한다. 또한 2차원 확산된 신호는 주파수 영역에서의 개개의 서브 캐리어에 할당되며, 서브 캐리어 신호로서 부호 다중기(133)에 입력된다.

이어서, 부호 다중기(133)에 의해 다른 확산 부호로 확산된 확산 신호가 부호다중되고, 부호다중된 신호는 변환 송신부(134)에 의해 역푸리에 변환(이하, IFFT:Inverse First Fourier Transform)하여 서브 캐리어 신호를 시간 영역 신호로 변환한 후에, 부호간 간섭을 피하기 위해 가드 인터벌(GI:Guard Interval)이 삽입되고, 송신 안테나(135)를 매개하여 송신된다.

한편, 무선 수신 장치(2f)에서는 수신 안테나(141)에 수신된 신호에 대해 수신 변환부(142)가 가드 인터벌을 제거하여 푸리에 변환(이하, FFT:First Fourier Transform)을 수행함으로서 서브 캐리어 신호로 변환한다. 그리고, 역확산기(despreader)(1431-1~1431-m, 143n-1~143n-m)에 의해 시간 방향역확산이 이루어지고, 나아가 합성기(143-1~143-n)에 의해 주파수 방향으로 합성이 이루어진다. 마지막으로, 병직렬 변환기(144)에 의해 주파수 방향으로 합성된 신호가 병직렬 변환되어 재생 신호가 출력된다.

상술한 통신 방식이 실제로 이용되는 환경에서는, 수신측에 복수의 수신기가 존재하게 된다. 이 때, 송신 다이버시티 방식에서의 두 번째의 종래 기술인, 4개의 송신 안테나 브랜치를 이용한 클로즈드 루프 송신 안테나 다이버시티 방식, 즉 클로즈드 루프 STBC-GCC 방식에서는, 수신측으로부터의 제어정보의 피드백을 필요로 하기 때문에, 복수의 수신기로부터 제어 정보를 수신하게 된다. 도 5는 1대의 무선 송신기(1g)와 2대의 무선 수신기(2g-1과 2g-2)로부터 각각 제어 정보(b1과 b2)가 피드백되는 구성을 나타낸 블록도이다.

그런데, 실제 휴대 전화 통신망에서는 복수의 사용자에게 공통의 신호를 전송하는 경우, 무선 송신기(1g)는 기지국이나 액세스 포인트에 대응하고, 무선 수신기(2g-1 및 2g-2)는 복수의 사용자가 이용하는 휴대 전화에 대응하게 된다. 이와 같은 경우에, 무선 송신기(1g)와 무선 수신기(2g-1)의 채널 이득과, 무선 송신기(1g)와 무선 수신기(2g-2)의 채널 이득이 다르기 때문에, 피드백 제어 정보가 반드시 일치하지 않는다는 문제가 있다. 구체적인 예로서 설명하면, 무선 송신기(1g)의 4개의 송신 안테나(112-1~112-4)로부터 무선 수신기(2g-1)에의 채널 응답을 h₁, h₂, h₃, h₄라고 하고, 무선 수신기(2g-2)에의 채널 응답을 h₅, h₆, h₇, h₈이라고 한다. 이 때, 무선 수신기(2g-1) 및 무선수신기(2g-2)에서의 어레이 이득(β₁과 β₂)은 각각 다음 식(12) 및 (13)에 나타내는 바와 같다.

여기서, β₁을 정(正)의 값으로 하는 b₁이 1이고, β₂를 정의 값으로 하는 b₂ 가 -1인 경우에는, 제어 정보의 값이 상반하기 때문에 무선 송신기(1g)에 있어서 제어할 수 없다는 문제가 생긴다. 만일, 제어 정보의 값을 모두 1이라고 하면, 무선 수신기(2g-2)에서의 어레이 이득(β₂)은 마이너스의 값이 되고, 무선 수신기(2g-2)에서의 모든 이득(α₂+β₂)은 α₂보다 작은 이득이 되어 전송 품질의 저하를 초래하게 된다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 STBC-GCC 방식에 있어서, 무선 수신기측에서의 제어 정보의 피드백 없이 송신을 하고, 나아가 해당 STBC-GCC 방식의 OFDM-CDM 통신 방식에 적용을 가능하게 하는 무선 송신 장치, 무선 수신 장치, 무선 송신 방법, 무선 수신 방법, 송수신 방법 및 기록 매체를 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선 송신 방법은 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 단계; 상기 부호화된 복수의 시공간 부호에 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 각각을 대응시킴으로서 확산 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 단계를 포함한다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선 송신 장치는 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 부호기; 상기 부호기에 의해 부호 화된 복수의 시공간 부호로부터 복수의 조합을 추출하고, 추출한 복수의 시공간 부호의 쌍마다, 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 각각을 대응시켜 상기 시공간 부호를 확산하여 확산 신호를 생성하는 확산기; 및 상기 확산기에 의해 생성된 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 송신기를 포함한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 무선 송신 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선 수신 방법은 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 단계; 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 중 어느 하나에 의해, 상기 수신된 신호에 포함되는 확산 신호를 역확산함으로서 시공간 부호를 복원하는 단계; 및 상기 복원된 상기 시공간 부호를 복호하는 단계를 포함한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선 수신 장치는 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하고, 상기 신호에 포함되는 확산 신호를 출력하는 수신기; 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 중 어느 하나에 의해, 상기 수신기로부터 출력되는 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 역확산하여 시공간 부호를 복원하는 역확산기; 상기 역확산기에 의해 복원된 상기 시공간 부호를 복호하는 복호기; 및 상기 복호기에 의해 복호된 상기 시공간 부호를 합성하여 데이터를 재생하는 합성기를 포함한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 무선 수신 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따라, 복수의 송신 안테나로부터 신호를 송신하는 무선 송신기와, 상기 무선 송신기로부터 송신되는 신호를 수신하는 무선 수신기를 포함한 무선 통신 시스템에서의 송수신 방법은 상기 무선 송신기가 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 단계; 상기 무선 송신기가 부호화한 복수의 시공간 부호로부터 복수의 조합을 추출하는 단계; 상기 무선 송신기가 추출한 복수의 시공간 부호의 쌍마다 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 각각을 대응시켜 상기 시공간 부호를 확산하고, 확산 신호를 생성하는 단계; 상기 무선 송신기가 생성한 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 단계; 상기 무선 수신기가 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하고, 상기 신호에 포함되는 확산 신호를 출력하는 단계; 상기 무선 수신기가 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 중 어느 하나에 의해 상기 출력된 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 역확산하여 시공간 부호를 복원하는 단계; 상기 무선 수신기가 복원한 상기 시공간 부호를 복호하는 단계; 및 상기 무선 수신기가 복호한 상기 시공간 부호를 합성하여 데이터를 재생하는 단계를 포함한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 송신 안테 나로부터 신호를 송신하는 무선 송신기의 컴퓨터를 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 부호기; 상기 부호기에 의해 부호화된 복수의 시공간 부호로부터 복수의 조합을 추출하고, 상기 추출된 복수의 시공간 부호의 쌍마다 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 각각을 대응시켜 상기 시공간 부호를 확산하고, 확산 신호를 생성하는 확산기; 및 상기 확산기에 의해 생성된 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 송신기로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 무선 수신기의 컴퓨터를, 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하고, 상기 신호에 포함되는 확산 신호를 출력하는 수신기; 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 중 어느 하나에 의해 상기 수신기로부터 출력되는 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 역확산하여 시공간 부호를 복원하는 역확산기; 상기 역확산기에 의해 복원된 상기 시공간 부호를 복호하는 복호기; 및 상기 복호화수단에 의해 복호된 상기 시공간 부호를 합성하여 데이터를 재생하는 합성기로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 의한 무선 송신기, 무선 수신기에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 6은 제1 실시예에 의한 무선 송신기(1a)의 내부 구성과 무선 송신기(1a)와 무선 수신기(2a)와의 사이에 쓰이는 무선 신호 전반의 관 계를 나타내는 블록도이다.

