KR20060117740A - 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법 - Google Patents

다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법 Download PDF

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KR20060117740A
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Abstract

본 발명은 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 전송파워의 최적화를 필요로 하는 코드는 제외시킨 vrSTBC를 구성하여 매우 큰 PMEPR을 피하고, D-BLAST를 기반으로 한 STBC를 구성하여 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법이 개시된다.
상기 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법은, 다수의 전송 안테나 및 수신 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 있어서, (a-1) 상기 전송 안테나를 적어도 하나의 그룹으로 구성하는 단계와, (a-2) 상기 각 그룹에서 사용되는 V-BLAST 기반의 vrSTBC를 코딩하는 단계와, (a-3) 상기 vrSTBC를 시간축으로 동일한 구성을 갖도록 균일하게 코딩하는 단계와, (a-4) 상기 균일하게 코딩된 vrSTBC를 D-BLAST 기반의 vrSTBC로 코딩하는 단계와, (a-5) 상기 D-BLAST 기반의 vrSTBC가 수신단에 전송되어 디코딩하는 단계를 포함한다.
V-BLAST, D-BLAST, vrSTBC, 다이버시티, ZF-SIC, MMSE-SIC

Description

다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법{METHOD FOR CODING AND DECODING IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM}
도 1은 종래의 기술에 따른 V-BLAST 기반의 다중 안테나 시스템을 보여주는 구성도
도 2는 종래의 기술에 따른 V-BLAST 기반의 다중 안테나 시스템의 코딩 방법을 보여주는 도면
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템의 V-BALST 기반의 코딩 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템의 D-BALST 기반의 코딩 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법을 차례대로 보여주는 순서도
도 6은 도 5의 STBC를 V-BALST 기반의 vrSTBC로 코딩하는 방법을 보여주는 도면
도 7은 도 5의 V-BALST 기반의 vrSTBC을 D-BALST 기반의 vrSTBC로 코딩하는 방법을 보여주는 도면이다.
본 발명은 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 전송 안테나와 수신 안테나를 사용하는 다중 안테나 시스템에서 PMEPR을 줄이고, 전송 다이버시티 이득을 증가시킬 수 있는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 관한 것이다.
기존의 이동통신 시스템은 음성 서비스 위주이며 채널의 열악성을 극복하기 위하여 주로 채널 코딩에 의존하였다. 그러나, 언제, 어디서나, 누구와도 항상 통화 가능한 고품질의 멀티미디어 서비스에 대한 요구의 증대로 인해 데이터 서비스 위주로 중심축이 이동하고, 더 많은 데이터를 더 빨리 낮은 에러율로 전송하기 위해 차세대 이동통신 기술이 요구된다. 그러나, 이동통신 환경은 페이딩, 음영효과, 전파감쇠, 잡음, 및 간섭 등에 의해 신호의 신뢰성을 저하시킨다. 다중 경로에 의한 페이딩 현상은 서로 경로를 거쳐 수신되는 서로 다른 위상과 크기를 가지는 신호들의 합에 의해 심각한 신호 왜곡을 초래하게 된다. 이러한 페이딩 효과는 고속 데이터 통신을 이루기 위해 극복해야할 어려움 중의 하나이며, 이러한 무선 채널 특성을 극복하거나 그 성질을 이용하기 위한 많은 연구가 수행되고 있다. 이에 다수의 송수신 안테나를 이용한 다중 안테나(Muliple Input Multiple Output; MIMO) 시스템이 제안되었다.
