KR20060099289A - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 복수의 다중송신방식을 지원하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 복수의 다중송신방식을 지원하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20060099289A
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Abstract

다중 전송 안테나를 구비하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 송신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나 존재하며, 전송할 데이터를 부호화하는 부호기와, 적어도 하나 존재하며, 부호화된 데이터를 미리 정해진 변조 방식에 따라 변조하는 변조기와, 상기 송신기의 상태정보에 따라 다중 안테나 송신방식을 결정하고, 상기 결정된 송신방식에 구현하기 위해 사용할 부호기의 개수, 사용할 변조기의 개수, 각 부호기로부터 채집할 비트열의 수 및 각 변조기로 분배할 비트열의 수를 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생부와, 상기 제어신호 발생부에서 제공되는 상기 제어신호에 따라, 상기 부호기로부터 제공되는 부호화된 데이터를 상기 결정된 송신방식으로 상기 변조기로 제공하는 송신방식 결정기를 포함하여 하나의 송신기에서 복수의 다중 전송방식을 지원함으로써, 데이터 전송률 또는 시스템 용량 증대를 최대화 할 수 있는 이점이 있다.
OFDMA, 다중 송신 안테나, 다중 송신 기술, 부반송파 매핑

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING MANY MULTIPLE TRANSMISSION IN OFDMA SYSTEM}
도 1은 단일 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 수평적 인코딩(Horizontal encoding)기법을 이용하는 송신기의 구성을 도시하는 도면,
도 3은 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 수직적 인코딩(Vertical encoding)기법을 이용하는 송신기의 구성을 도시하는 도면,
도 4는 길쌈 부호기(convolutional encoder)를 갖는 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 SF-BICM 송신방식을 사용하는 송신기의 구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 송신기 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 정보 열 채집 및 분배기의 상세도를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 정보 열 채집 및 분배기를 사용하여 SF-BICM 송신방식을 구현하기 위한 송신기 구성을 도시하는 도면, 및
도 8은 본 발명에 실시 예에 따른 정보 열 채집 및 분배기의 파리미터 값을 설정하는 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 시스템에 관한 것으로서, 특히, 다중 송신 안테나를 구비하는 상기 OFDMA 시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 무선 멀티미디어 시대를 맞이하여 대용량의 데이터를 무선채널을 이용하여 고속으로 전송해야하는 필요성이 급격히 증대되면서, 이동 채널 및 무선 채널을 통한 인터넷 서비스를 지원하기 위해 무선·고속 데이터 전송 시스템에 대하여 전 세계적으로 활발하게 연구되고 있다.
제 3세대(3rd Generation)통신 시스템의 최대 전송속도는 정지 상태에서 2Mbps이지만 제 4세대(4rd Generation)통신 시스템에서는 무선 LAN(Local Area Network)환경에서 정지 또는 보행 중일 때 1Gbps를 목표로 하고, 매트로 이동 셀룰러 환경(무선 MAN(Metropolitan Area Network))에서 차량으로 움직일 때는 100Mbps 를 목표로 한다. 하지만, 무선채널에서 데이터를 고속으로 전송할 경우 무선채널의 다중경로 간섭으로 인한 높은 에러율 때문에 무선 채널에 적합한 무선접속방식이 요구된다.
따라서, 상기 무선채널의 다중경로 간섭의 문제를 해결하면서 다양한 QoS를 만족시켜 데이터를 효율적으로 전송시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식이 대두되고 있다. 상기 OFDMA 방식은 사용자에게 주파수 및 시간을 분할하여 할당하는 다중 사용자 접속 방식으로, 주파수 및 시간을 사용자의 요구에 맞추어 다양하게 제공할 수 있다.
더욱이 다수의 송신 안테나를 구비하는 OFDMA 시스템은 다수의 채널 환경에 따라 보다 낳은 전송 효율을 갖기 위하여 수평(Horizontla) SM(Spatial Multiplexing), 수직(Vertical) SM, 심볼 인터리빙(symbol interleaving), SF-BICM(Spatial Frequency-Bit Interleaved Coded Modulation)의 다중 송신 방식을 지원한다.
도 1은 단일 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 부호기(Encoder)(101)는 단말에 송신할 데이터를 미리 지정된 부호율로 부호화하여 출력하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 부호기(101)는 길쌈부호기(convolution coder), 터보부호기(turbo coder), LDPC(Low Density Parity Check) 부호기, 길쌈 터보부호기(CTC : Convolution Turbo Coder) 등이 있다.