도 6의 무선 송신기(1a)에 있어서, 2행 4열 시공간 부호기(10)는 송신 심볼 페어 s=[s₁, s₂]^T에 대해 시공간 부호화를 수행한다. 확산기(11-1~11-4)는 2행 4열 시공간 부호기(10)에 의해 시공간 부호화된 송신 심볼을 각 송신 안테나(12-1~12-4)의 브랜치에 있어서, Walsh-Hadmard(이하, WH 라고 약칭함) 부호를 사용하여 확산을 하여 확산 신호를 생성한다. 송신 안테나(12-1~12-4)는 확산기(11-1~11-4)에 의해 확산된 신호를 송신한다.

도 7은 무선 송신기(1a)에 대응하는 무선 수신기(2a)의 내부 구성을 나타낸 도면이다. 부분 역확산기(21)는 수신 안테나(20)에 의해 수신된 수신 신호에 대해, 2개의 확산 영역, 즉 2SF의 길이에 걸쳐서, 별지의 특허 청구 범위에 기재된 일정한 확산 길이에 대응하는 마더 부호 레이어(Mother Code Layer)의 확산 길이(SF_Time)마다 부분적인 역확산을 한다. 이 때, 부분적인 역확산에 이용되는 WH 부호는 무선 송신기(1a)의 확산기(11-1과 11-2)에 입력된 WH 부호나, 확산기(11-3과 11-4)에 입력된 WH 부호 중 어느 한 쪽이 사용된다. 또한, 이 때의 부분 확산 세그먼트 수(M)는 M=SF/SF_Time가 된다.

채널 추정기(23)는 수신 안테나(20)에 의해 수신된 수신 신호에 기초하여 채널 응답 추정값(h_l ^{^}, h₂ ^{^}, h₃ ^{^}, h₄ ^{^})을 산출하고, 산출된 채널 응답 추정값을 출력한다. 등가 채널 행렬 계산기(24)는 채널 추정기(23)에 의해 산출된 채널 응답 추정 값을 기초로 등가 채널 행렬(H～)을 산출한다. 시공간 복호기(22)는 부분 역확산기(21)로부터 출력되는 역확산된 각 부분 확산 세그먼트의 신호와, 등가채널 행렬 계산기(24)로부터 출력되는 등가 채널 행렬(H～)에 기초하여 신호의 복호를 수행한다. 합성기는 시공간 복호기(22)로부터 출력되는 각 부분 확산 세그먼트의 신호를 합성한다.

이어서, 상술한 무선 송신기(1a)와 무선 수신기(2a)의 동작에 대해 설명한다.

송신 심볼 페어 s=[s₁, s₂]^T가 입력되면 무선 송신기(1a)의 2행 4열 시공간 부호기(10)에 의해 시공간 부호화가 수행되어 다음 식(14)에 나타내는 2행 4열 시공간 부호 행렬(S)이 생성된다.

이 부호화 행렬(S)은 2개의 브랜치를 가진 송신 안테나용 2행 2열의 STBC를 반복함으로서 4개의 브랜치 송신 안테나용으로 확장하고 있게 된다.

이어서, 생성된 시공간 부호 행렬(S)은 확산기(11-1~11-4)에 의해 WH 부호를 사용하여 확산이 수행되며 확산 신호가 생성된다. 이 때, 다음 식 (14)의 우측의 2행 2열의 STBC에 적용되는 WH 부호, 즉 확산기(11-1과 11-2)에 입력되는 WH 부호와, 확장된 좌측의 2행 2열의 STBC에 적용되는 WH 부호, 즉 확산기(11-3과 11-4)에 입력되는 WH 부호에 대해 서로 다른 WH 부호를 적용하도록 한다. 즉, 부호의 상위 레이어, 즉 마더 부호 레이어의 확산 길이마다 확산 부호의 극성이 동상과 반전을 교대로 반복하는 WH 부호가 적용되도록 설정을 한다. 구체적으로는, 마더 부호 레이어의 확산 길이SF_Time=8이라고 했을 경우, 확산율 SF=64일 때에는 적용되는 2개의 WH 부호(w₅₇과 w₆₁)는 다음 식(15)과 (16)로 나타낼 수 있다.

여기서, SF_Time 길이의 부호의 부분을 부분 확산 세그먼트라고 한 경우에, 상기 극성이 동상과 반전을 교대로 반복한다라는 것은, 식 (15)과 (16)에 있어서, 부분 확산 세그먼트(1)와 (3)에서는, 같은 부호 계열로 되어 있는데 대해, 부분 확산 세그먼트(2)와 (4)에서는 부호가 반전된 계열로 되어 있는 것을 의미한다. 2행 4열의 STBC 심볼의 제1행 째, 즉 최초의 타임 슬롯의 심볼을 확산한 송신 안테나(12-1~12-4)마다의 신호 벡터(u₁(1), u₂(1), u₃(1), u₄(1))는 다음 식(17)으로서 표시된 다.

마찬가지로 2번째의 타임 슬롯의 송신 심볼을 확산한 송신 안테나(12-1~12-4)마다의 신호(u₁(2), u₂(2), u₃(2), u₄(2))는 다음 식(18)으로서 표시된다.

이어서, 무선 수신기(2a)는 무선 송신기(1a)로부터 송신되는 신호를 수신한다. 이때, 무선 송신기(1a)로부터 송신되는 송신 심볼에 기초하여 생성되는 시공간 부호화 행렬(S)의 첫 번째 행의 송신 신호, 즉 최초의 타임슬롯의 송신 신호에 대응하는 수신 신호 벡터(r₁)는 다음 식(19)과 같이 표시된다.

