KR20070015998A - 직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법 - Google Patents

직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070015998A
KR20070015998A KR20050070725A KR20050070725A KR20070015998A KR 20070015998 A KR20070015998 A KR 20070015998A KR 20050070725 A KR20050070725 A KR 20050070725A KR 20050070725 A KR20050070725 A KR 20050070725A KR 20070015998 A KR20070015998 A KR 20070015998A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
spreading
time
symbols
ofdm
Prior art date
Application number
KR20050070725A
Other languages
English (en)
Inventor
조면균
유철우
권종형
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR20050070725A priority Critical patent/KR20070015998A/ko
Priority to US11/497,583 priority patent/US20070036068A1/en
Priority to JP2006211300A priority patent/JP2007043715A/ja
Priority to EP20060016130 priority patent/EP1750387A1/en
Publication of KR20070015998A publication Critical patent/KR20070015998A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/7136—Arrangements for generation of hop frequencies, e.g. using a bank of frequency sources, using continuous tuning or using a transform
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0014—Three-dimensional division
    • H04L5/0016—Time-frequency-code
    • H04L5/0017—Time-frequency-code in which a distinct code is applied, as a temporal sequence, to each frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/12—Frequency diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H04L27/2605—Symbol extensions, e.g. Zero Tail, Unique Word [UW]
    • H04L27/2607—Cyclic extensions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627—Modulators
    • H04L27/2628—Inverse Fourier transform modulators, e.g. inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003—Two-dimensional division
    • H04L5/0005—Time-frequency
    • H04L5/0007—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT
    • H04L5/0012—Hopping in multicarrier systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0037—Inter-user or inter-terminal allocation
    • H04L5/0041—Frequency-non-contiguous
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H04L27/2605—Symbol extensions, e.g. Zero Tail, Unique Word [UW]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 직교주파수분할다중화-부호분할다중화 기반의 통신시스템의 송신기는 전송 심벌에 주파수 확산 계수를 곱하여 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 주파수확산 심벌을 출력하는 주파수 확산기, 상기 주파수 확산 심벌들을 미리 정해진 개수 만큼씩 임시 저장하기 위한, 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 버퍼들, 상기 버퍼들로부터 병렬로 출력되는 주파수확산 심벌들에 시간 확산 계수를 곱하여 주파수-시간 확산 심벌들을 출력하는 시간 확산기, 상기 시간 확산기로부터 출력되는 병렬의 주파수-시간 확산 심벌들에 고속 역푸리에 변환을 수행하여 OFDM 심벌을 출력하는 역푸리에 변환기, 상기 역푸리에 변환기로부터 출력되는 신호에 보호구간을 삽입하여 전송하는 보호구간 삽입기로 구성된다. 본 발명의 OFDM-CDM 시스템에서는 전송 신호에 주파수 영역과 시간 영역에서의 2차원 확산과 더불어 확산신호를 주파수 도약 시켜 OFDM 심벌에 매핑시킴으로써 어떠한 채널 환경에서도 완전 다이버시티 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 시변 채널 효과에 의한 잔여 이득도 얻을 수 있다.
주파수 다이버시티, 시간 다이버시티, 주파수 도약, 직교주파수분할 다중화

Description

직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원 확산기법 {2-DIMENTIONAL SPREADING METHOD FOR OFDM-CDM SYSTEM}
도 1은 종래의 OFDM-CDM 시스템의 다이버시티 기법을 설명하기 위한 그래프;
도 2는 종래의 OFDM-CDM 시스템에서의 주파수 인터리빙을 설명하기 위한 개념도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM 송신기의 구성을 보인 구조도;
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM을 위한 2차원 확산 기법을 설명하기 위한 개념도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM을 위한 확산 기법의 부호 다중화 과정을 설명하기 위한 도면;
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM CDM 시간 확산을 위한 주파수 도약 방법을 설명하기 위한 도면;
도 7은 불완전 다이버시티 상황에서의 본 발명의 2차원 확산 OFDM-CDM 시스템과 종래의 주파수 인터리빙 OFDM-CDM 시스템의 비트오류비(bit error rate: BER) 성능 비교 실험 결과를 보인 그래프; 그리고
도 8은 완전 다이버시티 상황에서의 본 발명의 2차원 확산 OFDM-CDM 시스템 과 종래의 주파수 인터리빙 OFDM-CDM 시스템의 비트오류비(bit error rate: BER) 성능 비교 실험 결과를 보인 그래프이다.