변조기(Modulation)(103)는 상기 부호기(101)로 부터 제공받은 신호를 미리 정해진 변조 방식( 예 : QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16ary Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM(64ary Quadrature Amplitude Modulation))에 따라 변조하는 기능을 수행한다.
부반송파 매핑기(sub-carrier mapping)(105)는 상기 변조기(103)의 출력심볼들을 적용되는 부 채널 구성 방법에 따라 부반송파에 맵핑하여 출력한다. 여기서, 상기 부 채널 구성 방법은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16d/e 표준에 크게 다이버시티 채널(Diversity Channel)과 밴드 AMC 채널(Adaptive modulation Coding Channel)로 나뉜다.
상기 다이버시티 채널방식은 OFDMA 전 대역에 흩어져 구성되는 주파수 톤(tone)들로 서브채널(sub-channel)을 구성하고, 상기 밴드 AMC 채널방식은 서로 인접한 주파수 톤들로 밴드를 구성한다. 여기서, 상기 AMC는 전송 효율을 향상시키도록 무선 환경에 따라 변조 기법과 코딩 기법을 적응적으로 변화시키는 방식으로 기본적인 알고리즘은 공지된 내용이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
IFFT 연산기(Inverse Fast Fourier Transform)(107)는 상기 부반송파 매핑기(105)에서 주파수 부반송파에 맵핑된 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 시간 영역의 데이터심볼(OFDM 심볼)을 출력한다.
상기 IFFT연산기(107)의 출력신호는 필터(Filter)(109)를 거친 후, D/A변환기(Digital/Analog converter)(111)에서 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후 , RF(Radio Frequency)처리기(113)에서 무선데이터 신호로 변환하여 안테나(115)를 통해 전송한다.
도 2는 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 수평적 인코딩(Horizontal encoding)기법을 이용하는 송신기의 구성을 도시하고 있다. 이하 설명에서 부호기(201, 202), 변조기(203, 204), 부반송파 맵핑기(205, 206), IFFT 연산기(207, 208), 필터(209, 210), D/A변환기(211, 212), RF처리기(213, 214) 및 안테나(215)는 상기 도 1의 부호기(101), 변조기(103), 부반송파 매핑기(105), IFFT연산기(107), 필터(109), D/A변환기(111), RF처리기(113) 및 안테나(115)와 동일한 동작을 수행하므로 이하 설명을 생략한다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 수평적 SM(Horizontal Spatial Multiplexing) 기술을 적용할 수 있는 송신기는 각 안테나 별로 독립적인 전송률을 갖는 전송 방식이므로 병렬적인 전송이 가능한 장점이 있다.
도 3은 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 수직적 인코딩(Vertical encoding)기법을 이용하는 송신기의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 부호기(301), 변조기(303)는 상기 도 1의 부호기(101), 변조기(103)와 동일한 동작을 수행하지만, 동일한 자원을 할당 받을 경우, 상기 부호기(301)에 입력되는 정보의 양는 상기 도 1과 같은 단일 전송 안테나 시스템에 입력되는 정보의 양보다 전송 안테나 수(예 : M개)의 배수의 정보의 양을 입력 받을 수 있다.
분배기(305)는 상기 변조기(303)의 순차적인 출력 심볼을 안테나(317, 318) 들의 순서대로 분배하는 동작을 수행하고, 이러한 분배된 신호는 상기 각 안테나 별로 부 반송파 맵핑기(307, 308)의 입력이 된다. 또한, 상기 부 반송파 매핑기(307, 308), IFFT연산기(309, 310), 필터(311, 312), D/A변환기(313, 314), RF처리기(315, 316) 및 상기 안테나(317, 318)는 상기 도 1의 부반송파 매핑기(105), IFFT연산기(107), 필터(109), D/A변환기(111), RF처리기(113) 및 안테나(115)와 동일한 동작을 수행하므로 이하 설명을 생략한다.
다시 말해, 상기 도 3에 도시된 수직적 SM(Vertical Spatial Multiplexing) 기술을 적용할 수 있는 송신기는 동일한 자원을 사용할 경우, 상기 도 1과 같은 단일 전송 시스템에 비해서 전송 안테나 수의 배수 만큼 큰 데이터 심볼을 전송할 수 있는 구조를 갖는다.