또한, 시공간 부호화 행렬의 두 번째 행의 송신 신호, 즉 두 번째의 타임 슬 롯의 송신 신호에 대한 수신 신호 벡터(r₂)는 다음 식(2O)과 같이 표시된다.

부분 역확산기(21)는 수신 신호 벡터에 대해 부분 확산 세그먼트마다 무선 송신기(1a)에 사용된 2 개의 WH 부호 중 어느 한 쪽의 WH 부호를 사용하여 부분 역확산을 한다. 본 실시예에서는, w₅₇을 적용한 경우에 대해 설명한다. 벡터(r₁)의 최초의 부분 확산 세그먼트에 대한 부분 역확산은 다음 식(21)과 같이 표시된다.

또한, 벡터(r₂)의 최초의 부분 확산 세그먼트에 대한 부분 역확산은 다음 식(22)과 같이 표시된다.

또한, 벡터(r₁)의 두 번째의 부분 확산 세그먼트에 대한 부분 역확산은 다음 식(23)과 같이 표시된다.

또한, 벡터(r₂)의 두 번째의 부분 확산 세그먼트에 대한 부분 역확산은 다음 식(24)과 같이 표시된다.

부분 역확산된 최초의 부분 확산 세그먼트에 대한 신호(y₁과 y₂)를 등가 채널 행렬(H^~～ ₁)을 사용하여 행렬 표시로 한 벡터(y₁)는 다음 식(25)과 같이 표시된다.

또한, 나아가 부분 역확산된 두 번째의 부분 확산 세그먼트에 대한 신호(y₃과 y₄)를 등가 채널 행렬(H～₁)을 사용하여 행렬 표시로 한 벡터(y₂)는 다음 식(26) 과 같이 표시된다.

등가 채널 행렬 계산기(24)에 의해 산출된 등가 채널 행렬(H～₁ 및 H～_-1)의 공역 전치 행렬(H～^H ₁ 및 H～^H _-1)을 사용하여 벡터(y₁)와 벡터(y₂)에 대해 복호를 수행하면, 복호 후의 신호 벡터(z₁)와 벡터(z₂)는 각각 다음 식(27) 및 (28)과 같이 표시된다.

그리고, 합성기(25)에 의해 복호된 신호 벡터(z)를 합성하면 송신 신호의 추정값 벡터(s^{^})는 다음 식(29)과 같이 표시된다.

식 (29)에 나타내는 바와 같이, 상술한 바와 같은 구성에 있어서, 마더 부호 레이어의 확산 길이마다 확산 부호의 극성이 동상과 반전을 교대로 반복하는 WH 부호의 적용을 함으로서 어레이 이득(β)이 부정되고, 공간 다이버시티 이득(α)만 된다. 이로써 어레이 이득(β)을 희생하여 피드백되는 제어 정보를 필요로 하지 않는 오픈 루프의 송신 다이버시티 방식을 실현할 수 있다.

이어서, 본 발명의 제2 실시예에 의한 OFDM-CDM 방식에 있어서, 오픈 루프의 송신 다이버시티 방식을 실현하는 무선 송신기, 무선 수신기에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 제2 실시예에 의한 무선 송신기(1b)의 내부 구성과 무선 송신기(1b)와 무선 수신기(2b) 사이의 무선 신호 전반의 관계를 나타내는 블록도이다.

도 8에 있어서, 무선 송신기(1b)에 관해서는, 제1 실시예의 무선 송신기(1a)와 다른 구성인 OFDM-CDM 변조기(31-1~31-4)에 대해 이하에 설명하고, 그 이외의 구성에 관해서는 동일한 구성이기 때문에, 제1 실시예의 무선 송신기(1a)와 같은 부호를 붙여 설명을 생략한다.

OFDM-CDM 변조기(31-1~31-4)는 OFDM-CDM 방식을 실현하기 위해 상술한 무선 송신기(1f)가 가진 구성을 포함하고 있다. 즉, 각각의 OFDM-CDM 변조기(31-1~31-4)에 있어서, 입력되는 신호를 직병렬 변환하고, 병렬로 변환된 신호 각각을 확산 부호를 기초로 주파수 방향과 시간 방향으로 2 차원 확산하고, 2차원 확산된 확산 신호를 서브 캐리어 신호마다 역푸리에 변환하고, 부호간 간섭을 피하기 위해 가드 인터벌을 삽입한 후에 송신하는 구성이다. 제 2 실시예에서는, OFDM-CDM 변조기(31-1, 31-2)와 OFDM-CDM 변조기(31-3, 31-4)에 다른 확산 코드가 입력된다. 여기서는, OFDM-CDM 변조기(31-1, 31-2)에는 확산 코드#1이 설정되고, OFDM-CDM 변조기(31-3, 31-4)에는 확산 코드#2가 설정된다고 하고, 확산 코드(#1 및 #2)가 할당된 쪽의 상세에 대해서는 후술한다.

도 9는 무선 송신기(1b)에 대한 무선 수신기(2b)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 9에 있어서, 수신 변환부(41)는 수신 안테나(20)에 의해 수신된 신호로부터 가드 인터벌을 제거하여, 푸리에 변환하여 서브 캐리어 신호로 변환하고, 서 브 캐리어 신호마다 출력한다. 시간 방향 역확산기(42-1)는 수신 변환부(41)로부터 출력되는 신호에 대해 시간 방향으로 미리 설정되어 있는 확산 부호를 기초로 역확산을 한다. 채널 추정기(43-1)는 수신 안테나(20)에 의해 수신되고, 수신 변환부(41)에 의해 변환되어 출력된 서브 캐리어 신호에 기초하여, 해당 서브 캐리어의 주파수에서의 채널 응답 추정값(h_l ^{^}, h₂ ^{^}, h₃ ^{^}, h₄ ^{^})을 산출한다. 등가채널 행렬 계산기(44-1)는 채널 추정기(43-1)에 의해 산출된 채널 응답 추정값을 기초로 해당 서브 캐리어의 주파수에서의 등가채널 행렬을 산출한다. 시공간 복호기(45-1)는 시간 방향 역확산기(42-1)로부터 출력되는 역확산된 신호와, 등가 채널 행렬 계산기(44-1)로부터 출력되는 등가채널 행렬에 기초하여 신호의 복호를 수행한다. 주파수 방향 합성기(46-1)는 시공간 복호기(45-1) 및 다른 서브 캐리어에 대해 복호를 수행하는 시공간 복호기로부터 출력되는 신호를 주파수 방향으로 합성하고, 재생 신호(s₁ ^{^}, s₂ ^{^})를 출력한다

도 10은 도 8 및 도 9에 나타낸 OFDM-CDM 방식의 무선 송신기(1b)의 OFDM-CDM 변조기(31-1~31-4)에 입력되는 WH 부호의 생성목(生成木, Create Tree)과, 물리 레이어에 대한 할당의 예를 나타낸 도면이다. 도 10에 나타내는 바와 같이 OFDM-CDM 변조기(31-1 및 31-2)와, OFDM-CDM 변조기(31-3 및 31-4)에서는 다른 확산 코드인 WH 부호#57과 WH 부호#61이 입력된다.