상기 다중 안테나 시스템은 크게 전송 정보의 양을 늘리는 V-BLAST와 같은 시공간 신호처리 기술과 전송 정보의 양보다는 전송 정보의 신뢰도를 높이기 위해 전송 다이버시티와 부호화 이득을 가지는 시공간 코드(STC: Space Time Code, 이하 'STC') 및 시공간 신호처리와 부호화를 결합하는 기술로 나누어진다. 또한, 상기 STC는 전송 다이버시티와 부호화 이득을 얻는 시공간 트렐리스 코드(STTC: Space Time Trellis Code, 이하 'STTC')와, 부호화 이득은 없고 전송 다이버시티만을 얻을 수 있는 시공간 블록 코드(STBC: Space Time Block Code, 이하 'STBC')로 나누어지며, 최근에는 V-BLAST(Vertical Bell Labs Layered Space Time) 구조를 갖는 STBC를 이용한 다중 안테나 시스템이 사용되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 V-BLAST 기반의 다중 안테나 시스템을 보여주는 구성도이고, 도 2는 종래의 기술에 V-BLAST 기반의 따른 다중 안테나 시스템의 코딩 방법을 보여주는 도면으로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 기술의 문제점을 중심으로 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 다중 안테나 시스템은 송신단과 수신단이 각각 nT, nR개의 안테나로 구성되며, 송신단측에서는 입력되는 정보를 다중화기를 이용하여 신호를 다중화하고, V-BLAST 구조를 갖는 STBC로 코딩하여 각 전송안테나(Tx)를 통해 전송하며, 수신단측에서는 동일 시간과 동일 주파수 상에 있는 독립적인 신호를 각 전송신호들의 공간 특성을 이용하여 다중의 정보를 판별한다.
상기 STBC는 간단한 디코딩 알고리즘을 통해 최대 다이버시티를 얻을 수 있고, 슬로우 페이딩(Slow Fading) 채널 환경에서 현저하게 용량을 증가시키며, 비트 에러율(BER: Bit Error Rate) 성능을 높일 수 있는 장점을 갖는다. 따라서, 고속의 전송률을 만족하면서도 에러에 강한 성능을 요구하는 차세대 이동통신의 요구에 부합되므로 최근들어 4세대 이동통신의 한 방법으로 STBC가 주목받고 있다.
그러나, 상기 STBC는 하나의 고정 전송률과 비트 에러율만을 가지므로 양질의 비디오 전송 시스템이나 멀티미디어 통신 환경에서 요구되는 다양한 전송률과 상이한 에러율 지원이 어려운 문제가 발생된다.
이러한, 상기 STBC의 단점을 보안하기 위하여 V-BLAST구조를 갖는 변속 시공간 블록 코드(vrSTBC: variable rate Space Time Block Code, 이하 'vrSTBC')가 제안되었다. 종래의 vrSTBC는, 여러 개의 전송 안테나를 몇 개의 그룹으로 나누어 각 그룹마다 각기 다른 STBC를 사용하여 상이한 에러율(UER: Unequal Error Rate, 이하 'UER')을 지원할 수 있도록 하고, 사용할 수 있는 송신전력이 주어질 경우에 평균 비트 에러율(BER)을 최소화하도록 각각의 전송 안테나의 송신전력을 최적화한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 V-BLAST 기반의 다중 안테나 시스템의 코딩 방법의 일 예로서, 총 4개의 전송 안테나를 사용하고, 제1 및 제2 타임슬롯 구간(T1, T2)에서는 전송 안테나를 3개의 그룹으로 나누며, 제1 그룹은 Alamouti code로 인코딩된 데이터 스트림(스트림1)을 사용하고, 제2 및 제3 그룹은 STBC로 인코딩되지 않은 데이터 스트림(스트림2 및 스트림3)을 사용한다. 또한, 제3 타임슬롯 구간에서부터는 4개의 전송 안테나를 사용할 때 가장 높은 전송률을 갖는 STBC를 사용하고, 수신단에서는 ZF-SIC(Zero Forcing with successive interference cancellation)를 이용한 디코딩을 수행한다.
도 2에서 보여지는 바와 같이, 종래의 기술에 따른 V-BLAST 기반의 다중 안테나 시스템의 코딩 방법에 의하면 각각의 데이터 스트림의 성질에 맞는 STBC를 사용하여 인코딩함으로써 상이한 에러율의 지원이 가능하며, STBC의 조합을 변화시킴으로써 다양한 전송률을 지원할 수 있으며, 각 안테나의 전송파워를 최적화함으로써 평균 비트 에러를 최소화할 수 있다.
그러나, 종래 방식의 vrSTBC는 V-BLAST 구조를 가지므로, STBC로 인코딩 되지 않는 경우, 송신 다이버시티 이득이 없다. 즉, 최대 다이버시티 이득을 갖지 못한다. 예컨대, 제1 및 제2 타임슬롯 구간 동안의 제2 및 제3 그룹, 즉 C1으로 표기된 부분은 항상 같은 안테나를 통하여 전송되므로 송신 다이버시티 이득을 갖지 못하는 문제점이 발생한다.