도 4는 길쌈 부호기(convolutional encoder)를 이용하고, M개의 다중 전송 안테나를 구비하는 OFDMA 시스템에서 SF-BICM 송신방식을 사용하는 송신기의 구성을 도시하고 있다. 이하 설명에서, 변조기(407, 408), 부반송파 매핑기(409, 410), IFFT연산기(413, 414), 필터(415, 416), D/A변환기(417, 418), RF처리기(419, 420) 및 안테나(421, 422)는 상기 도 1의 변조기(103), 부반송파 매핑기(105), IFFT연산기(107), 필터(109), D/A변환기(111), RF처리기(113) 및 안테나(115)과 동일한 동작을 수행하므로 이하 설명을 생략한다.
상기 도 4는 도시된 바와 같이 길쌈 부호기(convolution encoder)(401)를 이용하여 공간 영역과 주파수 영역에서 다이버시티 이득을 얻는 BICM 기법을 사용하는 송신기를 나타낸다. 분배기(403)는 상기 길쌈 부호기(401)의 출력신호를 제공받 아 부호화된 비트 열을 상기 안테나(421, 422) 순서대로 분배하는 동작을 수행한다. 비트 인터리버(bit interleaver)(405, 406)와 순환 쉬프트(cyclic shift)(411, 412)는 상기 길쌈 부호기(401)를 사용하는 경우에 필요한 장치들이다. 특히, 상기 순환 쉬프트(411, 412)는 다중 송신 안테나의 같은 부반송파에 위치한 정보 열에서 발생할 수 있는 연집 오류(burst error)를 방지하는 기능을 수행한다.
상술한 바와 같이 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템은 복수의 다중 전송 방식들 중 채널의 환경에 따라 알맞는 전송 방식을 선택하여 사용한다. 또한 상기 다중 전송 방식들을 사용하는 송신기들은 구성에 차이가 있으므로 각 다중 전송 방식에 따라 별도의 송신기를 사용해야하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 다중 송신 안테나를 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)시스템에서 복수의 다중 전송방식을 지원하기 위한 송신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 다중 전송 안테나를 구비하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 송신 장치는, 적어도 하나 존재하며, 전송할 데이터를 부호화하는 부호기와, 적어도 하나 존재하며, 부호화된 데이터를 미리 정해진 변조 방식에 따라 변조하는 변조기와, 상기 송신기의 상태정보에 따라 다중 안테나 송신방식을 결정하고, 상기 결정된 송신방식에 구현하기 위해 사용할 부호기의 개수, 사용할 변조기의 개수, 각 부호기로 부터 채집할 비트열의 수 및 각 변조기로 분배할 비트열의 수를 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생부와, 상기 제어신호 발생부에서 제공되는 상기 제어신호에 따라, 상기 적어도 하나 존재하는 부호기로부터 제공되는 부호화된 데이터를 상기 결정된 송신방식으로 상기 적어도 하나 존재하는 변조기로 제공하는 송신방식 결정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2견지에 따르면, 다중 안테나를 구비하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 방법은, 채널 상태 정보(CQI : Channel Quality Information)를 이용하여 송신기의 상태정보를 결정하는 과정과, 상기 결정된 송신기의 상태정보에 따라 송신 방식을 결정하고, 상기 결정된 송신 방식을 구현하기 위한 사용할 부호기의 개수, 사용할 변조기의 개수, 각 부호기로 부터 채집할 비트열의 수 및 각 변조기로 분배할 비트열의 수를 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 과정과, 상기 제어신호에 따라 데이터를 전송하기 위한 송신 방식을 구현하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세 한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은, 다중 전송 안테나를 구비하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)시스템에서 복수의 다중 전송 방식을 지원하기 위한 기술에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 송신기 구성을 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 부호기(Encoder)(501, 502)들은 단말에 송신할 데이터를 미리 지정된 부호율로 부호화하여 출력하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 부호기들(501, 502)은 길쌈부호기(convolution coder), 터보부호기(terbo coder), LDPC(Low Density Parity Check) 부호기, 길쌈 터보부호기(CTC : Convolution Turbo Coder) 등이 있다.