WH 부호#57과 WH 부호(#67)는 같은 마더 부호 레이어의 생성목에 속하는 WH 부호이고, 예를 들어, 상술한 식 (15) 및 (16)에 있어서 표시되는 확산 길이(8)마다 확산 부호의 극성이 동상과 반전을 교대로 반복하는 부호가 적용된다. 여기서, 같은 마더 부호 레이어의 생성목에 속하는 WH 부호를 사용하는 것은, 시간 방향 확산에 사용하는 WH 부호의 수를 줄이지 않기 위함이다. 즉, 시간 방향 확산에서는 반드시 직교하는 부호인 마더 부호 레이어의 부호를 사용해야 한다. 만약 WH #57과 #61을 별도의 마더 부호 레이어에 속하는 것을 적용해 버린 경우에는, 이용할 수 있는 나머지 마더 부호 레이어의 WH 부호는 6개가 되어 버리고, 송신할 수 있는 데이터량이 제한되어 버린다. 본 실시예에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이 마더 부호 레이어(#8)의 생성목에 WH 부호(#57과 #61)가 속해 있기 때문에, 시간 방향 확산에 사용할 수 있는 나머지 WH 부호는 종래와 마찬가지로 7개의 마더 부호 레이어(#1~#7)를 적용할 수 있다. 즉, 같은 마더 부호 레이어의 생성목에 속하는 WH 부호를 이용함으로서, 종래와 같은 송신 데이터량을 유지하면서, 본 발명에 의한 효과를 얻을 수 있다.

도 11은 송신 안테나(12-1~12-4) 각각에 있어서, 송신 심볼이 2차원 확산 영역에 할당되는 구조를 나타낸 도면이다. 확산된 첫 번째의 타임 슬롯의 신호(u₁(1), u₂(1), u₃(1), u₄(1))는 각각 WH 부호를 사용하여 u₁(1)=s₁ㆍw₅₇, u₂(1)=s₂ㆍw₅₇, u₃(1)=s₁ㆍw₆₁, u₄(1)=s₂ㆍw₆₁로 나타낼 수 있다. w₅₇ 및 w₆₁의 확산 길이를 64라고 하면, 확산된 64의 심볼은 SF_Time마다 반복되어 2차원 확산 영역에 할당되게 된다. 이 때, 송신 안테나(12-1~12-4)에 할당되어 있는 서브 캐리어의 주파수는 동일하기 때 문에, u₁(1), u₂(1), u₃(1), u₄(1) 각각의 SF_Freq의 블록마다 8개의 부분 확산 세그먼트는 동일한 서브 캐리어로 할당되어 송신된다.

이어서, 도 8의 무선 송신기(1b) 및 도 9의 무선 수신기(2b)의 동작에 대해 설명한다. 무선 송신기(1b)의 2행 4열 시공간 부호기(10)는 입력되는 송신 심볼(s₁ 및 s₂)을 상술한 식 (14)에 나타내는 2행 4열의 행렬(S)로 변환한다. OFDM-CDM 변조기(31-1과 31-2)는 WH 부호#57에 기초하여 시간 방향 확산을 하고, OFDM-CDM 변조기(31-3과 31-4)는 WH 부호#61에 기초하여 시간 방향 확산을 한다. 나아가, OFDM-CDM 변조기(31-1)는 타임 슬롯(1)에 있어서, 시간 방향 확산된 신호 u₁(1)=s₁ㆍw₅₇을 도 11에 나타내는 바와 같이, 2차원 확산 영역에서 시간 방향으로 배열하고, 시간 방향 확산율 SF_Time=8을 넘으면, 반복하여 이웃하는 서브 캐리어에 있어서 시간 방향으로 배열을 수행한다. OFDM-CDM 변조기(31-2~31-4)와 같이, 각각의 확산된 신호 u₂(1)=s₂ㆍw₅₇, u₃(1)=s₁ㆍw₆₁, u₄(1)=s₂ㆍw₆₁을 2차원 확산 영역에 할당, 역푸리에 변환하여 시간 영역 신호로 변환하고, 가드 인터벌을 삽입한 후에 송신한다. 다음 타임 슬롯(2)에 있어서도 마찬가지로, u₁(2)=-s₂ ^*ㆍW₅₇, U₂(2)=S₁ ^*ㆍW₅₇, U₃(2)=-S_2*ㆍW₆₁, u₄(2)=s₁ ^*ㆍw₆₁을 도 11과 같이 2차원 확산 영역에 할당하여 송신된다.

무선 수신기(2b)는 무선 송신기(1b)로부터 송신된 신호를 수신하고, 수신 변환부(41)가 가드 인터벌을 제거한 후에, 푸리에 변환을 하여 서브 캐리어 신호로 변환한다. 시간방향 역확산기(42-1)는 최초의 서브 캐리어 신호, 즉 u₁(1), u₂(1), u₃(1), u₄(1)의 최초의 8개의 심볼에 대응하는 부분 확산 세그먼트를 포함하는 서브 캐리어 신호를, 무선 송신기(1b)에 있어서 확산에 이용한 WH #57의 부호에 기초하여, 시간 방향으로 역확산을 한다. 시공간 복호기(45-1)는 채널 추정기(43-1) 및 등가채널 행렬 계산기(44-1)에 의해 산출된 등가 채널 행렬에 기초하여, 시간 방향으로 역확산된 신호의 복호를 수행하여 출력한다. 주파수 방향 합성기(46-1)는 시공간 복호기(45-1)로부터 출력되는 신호를 2차원 확산 영역내의 서브 캐리어에 걸쳐 주파수 방향으로 합성하여 재생 신호(s₁ ^{^}, s₂ ^{^})를 출력한다.

상기 제2 실시예의 구성에 의해, 시간 방향 역확산기(42-1)에 있어서 수행하는 부분적인 역확산 확산율을 2차원 확산 OFDM-CDM의 시간 방향 확산율로 하고 있기 때문에, 인접 서브 캐리어에서의 채널 응답 값은 거의 같고, 또한 인접 서브 캐리어에서의 어레이 이득의 절대값은 거의 동일하게 부호는 역상이 된다. 따라서, 주파수 방향으로 합성함으로서 어레이 이득이 부정되지만, 오픈 루프의 구성에 있어서, 공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

또한, 도 9에 있어서 시간 방향 역확산기(42-1), 시공간 복호기(45-1), 채널 추정기(43-1), 등가 채널 행렬 계산기(44-1)는 서브 캐리어 신호의 개수만큼, 즉 도 11에 나타내는 SF_Freq=8의 경우에는, 8개 마련된다. 주파수 방향 합성기(46-1)는 주파수 방향으로 합성하는 단위마다 마련되고, SF_Freq=8의 경우에는, 하나의 주파수 방향 합성기에 8개의 시공간 복호기가 입력측에 접속된다.