본 발명은 직교주파수다중화-부호분할다중화(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Code-Division Multiplexing: OFDM-CDM) 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDM-CDM 통신을 위한 2차원 확산 방법에 관한 것이다.
효율적인 스펙트럼 관리를 통한 시스템 용량을 증가시키고 링크 신뢰성을 제고하는 것은 차세대 무선통신 시스템을 위해 요구되는 중요한 과제이다. OFDM방식에 spread spectrum (대역확산기법)을 적용하는 방법은 주파수 다이버시티 이득을 획득함으로써 대역 효율의 희생 없이 링크 신뢰성을 개선할 수 있다는 장점 때문에 차세대 무선 통신 시스템에 적용이 일반화되어 있다. 이러한 시스템은 2종류가 있는데, 첫째는 다중부반송파 CDMA (MC-CDMA)이고 두 번째는 OFDM-CDM이다. 두 시스템의 차이는 전자는 사용자구분을 직교확산코드(orthogonal spreading code)로 하는 반면, 후자는 사용자구분을 위해 OFDMA처럼 서로 다른 주파수를 할당하고 동일사용자의 서로 다른 데이터의 구분은 직교확산코드를 이용한다는 것이다. 특히, OFDM-CDM은 여러 개의 부반송파에 동일한 사용자의 데이터를 동시에 전송하기 위해 부호 분할 기법(Code Division Multiplexing)을 사용하는 것을 특징으로 하며, 할 당받은 부반송파에 대해 주파수 인터리버를 이용하여 주파수상의 위치를 떨어뜨리면, 최대 가능 주파수 다이버시티를 보장하는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로, OFDM-CDM은 OFDMA처럼 좋은 채널을 가진 사용자에게 해당되는 부반송파를 할당하여 다중사용자 다이버시티(Multi-user diversity)를 얻을뿐 아니라 주파수 인터리버를 사용하여 MC-CDMA와 같은 주파수 다이버시티를 획득할 수 있는 유연성(Flexibility)이 크다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 OFDM-CDM 시스템의 다이버시티 기법을 설명하기 위한 그래프로서, 사용자들은 주파수분할다중화(Frequency Division Multiplexing: FDM)에 의해 다중화되고 각 사용자의 데이터는 부호분할다중화 방식으로 다중화된다. 도 1에서, 각 사용자는 4개의 부반송파로 구성되는 하나의 부채널을 할당 받고, 할당 받은 부채널을 통해 4개의 서로 다른 데이터를 부호분할 하여 전송한다.
도 2는 종래의 OFDM-CDM 시스템에서의 주파수 인터리빙을 설명하기 위한 개념도로서, 송신측에 주파수 인터리빙을 수행하여 신호를 전송하고 수신측에서 최소평균자승오류 결합(Minimum Mean Square Error Combiner: MMSEC) 기법으로 전송신호를 검출함으로써 다중 경로에 의한 페이딩을 극복한다. 그러나, 종래의 OFDM-CDM 시스템에서는 사용자가 증가하여 주파수 확산 계수가 각 사용자가 취할 수 있는 최대 성취 다이버시티 차수보다 작아지는 경우 OFDM-CDM 시스템에서 완전 주파수 다이버시티를 기대할 수 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 OFDM-CDM 시스템에서 채널 환경에 상관없이 다이버시티 이득을 최대화 할 수 있는 2차원 확산기법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 OFDM-CDM 시스템에서 개선된 2 차원 확산 기법과 더불어 신규의 주파수 도약 패턴을 이용함으로써 완전 주파수 다이버시티 이득 뿐만 아니라 시간 다이버시티 이득을 통해 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 OFDM-CDM 기법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일국면에 있어서, 직교주파수분할다중화-부호분할다중화 기반의 통신시스템의 송신기는 전송 심벌에 주파수 확산 계수를 곱하여 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 주파수확산 심벌을 출력하는 주파수 확산기, 상기 주파수 확산 심벌들을 미리 정해진 개수 만큼씩 임시 저장하기 위한, 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 버퍼들, 상기 버퍼들로부터 병렬로 출력되는 주파수확산 심벌들에 시간 확산 계수를 곱하여 주파수-시간 확산 심벌들을 출력하는 시간 확산기, 상기 시간 확산기로부터 출력되는 병렬의 주파수-시간 확산 심벌들에 고속 역푸리에 변환을 수행하여 OFDM 심벌을 출력하는 역푸리에 변환기, 상기 역푸리에 변환기로부터 출력되는 신호에 보호구간을 삽입하여 전송하는 보호구간 삽입기로 구성된다.