정보 열 채집 및 분배기(Bit Mux and Demux)(503)들은 제어신호 발생기(504)에서 제공되는 제어신호 따라, 상기 부호기들(501, 502)로부터 제공된 부호화된 데이터를 전송하기 위한 전송방식을 구현하는 기능을 수행한다(하기 도 6에서 상세히 설명한다). 상기 제어신호 발생기(504)는 채널 상태 정보(CQI)를 이용하여 송신기의 결정되는 송신에 사용되는 안테나들의 개수, 부호율이나 부호화 방식에 관한 정보, 변조 지수와 변조 심볼의 비트수, 부 반송파 매핑방법 등의 정보에 따라 상기 송신기의 전송 방식( 예 : SM(Spatial Multiplexing))을 결정하여 상기 결정된 전송 방식을 구현하기 위한 제어신호를 상기 정보 열 채집 및 분배기(503)에 제공한다.
변조기(Modulation)(505, 506)들은 상기 정보 열 채집 및 분배기(503)의 출력신호를 미리 정해진 변조 방식( 예 : QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16ary Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM(64ary Quadrature Amplitude Modulation))에 따라 변조하는 기능을 수행한다.
부반송파 매핑기(sub-carrier mapping)(507, 508)들은 상기 변조기들(505, 506)의 출력심볼들을 적용되는 부 채널 구성 방법에 따라 해당 주파수-시간 영역에 매핑하여 출력한다. 여기서, 상기 부 채널 구성 방법은 크게 다이버시티 채널(Diversity Channel)과 밴드 AMC 채널(Adaptive modulation Coding Channel)로 나뉜다.
상기 다이버시티 채널방식은 OFDMA 전 대역에 흩어져 구성되는 주파수 톤(tone)들로 서브채널을 구성하고, 상기 밴드 AMC 채널방식은 OFDMA 전 대역의 인접한 주파수 톤들로 다수의 밴드를 구성한다. 여기서, 상기 AMC는 전송 효율을 향상시키도록 무선 환경에 따라 변조 기법과 코딩 기법을 적응적으로 변화시키는 방식으로 기본적인 알고리즘은 공지된 내용이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
IFFT 연산기(Inverse Fast Fourier Transform)(509, 510)들은 상기 부반송파 매핑기들(507, 508)에서 주파수 부반송파에 맵핑된 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 시간영역의 데이터심볼(OFDM심볼)을 출력한다.
상기 IFFT연산기들(509, 510)의 출력신호는 필터(Filter)(511, 512)를 거쳐, D/A변환기(Digital/Analog converter)(513, 514)들에서 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, RF(Radio Frequency)처리기(515, 516)에서 무선데이터 신호로 변 환하여 안테나(517, 518)를 통해 전송한다.
도 6은 상기 도 5의 정보 열 채집 및 분배기의 상세한 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 도 5의 정보열 채집 및 분배기(503)는 채집기(Multiplex)(601)와 분배기(De-Multiplex)(603)로 구성된다. m1(605)은 상기 도 5의 첫 번째 부호기(501)를 통해 출력되는 부호화된 비트 열에서 채집하는 비트 열의 수를 나타내고, mN(607)은 상기 도 5의 N번째 부호기(502)를 통해 출력되는 부호화된 비트 열에서 채집하는 비트열의 수를 나타낸다. 또한, d1(609)는 상기 도 5의 첫 번째 변조기(505)로 분배하는 비트 열의 수을 나타내고, dM(611)는 상기 도 5의 M번째 변조기(506)로 분배하는 비트 열의 수를 나타낸다.
즉, 상기 정보열 채집 및 분배기(503)는 상기 도 5의 제어신호발생기(504)에 의해서 제공되는 제어신호에 의해 N개의 부호화된 비트열들 로부터 순차적으로 m1, m2, …, mN 개의 비트들을 채집하고, 상기 채집된 비트들을 다시 M개의 비트열들(d1, d2, …, dM)로 분할하여 각각의 대응되는 변조기로 출력한다.
상기 정보 열 채집 및 분배기(503)의 동작에 따라 수평적 인코딩(Horizontal encoding) 송신 방식, 수직적 인코딩(Vertical encoding) 송신 방식, 심볼 인터리빙(symbol interleaving) 송신 방식, SF-BICM 송신 방식의 다양한 다중 전송 방식을 구현할 수 있다.