도 12는 확산 신호를 구성하는 심볼, 즉 확산 칩에 대해 칩 인터리빙(chip interleaving)을 수행하는 경우의 하나의 송신 안테나에서의 신호의 할당 상태를 나타낸 도면이다. 칩 인터리빙이란, 도 12에 나타내는 바와 같이, 확산 칩을 서브 캐리어에 할당하는 경우에, 별지의 특허 청구 범위에 기재한 소정의 주파수에 대응하는 일정 주파수(도 12에서는 SF_Freq마다)로 이격된 서브 캐리어 신호에 할당함으로서 주파수 영역에 있어서 신호를 분산하여 배치하는 것을 말한다.

WH 부호가 SF_Time마다 동상과 역상을 반복하기 때문에, 인접하는 2개의 서브 캐리어마다 인터리빙을 수행할 필요가 있음을 나타낸 도면이다. 도 12와 같이 칩 인터리빙을 수행함으로서, 수신측에서 인터리빙을 되돌린 후(디인터리빙 후)에 2개의 인접 서브 캐리어에서는 어레이 이득의 크기는 같고 역상의 성질은 유지되어 있기 때문에, 어레이 이득을 부정할 수 있다. 또한 주파수 방향의 합성시에는, 서로 떨어진 서브 캐리어 페어를 가산하기 위해, 서브 캐리어 수신 전력이 연속하는 서브 캐리어에 걸쳐 저하되어 있는 상태라도 저하에 의한 영향을 분산할 수 있다. 즉, 칩 인터리빙함으로서 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

이어서, 도 13 내지 도 15를 참조하여, 제3 실시예에서의 2차원 확산 OFDM-CDM 방식을 적용한 무선 송신기(1c) 및 무선 수신기(2c)에 대해 설명한다.

도 13은 무선 송신기(1c)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 무선 송신기(1c)는 사용자의 단말마다 제어 정보를 변경할 수 있는 고속 데이터, 즉 사용자의 단말마다 송수신하는 정보에 해당하는 데이터에 대해서는, 제어 정보를 개별적으로 설정할 수 있기 때문에, 종래의 클로즈드 루프 STBC-GCC에 의해 송신을 하고, 전체 사용자 단말에 공통 송신 데이터를 변조할 때의 변조 방식 등의 정보를 포함하는 제어 데이터에 대해서는, 개별적인 제어가 불가능하기 때문에 본 발명에 관한 오픈 루프 STBC-GCC에 의해 송신을 한다.

도 13에 있어서, 무선 송신기(1c)는 복수의 고속 데이터 채널(50-1~50-n)과 하나의 제어 데이터 채널(60)을 포함하고 있다. 예를 들어, 고속 데이터 채널(50-1~50-n)은 개개의 무선 수신기에 대응하여 설치된다. 각 고속 데이터 채널의 내부 구성은 동일하기 때문에, 여기서는 고속 데이터 채널(50-1)을 예로 들어 내부 구성을 설명한다. 고속 데이터 채널(50-1)에 있어서, 오류 정정 부호기(51-1)는 입력된 송신 데이터에 대해 오류 정정 부호를 부여한다. 변조 맵핑부(52-1)는 오류 정정 부호기(51-1)로부터 출력된 송신 신호에 대해 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 등의 변조 방식에 의해 송신 데이터를 변조 신호로 맵핑하고, 심볼을 생성한다. 클로즈드 루프 STBC-GCC 부호기(53-1)는 수신측에서 피드백되는 제어값을 기초로 2행 4열 시공간 부호화를 수행한다. 시간 방향 확산부(541-1~541-4)는 클로즈드 루프 STBC-GCC 부호기(53-1)로부터 출력되는 4개의 심볼을 미리 설정되어 있는 확산 부호에 기초하여 시간 방향으로 확산하고, 확산 신호를 생성한다.

이어서, 제어 채널(60)에 있어서, 오류 정정 부호기(61)는 입력된 제어 데이터에 대해 오류 정정 부호를 부여한다. 변조 맵핑부(62)는 오류 정정 부호기(61)로부터 출력된 송신 신호에 대해 QPSK 등의 변조 방식에 의해 제어 데이터를 변조 신 호로 맵핑하여 심볼을 생성한다. 오픈 루프 STBC-GCC 부호기(63)는 수신측에서 피드백되는 제어값을 사용하지 않고 2행 4열 시공간 부호화를 수행한다. 2차원 확산부(64-1~64-4)는 미리 설정되어 있는 확산 부호에 기초하여 시간 방향으로 확산하고, 확산 신호를 생성한다.

부호 다중기(70-1~70-4)는 송신 안테나(73-1~74-4)에 대응하여 설치되고, 각각 시간 방향 확산기(54-1~54-4) 및 2차원 확산기(64-1~64-4)에 접속된다. 부호 다중기(70-1~70-4)는 대응하는 시간 방향 확산기(54-1~54-4)로부터 출력되는 시간 방향으로 확산된 고속 데이터와, 2차원 확산기(64-1~64-4)로부터 출력되는 2차원 확산된 제어 데이터를 확산 부호축 상에서 부호 다중한다.

파일럿 신호 시간 다중기(71-1~71-4)는 각각 부호 다중기(70-1~70-4)에 접속되고, 부호 다중기(70-1~70-4)로부터 출력되는 부호 다중화 된 송신 프레임에 대해 시간축 방향으로 파일럿 신호를 시간 다중한다.

변환 송신부(72-1~72-4)는 각각 파일럿 신호 시간 다중기(71-1~71-4)와 송신 안테나(73-1~73-4)에 접속되며, 파일럿 신호 시간 다중기(71-1~71-4)로부터 출력되는 송신 프레임에 대해 역고속 푸리에 변환(이하, IFFT:Inverse First Fourier Transform)을 수행함으로서 시간 영역 신호로 변환하고, 부호간 간섭을 피하기 위해 가드 인터벌(GI:Guard Interval)을 삽입하여 대응하는 송신 안테나(73-1~74-4)를 매개하여 송신한다.