바람직하게는, 상기 시간 확산기는 상기 버퍼들 각각에 대응하여 각 버퍼로부터 출력되는 주파수 확산 심벌을 시간 영역에서 확산하는 시간 확산 모듈들로 구성된다.
바람직하게는, 상기 송신기는 상기 시간 확산기로부터 출력되는 주파수-시간 확산 심벌들에 대해 주파수 도약을 수행하는 주파수 도약기를 더욱 포함한다.
바람직하게는, 상기 시간 확산기는 상기 버퍼들 각각에 대응하여 각 버퍼로부터 출력되는 주파수 확산 심벌을 시간 영역에서 확산하는 시간 확산 모듈들과 상기 시간 확산 모듈들로부터 출력되는 주파수-시간 확산 심벌들에 대해 주파수 도약을 수행하는 주파수 도약기를 포함한다.
바람직하게는, 상기 시간 확산 계수는 시스템의 채널 대역폭을 상관 대역폭으로 나눈 값인 사용자별 최대 주파수 다이버시티 허용 차수를 상기 주파수 확산 계수로 나눈 값과 같거나 크게 설정된다.
바람직하게는, 상기 시간 확산 계수는 수학식
Figure 112005042731590-PAT00001
를 만족시키도록 설정되며, 여기서
Figure 112005042731590-PAT00002
은 시간 확산 계수,
Figure 112005042731590-PAT00003
은 주파수 확산 계수, 그리고
Figure 112005042731590-PAT00004
는 사용자별 최대 주파수 다이버시티 허용 차수이다.
본 발명의 다른 일 국면에 있어서,
직교주파수분할다중화-부호분할다중화 기반의 통신시스템을 위한 송신 방법은
전송 심벌에 주파수 확산 계수를 곱하여 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 주파수확산 심벌을 병렬로 출력하고,
상기 주파수확산 심벌들에 시간 확산 계수를 곱하여 주파수-시간 확산 심벌들을 출력하고, 상기 주파수-시간 확산 심벌들에 대해 고속 역푸리에 변환을 수행 하고, 상기 역푸리에 변환기로부터 출력되는 신호에 보호구간을 삽입하여 전송한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM을 위한 확산기법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
OFDM-CDM 시스템에서 전체 부반송파의 수
Figure 112005042731590-PAT00005
과 사용자의 수
Figure 112005042731590-PAT00006
가 설정되면, 각 사용자에게 할당될 부반송파의 수
Figure 112005042731590-PAT00007
은
Figure 112005042731590-PAT00008
가 된다. 따라서, 사용자의 수
Figure 112005042731590-PAT00009
가 증가하면,
Figure 112005042731590-PAT00010
은 주파수 다이버시티의 최대 허용 차수 보다 작아질 수도 있다. 상기 주파수 다이버시티 최대 허용 차수는 수학식 1과 같이 나타낸다.
Figure 112005042731590-PAT00011
Figure 112005042731590-PAT00012
,
여기서
Figure 112005042731590-PAT00013
,
Figure 112005042731590-PAT00014
, 및
Figure 112005042731590-PAT00015
은 각각 대역폭, 상관 대역폭, 그리고 다중경로 지연 확산을 나타낸다. 특히,
Figure 112005042731590-PAT00016
이 길면, 상관 대역폭
Figure 112005042731590-PAT00017
은 좁아지고 따라서 허용 주파수 다이버시티
Figure 112005042731590-PAT00018
는 증가하기 때문에 할당할 수 있는 부반송파의 수
Figure 112005042731590-PAT00019
로 완전 다이버시티를 기대하기가 어렵게 된다.