먼저, 상기 수평적 인코딩 송신 방식의 구현은, 상기 N(부호화된 비트열의 개수)= M(송신 안테나의 개수) 및 mk=dk(k=1, 2, …, M)과 같이 설정한다. 즉, 하나의 부호기에서 채집된 비트열을 하나의 변조기로 분배함으로서, 상기 수평적 인코딩 송신 방식을 구현한다. 또한, 상기 도 2의 변조기들(203, 204)과 상기 도 5의 변조기들(505, 506)의 변조된 심볼당 같은 비트수를 갖도록 설정하면, 상기 도 5에서 상기 도 2와 동일한 동작을 수행한다.
다음으로 상기 수직적 인코딩 송신 방식의 구현은, 상기 도 6에서 N=1 ,mN=1 및 dk=1(k=1, 2, …, M)과 같이 설정한다. 즉, 하나의 부호기에서 제공된 비트열을 다수 개의 변조기로 분배함으로서 상기 수직적 인코딩 송신 방식을 구현한다. 또한, 상기 도 3의 변조기(303)와 상기 도 5의 변조기(505, 506)의 변조된 심볼당 같은 비트수를 갖도록 설정하면, 상기 도 5에서 상기 도 3과 동일한 동작을 수행한다.
한편, 상기 심볼 인터리빙 송신 방식의 구현은, 모든 변조기가 변조된 심벌당 같은 비트수 q를 갖도록 하고, 상기 N=M 및 mk=2q, dk =q (k=1, 2, …, M)와 같이 설정하면, 상기 심볼 인터리빙 기법의 형태로 변조 심볼들을 전송하게 된다.
즉, 채집되는 심볼의 비트수가 분배되는 심볼의 비트수 보다 두배가 되므로 할당된 주파수 영역의 반에 해당하는 부반송파들을 통해 전송하여, 상기 송신기는 주파수 다이버시티와 공간 다이버시티를 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 각각의 송신 정보열은 같은 성능을 보장받게 되어 하나의 채널 상태 정보(CQI)를 필요로 한 다. 따라서 폐쇄형 알고리즘과 H-ARQ의 적용시 피드백되는 정보를 줄일 수 있는 장점이 있다.
마지막으로 상기 SF-BICM 송신 방식을 구현하기 위한 방법은, 상기 도 5의 각 변조기(505, 506)에서 변조 심벌당 비트 수를 qk라 할 때, 도 5를 mi=1( i=1, 2, …, N) 및 dk=qk( k=1, 2, …, M)과 같이 설정하면, 상기 도 5의 송신기는 SF-BICM 기법을 적용한 송신기가 된다. 상기 SF-BICM을 구현한 경우, 상기 도 5의 상기 송신기는 하나의 부호기에 의한 부호화된 정보 비트들이 M개의 송신 안테나의 모든 변조 심볼들에 포함되도록 하므로, 상기 부호화 비트들은 모든 송신안테나와 모든 부반송파들을 통해 전송된다. 즉, 상기 하나의 부호기에 의한 부호화된 정보 비트들이 M개의 송신 안테나의 모든 변조 심볼들에 포함되므로 주파수 다이버시티와 공간 다이버시티를 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 각각의 송신 정보열은 같은 성능을 보장받게 되어 하나의 채널 상태 정보(CQI)를 필요로 하여, 폐쇄형 알고리즘과 H-ARQ의 적용시 피드백되는 정보를 줄일 수 있는 장점이 있다. 더욱이 SF-BICM 송신기는 N>M, N=M 및 N<M 인 모든 경우에 적용이 가능하며 각각의 송신 안테나별 변조지수를 다르게 하여 전송 할 수 있다. 이러한 경우 각 안테나 별 혹은 할당된 스트림 별로 적응형 정보 열 할당(ABL : Adaptive Bit Loading) 기법을 적용한 다중안테나 송신기로 동작한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 M개의 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 정보 열 채집 및 분배기를 사용하여 SF-BICM 송신방식을 구현하기 위한 송신기 구성을 도시하고 있다. 이하 설명에서 상기 도 7의 부호기(701, 702), 정보 열 채집 및 분배기(703), 제어신호 발생기(704), 변조기(707, 708), 부반송파 매핑기(709, 710), IFFT연산기(713, 714), 필터(715, 716), D/A변환기(717, 718), RF처리기(719, 720) 및 안테나(721, 722)는 상기 도 5의 부호기(501, 502), 정보 열 채집 및 분배기(503), 제어신호 발생기(504), 변조기(505, 506), 부반송파 매핑기(507, 508), IFFT연산기(509, 510), 필터(511, 512), D/A변환기(513, 514), RF처리기(515, 516) 및 안테나(517, 518)과 동일한 동작을 수행하므로 설명을 생략한다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이 상기 SF-BICM 송신 방식을 사용하는 송신기에서 길쌈 부호기(convolution encoder)를 사용하여, 비트 인터리버(bit interleaver)(705, 706)들과 순환 쉬프트(cyclic shift)(711, 712)들이 사용된다. 특히, 상기 순환 쉬프트들(711, 712)은 다중 송신 안테나의 같은 반송파에 위치한 정보 열들에 발생할 수 있는 연집 오류(burst error)를 방지하는 기능을 수행한다.