또한, 전송파워 최적화 과정에서 큰 값의 PMEPR (Peak-to-Mean Envelop Power Ratio)을 초래하여 파워의 효율성을 저감시킨다. 처음 두개의 타임슬롯 즉, 제1 및 제2 타임슬롯 구간 동안의 다이버시티 이득은 제3 타임슬롯 구간의 다이버시티 이득 보다 훨씬 작고, 비트 에러율을 최소로 하는 파워 최적화 과정에서 훨씬 큰 파워가 제1 및 제2 타임슬롯 구간 동안에 할당되는 문제점이 야기된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 전송파워의 최적화를 필요로 하는 코드는 제외시킨 vrSTBC를 구성하여 매우 큰 PMEPR을 피하고, D-BLAST를 기반으로 한 STBC를 구성하여 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법은, 다수의 전송 안테나 및 수신 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 있어서,(a-1) 상기 전송 안테나를 적어도 하나의 그룹으로 구성하는 단계와, (a-2) 상기 각 그룹에서 사용되는 V-BLAST 기반의 vrSTBC를 코딩하는 단계와, (a-3) 상기 vrSTBC를 시간축으로 동일한 구성을 갖도록 균일하게 코딩하는 단계와, (a-4) 상기 균일하게 코딩된 vrSTBC를 D-BLAST 기반의 vrSTBC로 코딩하는 단계와, (a-5) 상기 D-BLAST 기반의 vrSTBC가 수신단에 전송되어 디코딩하는 단계를 포함한다.
또한, 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 양상에 따른 다중 안테나 시스템의 코딩 방법은, 다수의 전송 안테나 및 수신 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 다중 안테나 시스템의 코딩 방법에 있어서,(b-1) 적어도 하나의 전송 안테나를 포함하는 전송 안테나 그룹에서 사용되고, 최소주기를 갖는 vrSTBC를 구성하는 단계와, (b-2) 상기 최소주기를 갖는 vrSTBC를 안테나축으로 1만큼 이동시키고, 상기 vrSTBC와 시간축으로 연결하는 단계와, (b-3) 상기 (b-2) 단계를 (N-2)회 반복하여 코딩하는 단계를 포함하며, 상기 N은 상기 다중 안테나 시스템에서 사용되는 전송 안테나의 수인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다양한 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없 이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템의 V-BALST 기반의 코딩 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템의 D-BALST 기반의 코딩 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 도 3 및 도 4를 참조하여 V-BALST 및 D-BALST 기반의 코딩 방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
BLAST 기술은 송신단측에서 다수의 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 개별안테나의 신호는 독립적인 페이딩을 겪게 되며, 수신단측에서 이를 이용하여 적절한 신호처리를 통해 송신데이터를 구분해 내는 다중 안테나를 이용한다. 그에 따라 시스템이 사용하는 주파수영역은 증가시키지 않고, 데이터 전송량을 증가시킬 수 있으므로, 송수신 안테나의 개수를 동시에 증가시키면 채널 용량이 증가하여 보다 많은 데이터를 전송할 수 있다.
도 3에서 보여지는 바와 같이, V-BLAST는 BLAST기술을 사용하되 구현의 복잡도를 줄이기 위하여 데이터를 수직적으로 순차 코딩하여 각 안테나에서 독립적으로 데이터를 전송한다.
반면, 도 4에서 보여지는 바와 같이, D-BLAST는 다이아고널(Diagonal) 전송을 위해 각 전송 안테나에서 전송되는 데이터간 특정한 블록 코딩을 사용하는데, 주파수 효율이 높은 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법 을 차례대로 보여주는 순서도로서, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 도 5의 구체적인 설명을 위하여 도 5의 STBC를 V-BALST 기반의 vrSTBC로 코딩하는 방법을 보여주는 도 6, 및 도 5의 V-BALST 기반의 vrSTBC을 D-BALST 기반의 vrSTBC로 코딩하는 방법을 보여주는 도 7이 참조된다.