본 발명의 2차원 확산 방식에서는 이와 같이 확산 계수가 최대 주파수 다이버시티 차수 보다 작은 경우에 손실되는 다이버시티 효과, 즉, 잔여 다이버시티 (residual diversity)를 만회하여 완전 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM 송신기의 구조를 보인 구성도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM 송신기는 입력 데이터에 대해 채널 부호화를 수행하는 채널 부호기 (310), 상기 채널 부호기의 출력 신호 열에 대해 인터리빙을 수행하는 인터리버 (320), 상기 인터리버 (320)에 의해 인터리빙되어 출력되는 신호열을 심벌로 사상하는 심벌 사상기 (330), 상기 심벌 사상기(330)으로부터 출력되는 심벌 열에 주파수 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00020
를 곱하여 주파수 영역 확산을 수행하는 주파수 확산기 (340), 상기 주파수 확산기 (340)로부터 출력되는 주파수 확산 심벌들을 임시 저장하기 위한 크기가
Figure 112005042731590-PAT00021
인
Figure 112005042731590-PAT00022
개의 심벌 버퍼(350-1 ~ 350-L), 상기 심벌 버퍼(350-1 ~ 350-L) 각각에 대응해 각 버퍼로부터 출력되는 심벌에 시간확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00023
를 곱하여 시간 영역 확산을 수행하는 시간 확산기 (360-1 ~ 360-L), 상기 시간 확산기들 (360-1 ~ 360-L) 로부터 출력되는 시간 확산 심벌들에 대해 주파수 도약을 수행하는 주파수 도약 유닛 (370), 상기 주파수 도약 유닛 (370)로부터 출력되는 병렬의 주파수 도약 심벌들에 대해 역푸리에 변환을 수행하여 OFDM 심벌을 출력하는 역푸리에 변환기 (380), 상기 역푸리에 변환기(380)로부터 출력되는 OFDM 심벌에 보호구간 (cyclic prefix: CP)를 삽입하여 전송하는 CP 삽입기 (390)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 OFDM-CDM 시스템에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 확산 기법을 설명한다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM을 위한 2차원 확산 기법을 설명하기 위한 개념도로서, OFDM-CDM 에 시간 확산을 적용함으로써 완전 다이버시티를 위한 충분한 수의 부반송파를 확보한다.
예를 들어, 사용자 별 최대 주파수 다이버시티 허용 차수
Figure 112005042731590-PAT00024
가 8이고, 전체 부반송파의 수
Figure 112005042731590-PAT00025
이 16, 그리고 사용자의 수
Figure 112005042731590-PAT00026
가 8인 경우, 각 사용자에게 할당되는 부반송파의 수
Figure 112005042731590-PAT00027
은 2가 된다. 그러나 사용자 별 최대 주파수 다이버시티 허용 차수
Figure 112005042731590-PAT00028
가 8임에도 불구하고 2 개의 부반송파 밖에 할당할 수 없으므로 활용되지 않는 잔여 다이버시티(residual diversity)가 발생한다. 이 경우, 본 실시예에서는 크기가 4 인 시간 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00029
을 각 사용자에게 할당된 2 개의 부반송파에 곱하여 시간 확산을 수행함으로써 잔여 다이버시티를 활용한 완전 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
상기 시간 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00030
의 크기는 각 사용자 별 부반송파의 수
Figure 112005042731590-PAT00031
와 곱한 값
Figure 112005042731590-PAT00032
이 최대 주파수 다이버시티 허용 차수
Figure 112005042731590-PAT00033
와 같거나 큰 것이 바람직하며
Figure 112005042731590-PAT00034
인 경우 추가의 다이버시티 이득도 기대할 수 있다.
Figure 112005042731590-PAT00035
번째 사용자로부터의 OFDM-CDM 심볼 스트림은 크기가
Figure 112005042731590-PAT00036
인
Figure 112005042731590-PAT00037
개의 심볼 레지스터들에 버퍼링 되고
Figure 112005042731590-PAT00038
번째 부반송파의
Figure 112005042731590-PAT00039
번째 사용자의 연속하는
Figure 112005042731590-PAT00040
개의 전송 OFDM-CDM 심볼들은 시간 영역 확산 부호 행렬
Figure 112005042731590-PAT00041
로 다중화된다. 이와 같은 방법으로 송신기는 시간 확산 동작을 수행한다.