도 14는 무선 송신기(1c)에 대한 무선 수신기(2c)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 14에 있어서, 수신 변환부(81)는 수신 안테나(20)에 의해 수신된 신 호로부터 가드 인터벌을 제거하고, 푸리에 변환을 하여 서브 캐리어 신호로 변환하며, 서브 캐리어 신호마다 출력한다. 시간 방향 역확산기(82a-1)는 수신 변환부(41)로부터 출력되는 확산 신호에 대해 고속 데이터를 시간 방향으로 확산한 확산 부호를 사용하여 시간 방향으로 역확산을 수행한다. 한편, 시간 방향 역확산기(82b-1)는 수신 변환부(41)로부터 출력되는 신호에 대해 제어 데이터를 시간 방향으로 확산한 확산 부호를 기초로 시간 방향으로 역확산을 수행한다.

채널 추정기(83-1)는 수신 변환부(41)로부터 출력된 서브 캐리어 신호에 포함되는 파일럿 신호에 기초하여 해당 서브 캐리어의 주파수에서의 채널 응답 추정값(h_l ^{^}, h₂ ^{^}, h₃ ^{^}, h₄ ^{^})을 산출하고, 산출한 채널 응답 추정값을 출력한다. 등가채널 행렬 계산기(85a-1)는 고속 데이터 채널에 대응하는 등가 채널 행렬을 산출한다. 등가채널 행렬 계산기(85b-1)는 제어 데이터 채널에 대응하는 등가 채널 행렬을 산출한다.

시공간 복호기(84a-1)는 등가채널 행렬 계산기(85a-1)로부터 출력되는 등가 채널 행렬에 기초하여 시간 방향 역확산기(82a-1)로부터 출력되는 시간 방향으로 역확산된 고속 데이터를 포함하는 신호를 복호한다. 시공간 복호기(84b-1)는 등가채널 행렬 계산기(85b-1)로부터 출력되는 등가채널 행렬에 기초하여 시간 방향 역확산기(82b-1)로부터 출력되는 시간 방향으로 역확산된 제어 데이터를 포함하는 신호를 복호한다.

병렬 직렬 변환기(도면 속의 P/S)(86-1)는 시공간 복호기(84a-1) 및 다른 서 브 캐리어 신호로부터 고속 데이터를 포함하는 신호를 복호한 시공간 복호기로부터 출력되는 신호를 병직렬 변환하여 오류 정정 부호를 포함한 상태에서의 고속 데이터를 출력한다. 오류 정정 부호기(87-1)는 병직렬 변환기(86-1)로부터 출력되는 고속 데이터에 대해 오류 정정 복호를 수행하고, 고속 데이터를 재생한다.

주파수 방향 합성기(90-1)는 시공간 복호기(84b-1) 및 다른 서브 캐리어에 대해 복호를 수행하는 시공간 복호기로부터 출력되는 제어 데이터를 포함하는 신호를 주파수 방향으로 합성한다. 병렬 직렬 변환기(도면 속의 P/S)(91-1)는 시공간 복호기(84b-1) 및 다른 서브 캐리어 신호로부터 제어 데이터를 복호한 시공간 복호기로부터 출력되는 신호를 병직렬 변환하여 오류 정정 부호를 포함한 상태에서의 제어 데이터를 출력한다. 오류 정정 부호기(92-1)는 병직렬 변환기(91-1)로부터 출력되는 제어 데이터에 대해 오류 정정 복호를 수행하고, 제어 데이터를 재생한다.

또한, 도 14에 있어서 시간 방향 역확산기(82a-1, 82b-1); 시공간 복호기(84a-1, 84b-1); 채널 추정기(83-1); 등가 채널 행렬 계산기(85a-1, 85b-1)는 서브 캐리어의 갯수만큼 마련된다. 또한, 주파수 방향 합성기(90-1)에는, 2차원 확산되었을 때의 주파수 방향의 확산 길이의 갯수에 대응하는 시공간 부호기로부터 시간 방향으로 역확산된 신호가 입력된다. 병직렬 변환기(86-1 및 91-1)는 원래 데이터를 재생하기 때문에, 무선 송신기(1c)에 있어서 송신되는 데이터를 직병렬 변환했을 때 병렬화한 개수만큼의 신호가 입력된다.

도 15는 무선 송신기(1c)로부터 송신되는 송신 프레임을 나타낸 도면이다. 도 15에 있어서, 송신 데이터와 제어 데이터는 부호 다중되어 있는데, 파일럿 신호 는 제어 데이터 및 송신 데이터에 대해 시간 다중되어 있고, 제어 데이터, 고속 데이터와는 다른 타임 슬롯에 할당된다.

이어서, 도 13의 무선 송신기(1c) 및 도 14의 무선 수신기(2c)의 동작에 대해 설명한다. 무선 송신기(1c)에 고속 데이터가 입력되면, 그에 대응하는 제어 데이터가 입력된다. 입력되는 고속 데이터에는 오류 정정 부호기(51-1)에 의해 오류 정정 부호화된 후, 변조 맵핑부(52-1)에 의해 변조 신호점에 맵핑되고, 송신 심볼이 생성된다. 송신 심볼은 클로즈드 루프 STBC-GCC 부호기(53-1)에 의해 무선 수신 장치(2c)로부터의 제어 정보에 기초하여 상술한 식(6)에 해당하는 2행 4열 시공간 부호화가 수행되고, 시공간 부호화된 송신 심볼이 시간 방향 확산기(54-1~54-4)에 의해 확산되며, 시간 방향 확산 세그먼트로 할당된다.

한편, 입력되는 제어 데이터는 오류 정정 부호기(61)에 의해 오류 정정 부호화된 후에, 변조 맵핑부(62)에 의해 변조 신호점으로 맵핑되고, 송신 심볼이 생성된다. 송신 심볼은 오픈 루프 STBC-GCC 부호기(63)에 의해, 상술한 식 (14)에 해당하는 2행 4열 시공간 부호화가 수행되고, 2차원 확산기(64-1~64-4)에 의해 시간 방향으로 확산된 후에, 상술한 도 11의 할당 수단에 의해 2차원 확산 세그먼트로 할당된다. 또한, 이 때 2서브 캐리어마다 상술한 칩 인터리빙을 수행하면서 2차원 확산 세그먼트로 할당된다. 또한 2차원 확산부(64-1~64-4)에 입력되는 확산 부호로는, 2차원 확산부(64-1과 64-2)에는 WH 부호#1이 입력되고, 2차원 확산부(64-3과 64-4)에는 WH 부호#2가 입력된다. WH 부호#1과 WH 부호#2에는, 상술한 식 (15) 및 (16)에 표시되는 w₅₇, w₆₁ 등이 적용된다.