도 5를 참조하면, 데이터가 입력되면 다수의 송신 안테나를 적어도 하나의 그룹으로 구성(S102)하고, 상기 각 그룹에서 사용되는 V-BLAST 기반의 vrSTBC를 코딩(S104)한다.
다중 안테나 시스템이
Figure 112005025213282-PAT00001
개의 전송 안테나와
Figure 112005025213282-PAT00002
개의 수신 안테나를 포함하는 경우를 가정한다. 상기
Figure 112005025213282-PAT00003
이
Figure 112005025213282-PAT00004
이면, 전체 전송 안테나는, 각각
Figure 112005025213282-PAT00005
의 송신 안테나로 구성된
Figure 112005025213282-PAT00006
개의 그룹, 즉
Figure 112005025213282-PAT00007
로 구성되며,
Figure 112005025213282-PAT00008
을 만족한다. 상기 그룹
Figure 112005025213282-PAT00009
에서 사용되는, 크기
Figure 112005025213282-PAT00010
행렬인 직교 STBC,
Figure 112005025213282-PAT00011
를 성분 코드(Component Code) 라고 하면, 상기
Figure 112005025213282-PAT00012
은
Figure 112005025213282-PAT00013
를 전송하기 위해 필요한 타임슬롯 수를 나타낸다.
상기
Figure 112005025213282-PAT00014
의 요소들은 변수
Figure 112005025213282-PAT00015
의 선형 결합으로 이루어진다.
Figure 112005025213282-PAT00016
의 심볼을 전송하기 위해서는
Figure 112005025213282-PAT00017
의 타임슬롯이 필요하므로 성분 코드
Figure 112005025213282-PAT00018
의 전송률은
Figure 112005025213282-PAT00019
로 정의된다.
Figure 112005025213282-PAT00020
인 경우 성분 코드
Figure 112005025213282-PAT00021
는 공지된 기술 중에서 가장 높은 전송률과, 가장 적은 타임슬롯을 필요로 하는 전송행렬이 사용된다. 예컨대, 1개의 전송 안테나를 사용하는 경우에는 전송행렬
Figure 112005025213282-PAT00022
는
Figure 112005025213282-PAT00023
이며,
Figure 112005025213282-PAT00024
이 적용된다. 2개의 전송안테나의 경우,
Figure 112005025213282-PAT00025
는 Alamouti 코드가 사용되며,
Figure 112005025213282-PAT00026
가 적용된다. 3개와 4개의 전송 안테나를 사용하는 경우는
Figure 112005025213282-PAT00027
인 전송행렬이 적용되며, 5개의 전송 안테나를 사용하는 경우에는
Figure 112005025213282-PAT00028
이 적용된다. 6개의 전송 안테나를 사용하는 경우에는
Figure 112005025213282-PAT00029
이 적용되며, 7개의 전송 안테나를 사용하는 경우에는
Figure 112005025213282-PAT00030
가 각각 적용된다. 이러한 각각의 성분코드를 조합하여 vrSTBC를 구성한다.
이어서, 상기 vrSTBC를 시간축으로 동일한 구성을 갖도록 균일하게 코딩(S106)한다.
매우 큰 PMEPR을 피하기 위하여 상기 vrSTBC는 시간축으로 균일하게 동일 구성을 갖는 것만이 허용된다. 전체
Figure 112005025213282-PAT00031
개의 그룹 중
Figure 112005025213282-PAT00032
개의 전송 안테나를 갖는 그룹의 수를
Figure 112005025213282-PAT00033
라고 정의하면,
Figure 112005025213282-PAT00034
는 [수학식 1]을 만족한다.
Figure 112005025213282-PAT00035
여기서,
Figure 112005025213282-PAT00036
이다.
Figure 112005025213282-PAT00037
개의 전송 안테나가 사용되는 경우에 있어서,
Figure 112005025213282-PAT00038
을 수학식 1을 만족하는 서로 다른 벡터
Figure 112005025213282-PAT00039
의 개수로 정의하고,
Figure 112005025213282-PAT00040
을 수학식 1을 만족하는
Figure 112005025213282-PAT00041
의
Figure 112005025213282-PAT00042
번째 벡터로 정의하면,
Figure 112005025213282-PAT00043
는
Figure 112005025213282-PAT00044
로 표현될 수 있다. 이 경우
Figure 112005025213282-PAT00045
는
Figure 112005025213282-PAT00046
이다.