Figure 112005042731590-PAT00042
번째 사용자의
Figure 112005042731590-PAT00043
번째 부반송파의 시간확산 출력은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005042731590-PAT00044
여기서
Figure 112005042731590-PAT00045
는
Figure 112005042731590-PAT00046
번째 사용자의
Figure 112005042731590-PAT00047
번째 부반송파를 통해 전송되는
Figure 112005042731590-PAT00048
개의 버퍼링된 데이터를 나타내는 행 벡터이고,
Figure 112005042731590-PAT00049
은 상기 행 벡터의 시간 인덱스이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM-CDM을 위한 확산 기법의 부호 다중화 과정을 설명하기 위한 도면으로,
Figure 112005042731590-PAT00050
데이터 심볼이 시간과 주파수 영역에서 부호다중화 되어
Figure 112005042731590-PAT00051
개의 연속된 OFDM 심벌을 통해 전송된다.
시간 확산 후, 시간 확산된 신호들은 할당된 부반송파에 매핑 된다. 주파수 매핑 동작에 대한
Figure 112005042731590-PAT00052
번째 사용자의 입력 벡터는 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112005042731590-PAT00053
Figure 112005042731590-PAT00054
,
여기서
Figure 112005042731590-PAT00055
는
Figure 112005042731590-PAT00056
번째 OFDM 심볼에서
Figure 112005042731590-PAT00057
번째 사용자의
Figure 112005042731590-PAT00058
번째 부반송파의 전송 심볼 요소이다.
본 발명에서는 시간 확산 신호를 위한 두 가지 주파수 매핑 방식이 이용된다. 하나의 전송 심벌 그룹에서
Figure 112005042731590-PAT00059
개의 연속된 OFDM 심벌을 고려하면, 주파수 고정 매핑 (frequency-fixed mapping: FF) 방식에서 m 번째 OFDM 심벌에서 i 번째 사용자의
Figure 112005042731590-PAT00060
번째 전송 부반송파 인덱스 (SI)는 수학식 4와 같이 주어진다.
Figure 112005042731590-PAT00061
한편, 주파수 도약 (frequency-hopped :FH) 매핑 방식에서 전송 부반송파 인덱스는 수학식 5와 같이 할당된다.
Figure 112005042731590-PAT00062
여기서
Figure 112005042731590-PAT00063
,
Figure 112005042731590-PAT00064
,
Figure 112005042731590-PAT00065
, 그리고 mod 는 모듈로 N 연산을 나타낸다.
그러나, 느린 시변 채널에서 주파수 고정 시간 확산 (FF-TS) 방식으로는, 시간 확산 심벌들이 거의 동일한 채널 응답을 겪기 때문에, 약간의 시간 다이버시티 이득 만을 얻을 수 있다. 반면, 주파수 도약 시간 확산 (FH-TS) 방식은 느린 패이딩에서의 시간 다이버시티 이득은 물론 잔여 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 이는 주파수 도약 매핑 방식에서 시간 확산된 부반송파들은 강제로 서로 다른 채널 특성을 겪기 때문이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM CDM 시간 확산을 위한 주파수 도약 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 주파수 영역에서 확산될 부반송파들은 가능한 한 먼 거리, 즉,
Figure 112005042731590-PAT00066
로 할당되는 한편, 시간 영역에서 확산될 부반송파는 시간 인덱스 n에서
Figure 112005042731590-PAT00067
의 스텝 사이즈 만큼씩
Figure 112005042731590-PAT00068
까지 오른쪽으로 도약한다. 주파수 도약 매핑은 할당된 부반송파들이 철저하게 주파수 선택적 채널 특성을 갖도록 하여 주어진 사용자 별 부반송파의 수
Figure 112005042731590-PAT00069
로
Figure 112005042731590-PAT00070
의 주파수 다이버시티를 보장한다.
완전 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서, 시간 영역 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00071
는 수학식 6과 같이 설정되어야 한다.
Figure 112005042731590-PAT00072
Figure 112005042731590-PAT00073
,
여기서
Figure 112005042731590-PAT00074
는 OFDM 시스템의 톤간 거리이다. 본 실시예에서는 확산 부호로 월시-하다마드 부호 (Walsh-Hadamard code)가 적용되며, 따라서
Figure 112005042731590-PAT00075
는 2의 거듭제곱이 되어야 한다.