이어서, 시간 방향 확산기(54-1~54-4)로부터 출력되는 확산 신호와, 2차원 확산기(64-1~64-4)로부터 출력되는 확산 신호가 부호 다중기(70-1~70-4)에 의해 확산 부호축 상에서 다중화되고, 나아가 파일럿 신호 시간 다중기(71-1~71-4)에 의해 파일럿 신호가 시간 다중되고, 도 15에 나타내는 송신 프레임이 생성된다. 생성된 송신 프레임은 변환 송신부(72-1~72-4)의 역푸리에 변환 연산에 의해 시간 영역 신호로 변환된 후, 부호간 간섭을 피하기 위해 가드 인터벌이 삽입되어 송신 안테나(73-1~73-4)에 의해 송신된다.

한편, 무선 수신기(2c)에서는, 수신 변환부(81)에 의해 가드 인터벌이 제거된 후에, 푸리에 변환에 의해 수신 신호가 서브 캐리어 신호로 변환된다. 그리고, 시간 다중되어 있는 파일럿 신호에 기초하여 각 서브 캐리어마다 마련되어 있는 채널 추정기(83)(도 14에서는, 하나의 서브 캐리어에 대응하는 채널 추정기(83- 1)만 도시함)에 의해 각 서브 캐리어의 채널 응답 추정값이 산출된다. 채널 추정기(83-1)에 의해 산출된 채널 응답 추정값을 사용하여 등가채널 행렬 계산기(85a-1, 85b-1)에 의해 등가 채널 행렬이 산출된다.

이 때, 고속 데이터측의 등가채널 행렬 계산기(85a-1)는 무선 송신기(1c)에 송신한 제어 정보를 기초로 등가 채널 행렬을 산출한다. 또한 제어 데이터측의 등가 채널 행렬 계산기(85b-1)는 서브 캐리어의 짝수 번째와 홀수 번째에 있어서 다른 등가채널 행렬의 계산식을 사용하여 등가채널 행렬을 계산한다.

이어서, 등가채널 행렬 계산기(85a-1)에 의해 산출된 등가채널 행렬에 기초하여, 시공간 복호기(84a-1)에 의해 고속 데이터 시공간 복호가 수행되고, 등가 채널 행렬 계산기(85b-1)에 의해 산출된 등가채널 행렬에 기초하여 시공간 복호기(84b-1)에 의해 제어 데이터 시공간 복호가 수행된다.

시공간 복호기(84a-1)로부터 출력되는 고속 데이터와, 다른 서브 캐리어 신호로부터 시공간 복호된 고속 데이터가 병직렬 변환기(86-1)에 의해 직렬 데이터로 변환되고, 오류 정정 복호기(87-1)에 의해 오류 정정 복호된 고속 데이터가 출력된다.

한편, 제어 데이터에 대해서는 시공간 복호기(84b-1)로부터 출력되는 제어 데이터와, 다른 서브 캐리어 신호로부터 시공간 복호된 제어 데이터가 2차원 확산 영역에 걸쳐 디인터리빙하면서 주파수 방향 합성기(90-1)에 의해 주파수 방향으로 합성되고, 나아가, 병직렬 변환기(91-1)에 의해 다른 확산 세그먼트로부터의 복호 데이터와 함께 직렬 데이터로 변환되고, 오류 정정 복호기(92-1)에 의해 오류 정정 복호된 제어 데이터가 출력된다.

상기 제3 실시예의 구성에 의해, 복수의 무선 수신기에 있어서 공통되는 정보인 제어 데이터에 대해서는 송신측에서 제어 정보를 필요로 하지 않는 4개의 송신 안테나 브랜치에 의한 송신 다이버시티 방식을 실현할 수 있다. 이로써, 공간 다이버시티 이득이 얻어지고, 나아가 칩 인터리빙을 병용함으로서 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있고, 통신 품질의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제3의 실시예에서는, 직교 부호로서 WH 부호를 적용하 여 설명했지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않고 직교하는 부호이면 어떠한 부호라도 되며, 상보계열 등도 적용할 수 있다. 또한 본 발명에서는 직교 부호 이외에 준(準)직교 부호를 적용해도 거의 똑같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 별지의 특허 청구 범위에 기재된 무선 송신기에서의 부호기, 확산기, 변환 수단, 송신기는 제1 내지 제3의 실시예에 있어서 이하와 같이 대응한다. 즉, 제1 실시예에서는, 부호기는 2행 4 열 시공간 부호기(10), 확산기 및 송신기는 확산기(11-1~11-4)에 해당한다. 또한 제2 실시예에서는, 부호기는 2행 4 열 시공간 부호기(10), 확산기 및 변환 수단 및 송신기는 OFDM-CDM 변조기(31-1~31-4)에 해당한다. 또 제3 실시예에서는, 부호기는 오픈 루프 STBC-GCC 부호기(63), 확산기는 2차원 확산기(64-1~64-4), 변환 수단은 변환 송신부(72-1~72-4)에 해당한다.

또한, 상술한 특허 청구 범위에 기재된 무선 수신기에서의 수신기, 변환 수단, 복호기, 합성기는 제1 내지 제3의 실시예에 있어서 이하와 같이 대응한다. 즉, 제1 실시예에서는, 수신기는 부분 역확산기(21), 복호기는 시공간 복호기(22), 합성기는 합성기(25)에 해당한다. 또한 제2 실시예에서는, 수신기 및 변환 수단은 수신 변환부(41), 복호기는 시공간 복호기(45-1), 합성기는 주파수 방향 합성기(46-1)에 해당한다. 또한 제3 실시예에서는, 수신기 및 변환 수단은 수신 변환부(41), 복호기는 시공간 복호기(84b-1), 합성기는 주파수 합성기(90-1)에 해당한다.

또한, 상술한 무선 송신기(1a, 1b, 1c) 및 무선 수신기(2a, 2b, 2c)는 내부에 컴퓨터 시스템을 가지고 있다. 그리고, 상술한 제1 내지 제3의 실시예에서의 무선 송신기(1a, 1b, 1c) 및 무선 수신기(2a, 2b, 2c)의 송신 데이터 및 수신 데이터 의 부호화, 확산, 변환에 관한 처리는, 프로그램의 형식으로 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터가 독출하여 실행함으로서, 상기 처리가 수행된다. 여기서 컴퓨터 독출 가능한 기록 매체란, 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 또한 이 컴퓨터 프로그램을 통신 회선에 의해 컴퓨터에 송신하고, 이 송신을 받은 컴퓨터가 해당 프로그램을 실행하도록 할 수도 있다.

본 발명에 따르면, STBC-GCC 방식에 있어서, 무선 수신기 측에서의 제어 정보의 피드백 없이 송신을 수행할 수 있고, 나아가 해당 STBC-GCC 방식의 OFDM-CDM 통신 방식에 적용을 가능하게 하는 무선 송신기, 무선 수신기, 무선 송신 방법, 무선 수신 방법, 송수신 방법 및 기록 매체를 얻을 수 있다.