이 때, 각각의 vrSTBC는
Figure 112005025213282-PAT00047
로 표현되기 때문에,
Figure 112005025213282-PAT00048
는
Figure 112005025213282-PAT00049
개의 전송 안테나가 주어질 경우의 서로 다른 vrSTBC의 개수를 나타내며,
Figure 112005025213282-PAT00050
Figure 112005025213282-PAT00051
가 적용된다.
Figure 112005025213282-PAT00052
로 정의되는 vrSTBC의 전송률
Figure 112005025213282-PAT00053
은 다음과 같이 수학식 2로 정의된다.
Figure 112005025213282-PAT00054
Figure 112005025213282-PAT00055
여기서,
Figure 112005025213282-PAT00056
이며,
Figure 112005025213282-PAT00057
개의 전송 안테나의 가장 높은 전송률을 나타낸다.
두개의 서로 다른 vrSTBC는 같은 전송률을 가질 수 있다. 예컨대,
Figure 112005025213282-PAT00058
인 경우에는
Figure 112005025213282-PAT00059
,
Figure 112005025213282-PAT00060
인 경우에는
Figure 112005025213282-PAT00061
Figure 112005025213282-PAT00062
,
Figure 112005025213282-PAT00063
인 경우에
Figure 112005025213282-PAT00064
,
Figure 112005025213282-PAT00065
, 그리고
Figure 112005025213282-PAT00066
Figure 112005025213282-PAT00067
,
Figure 112005025213282-PAT00068
인 경우
Figure 112005025213282-PAT00069
Figure 112005025213282-PAT00070
,
Figure 112005025213282-PAT00071
, 그리고
Figure 112005025213282-PAT00072
을 갖는다. 그러므로, 전송 안테나가
Figure 112005025213282-PAT00073
인 경우, 서로 다른 전송률의 개수
Figure 112005025213282-PAT00074
는
Figure 112005025213282-PAT00075
Figure 112005025213282-PAT00076
이다.
Figure 112005025213282-PAT00077
로 정의되는 vrSTBC의 최소주기
Figure 112005025213282-PAT00078
는 다음과 같이 수학식 3으로 정의된다.
Figure 112005025213282-PAT00079
Figure 112005025213282-PAT00080
,
여기서
Figure 112005025213282-PAT00081
은
Figure 112005025213282-PAT00082
개의 전송 안테나로 구성된 성분 코드의 타임슬롯을 의미하고,
Figure 112005025213282-PAT00083
은
Figure 112005025213282-PAT00084
의 최소공배수를 의미한다.
함수
Figure 112005025213282-PAT00085
는 다음과 같이 수학식 4로 정의된다.
Figure 112005025213282-PAT00086
도 6에서는, 본 발명의 일 실시예로서, 시간축으로 동일한 구성을 갖도록 균일하게 vrSTBC가 코딩된 모습이 보여진다. 전송 안테나는 4개가 사용되고, 1개의 전송 안테나를 갖는 2개의 그룹(스트림B1 및 C1)과, 2개의 전송 안테나를 갖는 1개의 그룹(스트림A1)으로서, 3개의 전송 안테나 그룹으로 구성된다. 즉,
Figure 112005025213282-PAT00087
으로서
Figure 112005025213282-PAT00088
으로 정의된 V-BLAST 기반의 vrSTBC가 보여진다. 또한, 상기
Figure 112005025213282-PAT00089
로 정의되고, 최소주기
Figure 112005025213282-PAT00090
를 갖는 균일한 vrSTBC로 코딩된다. 도 6의 가로축은 시간축을 나타내고, 세로축은 안테나축을 나타낸다.
이어서, 상기 vrSTBC를 D-BLAST 기반의 vrSTBC로 코딩(S108)한다.
이상적인 아웃터 코드(outer code)를 사용했을 때 최대 다이버시티를 갖도록, 상기 균일하게 코딩된 V-BALST 기반의 vrSTBC를 D-BLAST구조를 갖는 vrSTBC로 재구성한다.