더욱이 상기 도 7의 모든 부호기들(701, 702)에서 부호화된 비트 열의 크기를 B로 하고, 상기 도 6에서 mi=B/N(i=1, 2, …, N)로 설정하면 상기 도 7은 상기 4와 동일한 기능을 수행한다.
도 8은 본 발명에 실시 예에 따른 정보 열 채집 및 분배기의 파리미터 값을 설정하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 송신기는 801단계에서 채널 상태 정보(CQI : Channel Quality Information)을 이용하여 상기 송신기의 송신 안테나의 개수, 부호기의 정 보, 변조기의 변조 지수, 부 반송파의 매핑 방법의 정보를 결정한다.
이후, 상기 송신기는 803단계로 진행하여 상기 결정된 상기 송신기의 상태 정보를 이용하여 다중 송신방식들( 예 : 수평적 인코딩(Horizontal encoding) 송신 방식, 수직적 인코딩(Vertical encoding) 송신 방식, 심볼 인터리빙(symbol interleaving) 송신 방식, SF-BICM 송신 방식) 중 현재 채널 상태에 가장 적합한 다중 송신방식을 선택한다.
상기 다중 송신방식을 선택한 후, 상기 송신기는 805단계로 진행하여 상기 선택된 다중 송신방식을 구현하기 위한 정보 열 채집 및 분배기의 변수( 예 : 상기 도 6의 N,M)를 결정한다.
이후, 상기 송신기는 807단계로 진행하여, 상기 선택된 다중 송신 방식을 사용하여 정보를 전송한다. 이후 상기 송신기는 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 바와 같이 상기 도 6의 정보 열 채집 및 분배기(503)의 N과 M 및 mN과 dM에 의해 다중 송신 전송 방식이 결정된다. 더욱이 각 정보열로부터의 채집 정보열의 크기를 나타내는 mi( i=1, 2, …, N)는 상기 도 5의 부호기(501, 502)들에 입력되는 다수의 정보열들이 같은 부호화 크기 혹은 상이한 부호화 크기를 갖게 할 수 있게 한다. 또한, 상기 mi와 상기 도 6에서 각각의 안테나 별로 분배되는 정보열의 크기를 나타내는 dM를 조절하여 공간 다이버시티와 주파수 다이버시티를 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 dM은 송신 안테나 별 적응형 정보 열 할당(ABL) 기법을 가능하게 한다. 따라서 실제 송신되는 안테나 별로 전송률 제어를 가능케 한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 다중 전송 안테나를 구비하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)시스템의 하나의 송신기에서 복수의 다중 전송방식을 지원함으로써, 데이터 전송률 또는 시스템 용량 증대를 최대화 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (21)

  1. 다중 전송 안테나를 구비하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 송신 장치에 있어서,
    적어도 하나 존재하며, 전송할 데이터를 부호화하는 부호기와,
    적어도 하나 존재하며, 부호화된 데이터를 미리 정해진 변조 방식에 따라 변조하는 변조기와,
    상기 송신기의 상태정보에 따라 다중 안테나 송신방식을 결정하고, 상기 결정된 송신방식에 구현하기 위해 사용할 부호기의 개수(N), 사용할 변조기의 개수(M), 각 부호기로 부터 채집할 비트열의 수(mN) 및 각 변조기로 분배할 비트열의 수(dM)를 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생부와,
    상기 제어신호 발생부에서 제공되는 상기 제어신호에 따라, 상기 적어도 하나 존재하는 부호기로부터 제공되는 부호화된 데이터를 상기 결정된 송신방식으로 상기 적어도 하나 존재하는 변조기로 제공하는 송신방식 결정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 다중 송신방식은, 수평적 인코딩(Horizontal endcoding) 송신 방식, 수직적 인코딩(Vertical endcoding) 송신 방식, 심볼 인터리빙(symbol interleaving) 송신 방식, SF-BICM(Spatial Frequency - Bit Interleaved Coded Modulation) 송신 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 변조 방식은, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16ary Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM(64ary Quadrature Amplitude Modulation) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    제어신호 발생기는, 채널 상태 정보(CQI : Channel Quality Inforamtion)를 이용하여 상기 송신기의 상태정보에 따라 상기 데이터를 전송할 송신 방식을 결정하고, 상기 결정된 송신 방식을 구현하기 위한 상기 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 송신기의 상태정보는, 송신 안테나의 개수, 부호기의 상태정보, 변조기의 변조 지수, 부 반송파의 매핑 방법의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 송신방식 결정기는, 상기 N개의 부호기들로부터 제공되는 부호화된 비트 열들을 채집하는 채집기와,