Claims (17)

1. (a) 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 단계;

   (b) 상기 부호화된 복수의 시공간 부호에 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 각각을 대응시킴으로서 확산 신호를 생성하는 단계; 및

   (c) 상기 생성된 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신 방법.
2. 제1항에 있어서,

   (d) 서로 다른 주파수로 이루어지는 복수의 서브 캐리어 신호를 역푸리에 변환에 의해 시간 영역 신호로 변환하는 단계; 및

   (e) 상기 확산 신호를 일정한 확산 길이마다 상기 복수의 서브 캐리어 신호 각각에 할당하는 단계를 더 포함하고,

   상기 (c) 단계는 상기 시간 영역 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 송신 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 (e) 단계는 상기 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 상기 복수의 서브 캐리어 신호 각각에 할당할 때, 인접하는 주파수의 2개의 서브 캐리어 신호에 할당한 후에 소정의 주파수 간격으로 떨어진 서브 캐리어 신호로 할당하는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는 무선 송신 방법.
4. 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 부호기;

   상기 부호기에 의해 부호화된 복수의 시공간 부호로부터 복수의 조합을 추출하고, 추출한 복수의 시공간 부호의 쌍마다, 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 각각을 대응시켜 상기 시공간 부호를 확산하여 확산 신호를 생성하는 확산기; 및

   상기 확산기에 의해 생성된 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하 는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신 장치.
5. 제4항에 있어서,

   서로 다른 주파수로 이루어지는 복수의 서브 캐리어 신호를 역푸리에 변환에 의해 시간 영역 신호로 변환하고, 변환한 시간 영역 신호를 상기 송신기로 출력하는 변환기를 포함하고,

   상기 확산기는 상기 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 상기 복수의 서브 캐리어 신호 각각에 할당하고,

   상기 송신기는 상기 변환기으로부터 출력된 상기 시간 영역 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 송신 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 확산기는 상기 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 상기 복수의 서브 캐리어 신호 각각에 할당할 때, 인접하는 주파수의 2개의 서브 캐리어 신호에 할당한 후에 소정의 주파수 간격으로 떨어진 서브 캐리어 신호로 할당하는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는 무선 송신 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
8. (a) 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 단계;

   (b) 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 중 어느 하나에 의해, 상기 수신된 신호에 포함되는 확산 신호를 역확산함으로서 시공간 부호를 복원하는 단계; 및

   (c) 상기 복원된 상기 시공간 부호를 복호하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 방법.
9. 제8항에 있어서,

   (d) 상기 수신된 신호를 푸리에 변환하고, 다른 주파수로 이루어지는 서브 캐리어 신호를 읽어내는 단계; 및

   (e) 상기 복호된 시공간 부호를 상기 서브 캐리어 신호의 주파수 방향으로 합성하여 데이터를 재생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 (e) 단계는

    상기 복호된 시공간 부호를 상기 서브 캐리어 신호의 주파수 방향으로 합성할 때, 인접하는 주파수 방향에 대응하는 2개의 상기 시공간 부호를 미리 설정되어 있는 소정의 주파수 간격마다 합성하여 데이터를 재생하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 방법.
11. 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하고, 상기 신호에 포함되는 확산 신호를 출력하는 수신기;

    일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산 부호 중 어느 하나에 의해, 상기 수신기로부터 출력되는 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 역확산하여 시공간 부호를 복원하는 역확산기;

    상기 역확산기에 의해 복원된 상기 시공간 부호를 복호하는 복호기; 및

    상기 복호기에 의해 복호된 상기 시공간 부호를 합성하여 데이터를 재생하는 합성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 수신기에 의해 수신된 신호를 푸리에 변환하고, 다른 주파수로 이루어지는 서브 캐리어 신호를 읽어내고, 상기 서브 캐리어 신호에 할당된 확산 신호를 출력하는 변환기를 더 포함하고,

    상기 합성기는 상기 복호기에 의해 복호된 상기 시공간 부호를 상기 서브 캐리어 신호의 주파수 방향으로 합성하여 데이터를 재생하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 합성기는

    상기 복호화수단에 의해 복호된 상기 시공간 부호를 상기 서브 캐리어 신호의 주파수 방향으로 합성할 때, 인접하는 주파수 방향에 대응하는 2개의 상기 시공간 부호를 미리 설정되어 있는 소정의 주파수 간격마다 합성하여 데이터를 재생하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치.
14. 제 8 항 내지 제 10 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
15. 복수의 송신 안테나로부터 신호를 송신하는 무선 송신기와, 상기 무선 송신기로부터 송신되는 신호를 수신하는 무선 수신기를 포함한 무선 통신 시스템에서의 송수신 방법에 있어서,

    상기 무선 송신기가 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 단계;

    상기 무선 송신기가 부호화한 복수의 시공간 부호로부터 복수의 조합을 추출하는 단계;

    상기 무선 송신기가 추출한 복수의 시공간 부호의 쌍마다 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 각각을 대응시켜 상기 시공간 부호를 확산하고, 확산 신호를 생성하는 단계;

    상기 무선 송신기가 생성한 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 단계;

    상기 무선 수신기가 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하 고, 상기 신호에 포함되는 확산 신호를 출력하는 단계;

    상기 무선 수신기가 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 중 어느 하나에 의해 상기 출력된 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 역확산하여 시공간 부호를 복원하는 단계;

    상기 무선 수신기가 복원한 상기 시공간 부호를 복호하는 단계; 및

    상기 무선 수신기가 복호한 상기 시공간 부호를 합성하여 데이터를 재생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신 방법.
16. 복수의 송신 안테나로부터 신호를 송신하는 무선 송신기의 컴퓨터를 송신 데이터를 복수의 시공간 부호로 부호화하는 부호기;

    상기 부호기에 의해 부호화된 복수의 시공간 부호로부터 복수의 조합을 추출하고, 상기 추출된 복수의 시공간 부호의 쌍마다 일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 각각을 대응시켜 상기 시공간 부호를 확산하고, 확산 신호를 생성하는 확산기; 및

    상기 확산기에 의해 생성된 확산 신호를 복수의 송신 안테나에 의해 송신하는 송신기로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
17. 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 무선 수신기의 컴퓨터를,

    복수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하고, 상기 신호에 포함되는 확산 신호를 출력하는 수신기;

    일정한 확산 길이로 동상과 역상을 반복하는 조합으로 이루어지는 복수의 확산부호 중 어느 하나에 의해 상기 수신기로부터 출력되는 확산 신호를 상기 일정한 확산 길이마다 역확산하여 시공간 부호를 복원하는 역확산기;

    상기 역확산기에 의해 복원된 상기 시공간 부호를 복호하는 복호기; 및

    상기 복호화수단에 의해 복호된 상기 시공간 부호를 합성하여 데이터를 재생하는 합성기로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.

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