여기에서
Figure 112005025213282-PAT00091
를 만족하는 코드는 이미 최대 다이버시티를 갖기 때문에 아무런 변형도 취하지 않는다.
상기
Figure 112005025213282-PAT00092
로 정의되고, 최소주기
Figure 112005025213282-PAT00093
를 갖도록 코딩된 vrSTBC를 안테나축으로 1만큼 이동시킨 후, 상기 vrSTBC와 시간축으로 연결하고, 상기 과정을
Figure 112005025213282-PAT00094
회 반복함으로써 D-BLAST구조를 갖는 vrSTBC로 코딩한다. 따라서, 상기
Figure 112005025213282-PAT00095
로 정의되고, 최소주기
Figure 112005025213282-PAT00096
를 갖도록 코딩된 제1 vrSTBC를 안테나축으로 1만큼 이동시킨 후, 상기 제1 vrSTBC와 시간축으로 연결하여 제2 vrSTBC을 구성하고, 상기 제2 vrSTBC을 다시 안테나축으로 1만큼 이동시킨 후, 상기 제2 vrSTBC와 시간축으로 연결하는 과정을 반복함으로써 D-BLAST구조를 갖는 vrSTBC로 코딩한다. 결과적으로 vrSTBC를 안테나축으로 1만큼 이동시킨 후, 상기 vrSTBC와 시간축으로 연결하는 과정을 (N-1)회 반복한다.
도 7에서는, 본 발명의 일 실시예로서, 시간축으로 동일한 구성을 갖도록 균일하게 코딩된 vrSTBC가 D-BLAST구조를 갖는 vrSTBC로 재코딩된 모습이 보여진다. 전송 안테나는 4개가 사용되고, 1개의 전송 안테나를 갖는 2개의 그룹(스트림B2 및 C2)과, 2개의 전송 안테나를 갖는 1개의 그룹(스트림A2)으로서, 3개의 전송 안테나 그룹으로 구성된다. 즉,
Figure 112005025213282-PAT00097
으로서
Figure 112005025213282-PAT00098
으로 정의된 D-BLAST 기반의 vrSTBC가 보여진다. 또한, 도 7의 가로축은 시간축을 나타내고, 세로축은 안테나축을 나타낸다.
도 6의 최소주기로 균일하게 코딩된 vrSTBC를 안테나축으로 1만큼 이동시킨 후, 상기 vrSTBC와 시간축으로 연결하는 과정을 3번 반복함으로써 D-BLAST구조를 갖는 vrSTBC로 코딩한다.
스트림 A2, B2, 및 C2 모두 각기 다른 전송 안테나를 통하여 전송되기 때문에, 이상적인 아웃터 코드를 사용할 경우, 모든 스트림은 최대 다이버시티 이득을 가질 수 있다. 이러한 이득을 위해서는 D-BLAST 기반의 vrSTBC의 최소 지연시간 (Minimum Delay)이 V-BLAST 기반의 균일한 vrSTBC과 비교하여
Figure 112005025213282-PAT00099
배 증가해야 하다.
이어서, 상기 D-BLAST 기반의 vrSTBC가 수신단측으로 전송(S110)되고, 수신단측에서 디코딩(S112)한다.
수신단에서의 디코딩은 제로 포싱 간섭 제거(ZF-SIC: Zero-Forcing with successive interference cancellation, 이하 'ZF-SIC') 또는 최소 평균 제곱 오차 간섭 제거(MMSE-SIC: Minimum Mean Square Error with SIC, 이하 'MMSE-SIC') 방식이 사용된다. 상기 ZF-SIC 방식은 각 수신 안테나에서 특정 신호만을 검출하고 다른 신호들은 간섭 신호로 간주하여 ZF(Zero-Forcing)시키며, 상기 MMSE-SIC 방식은 잡음 요소를 고려하여 간섭 신호를 억제하는 MMSE 눌링(nulling)함으로써 다른 신호의 영향을 최소화시킨다.
이전 그룹에서 디코딩을 잘못하면 그 영향이 다음 그룹으로 전파되기 때문에 평균 에러율 관점에서 이전 그룹의 중요도가 더 높게 된다. 따라서, 상기 ZF-SIC 또는 MMSE-SIC을 사용할 경우, 전송 안테나 그룹 중에서 보다 적은 수의 안테나로 구성된 그룹에 앞서 보다 많은 안테나로 구성된 그룹을 먼저 디코딩한다.