    상기 채집한 비트 열들을 M개의 안테나들로 분배하는 분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 송신방식 결정기에서,
    상기 N과 M을 동일하게 하고, K번째 부호기의 mk과 K번째 변조기의 dk를 동일하게 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식 결정기는 상기 수평적 인코딩 송신 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 송신방식 결정기에서,
    상기 N을 1로하고, 상기 N번째 부호기의 mN과 상기 K번째 변조기의 dk를 1로 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식 결정기는 상기 수직적 인코딩 송신 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 송신방식 결정기에서,
    상기 N과 M을 동일하게 하고, K번째 부호기의 mk를 2q로 하고, K번째 변조기의 dk를 q로 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식 결정기는 상기 심볼 인터리빙 송신 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 q는, 심볼당 비트 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 송신방식 결정기에서,
    i번째 부호기 mi를 1로 하고, i는 1, 2, …, N으로 하고, K번째 변조기의 dk를 qk로 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식 결정기는 상기 SF-BICM 송신 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 상기 11항에 있어서,
    상기 qk는, 상기 K번째 변조기에 제공되는 심볼의 심볼당 비트 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 다중 안테나를 구비하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)시스템에서 복수의 다중 송신방식을 지원하기 위한 방법에 있어서,
    채널 상태 정보(CQI : Channel Quality Information)를 이용하여 송신기의 상태정보를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 송신기의 상태정보에 따라 송신 방식을 결정하고, 상기 결정된 송신 방식을 구현하기 위한 사용할 부호기의 개수(N), 사용할 변조기의 개수(M), 각 부호기로 부터 채집할 비트열의 수(mN) 및 각 변조기로 분배할 비트열의 수(dM)를 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 과정과,
    상기 제어신호에 따라 데이터를 전송하기 위한 송신 방식을 구현하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 복수의 다중 송신방식은,
    수평적 인코딩(Horizontal endcoding) 송신 방식, 수직적 인코딩(Vertical endcoding) 송신 방식, 심볼 인터리빙(symbol interleaving) 송신 방식, SF-BICM(Spatial Frequency - Bit Interleaved Coded Modulation) 송신 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 송신기의 상태정보는, 송신 안테나의 개수, 부호기의 상태정보, 변조기의 변조 지수, 부 반송파의 매핑 방법의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제어신호에서,
    상기 N과 M을 동일하게 하고, K번째 부호기의 mk과 K번째 변조기의 dk를 동일하게 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식은 상기 수평적 인코딩 송신 방식으로 구현하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 제어신호에서,
    상기 N을 1로하고, 상기 N번째 부호기의 mN과 상기 K번째 변조기의 dk를 1로 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식은 상기 수직적 인코딩 송신 방식으로 구현하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 제어신호에서,
    상기 N과 M을 동일하게 하고, K번째 부호기의 mk를 2q로 하고, K번째 변조기의 dk를 q로 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식은 상기 심볼 인터리빙 송신 방식으로 구현하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 q는, 심볼당 비트 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 제어신호에서,
    i번째 부호기의 mi를 1로 하고, i는 1, 2, …, N으로 하고, K번째 변조기의 dk를 qk로 하고, 상기 K는 1, 2, …, M으로 하면, 상기 송신방식은 상기 SF-BICM 송신 방식으로 구현하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 qk는, 상기 K번째 변조기에 제공되는 심볼의 심볼당 비트 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
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