예컨대, 도 7의 실시예에서는 Alamouti code로 코딩된 스트림A2가 항상 먼저 디코딩되고, 그 다음은 스트림B2가, 마지막으로 스트림C2가 디코딩된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법은 시간축으로 동일 구성을 갖는 균일한 V-BLAST 기반의 vrSTBC를 구성하여 매우 큰 PMEPR을 피하고, 상기 vrSTBC를 D-BLAST를 기반으로 재구성하여 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 특징이 있다.
또한, 상기 D-BLAST 구조의 vrSTBC를 ZF-SIC 및 MMSE-SIC 방식을 이용하여 디코딩함으로써 상이한 에러율을 지원하고, 서로 다른 전송률을 지원할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다중 안테나 시스템의 코딩 방법에 있어서 시간축으로 동일 구성을 갖는 균일한 V-BLAST 기반의 vrSTBC를 구성하여 매우 큰 PMEPR을 피할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다중 안테나 시스템의 코딩 방법에 있어서 상기 vrSTBC를 D-BLAST를 기반으로 재구성하여 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 균일한 V-BLAST 및 D-BLAST 구조의 vrSTBC를 ZF-SIC 및 MMSE-SIC 방식을 이용하여 디코딩함으로써 상이한 에러율을 지원하고, 서로 다 른 전송률을 지원할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 다수의 전송 안테나 및 수신 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법에 있어서,
    (a-1) 상기 전송 안테나를 적어도 하나의 그룹으로 구성하는 단계;
    (a-2) 상기 각 그룹에서 사용되는 V-BLAST 기반의 vrSTBC를 코딩하는 단계;
    (a-3) 상기 vrSTBC를 시간축으로 동일한 구성을 갖도록 균일하게 코딩하는 단계;
    (a-4) 상기 균일하게 코딩된 vrSTBC를 D-BLAST 기반의 vrSTBC로 코딩하는 단계; 및
    (a-5) 상기 D-BLAST 기반의 vrSTBC가 수신단에 전송되어 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a-3) 단계는 최소주기를 갖는 vrSTBC를 시간축으로 균일하게 코딩하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (a-4) 단계는 상기 vrSTBC를 안테나축으로 1만큼 이동시킨 후, 상기 vrSTBC와 시간축으로 연결하는 단계를 (N-1)회 반복함으로써 D-BLAST 기반의 vrSTBC로 코딩하며, 상기 N은 사용되는 전송 안테나의 수인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 D-BLAST 기반의 vrSTBC의 최소 지연시간은 V-BLAST 기반의 균일한 vrSTBC의 최소 지연시간의 N배이며, 상기 N은 사용되는 전송 안테나의 수인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 디코딩은 ZF-SIC 또는 MMSE-SIC 방식으로 디코딩하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 디코딩 방법은 상기 전송 안테나의 그룹 중에서 보다 많은 안테나로 구성된 그룹을 먼저 디코딩한 후, 보다 적은 수의 안테나로 구성된 그룹을 디코딩하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 코딩 및 디코딩 방법.
  7. 다수의 전송 안테나 및 수신 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 다중 안테나 시스템의 코딩 방법에 있어서,
    (b-1) 적어도 하나의 전송 안테나를 포함하는 전송 안테나 그룹에서 사용되 고, 최소주기를 갖는 vrSTBC를 구성하는 단계;
    (b-2) 상기 최소주기를 갖는 vrSTBC를 안테나축으로 1만큼 이동시키고, 상기 vrSTBC와 시간축으로 연결하는 단계; 및
    (b-3) 상기 (b-2) 단계를 (N-2)회 반복하여 코딩하는 단계를 포함하며,
    상기 N은 상기 다중 안테나 시스템에서 사용되는 전송 안테나의 수인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 코딩 방법.
  8. 제 7항의 방법에 의하여 코딩된 vrSTBC를 디코딩하는 방법에 있어서,
    상기 vrSTBC을 ZF-SIC 또는 MMSE-SIC 방식으로 디코딩하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 디코딩 방법.
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