이와 같이
Figure 112005042731590-PAT00076
부반송파 상에서 데이터 심벌의 2차원 확산을 통해 최대 성취 다이버시티 차수
Figure 112005042731590-PAT00077
보다 충분히 큰 수의 부반송파를 얻을 수 있다. 시간 영역 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00078
을 수학식 6과 같이 설정함으로써, 고속 패이딩 채널에서 시간 다이버시티는 물론 최대 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며, 실제 구현 시 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00079
의 크기는
Figure 112005042731590-PAT00080
를 얻을 수 있는 최소값으로 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 하나의 심벌 그룹을 위한 주파수 도약의 출력 벡터는 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005042731590-PAT00081
여기서
Figure 112005042731590-PAT00082
이다. 주파수 도약이 수행된 신호는 고속역푸리에변환(IFFT)을 거쳐 보호구간 (guard interval: GI)이 삽입되어 전송된다.
도 7과 도 8은 본 발명의 2차원 확산 OFDM-CDM 시스템과 종래의 주파수 인터리빙 OFDM-CDM 시스템의 비트오류비(bit error rate: BER) 성능 비교 실험 결과를 보인 그래프들이다.
실험은 부반송파의 수가 512, 보호구간이 32, 그리고 2MHz 대역폭을 가진 하향링크 OFDM-CDM 을 기반으로 서로 다른 이동 환경을 반영하기 위해 10 개의 다중 경로를 가진 레일리 패이딩 채널과 다양한 도플러 주파수를 고려하여 수행되었다. 최대 성취 가능 주파수다이버시티 차수를 10으로 하고, 완전 주파수 다이버시티와 불완전 주파수 다이버시티 환경을 위해 주파수 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00083
을 16과 4로 설정하였다. 다중화된 데이터 간의 직교성을 보장하면서 다이버시티를 확보하기 위해 수신기에 최소 평균 자승 오류 결합 (minimum mean square error combining: MMSEC) 방식을 적용하였다. 채널 부호로는 메모리 크기가 3이고 부호율이 R=1/2인 컨볼루션널 부호를 사용하였으며
Figure 112005042731590-PAT00084
의 사용자가 존재하며 각 사용자에 대해 동일한 데이터율이 적용됨을 가정한다.
도 7은 BER=10-3을 얻기 위해 주파수 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00085
이 4일 때, 다시 말해 불완전 다이버시티 상황에서, 본 발명의 2차원 확산 OFDM-CDM 기법들과 종래의 주파수 인터리빙 OFDM-CDM 기법의 신호대잡음비(SNR)를 비교한 그래프이다.
실험은 본 발명의 시간 확산의 효과를 측정하기 위해 이동 속도에 변화를 주면서 수행되었다. 본 발명에 따른 2차원 확산 OFDM-CDM 기법들의 시간 확산 계수
Figure 112005042731590-PAT00086
는 4로 설정되었다. 본 발명에 따른 FH-TS 기반의 OFDM-CDM 기법의 경우 시변 채널에서 FF-TS 기반의 OFDM-CDM 기법과 종래의 OFDM-CDM 기법에 대해 적어도 3dB의 이득이 있음을 알 수 있다. 그 이유는 본 발명의 FH-TS 기반의 OFDM-CDM 기법의 경우 시간 확산된 부반송파들이 강제로 서로 다른 채널 특성을 겪기 때문이다.
한편, FF-TS 기반의 OFDM-CDM 기법과 종래의 채널 부호화기반의 OFDM-CDM 기법도 모두 이동 속도가 증가함에 따라 채널 부호화에 의해 증가하는 시간 다이버시티로 인해 이득을 얻는 것을 알 수 있다. FH-TS 기반의 OFDM-CDM 기법은 고속에서도 HF 매핑에 의해 시간 다이버시티와 더불어 잔여 주파수 다이버시티를 얻을 수 있기 때문에 종래의 OFDM-CDM 기법은 물론 FF-TS 기반 OFDM-CDM 기법보다 우수한 성능을 보이고 있다.
도 8은 BER=10-3을 얻기 위해
Figure 112005042731590-PAT00087
이 16일 때, 다시 말해 완전 다이버시티 상황에서 본 발명의 2차원 확산 OFDM-CDM 시스템과 종래의 주파수 인터리빙 OFDM-CDM 시스템의 신호대잡음비를 비교한 그래프이다.
이 경우 주파수 확산 계수가 최대 주파수 다이버시티 차수 (
Figure 112005042731590-PAT00088
)를 얻기에 충분하기 때문에 잔여 주파수 다이버시티 이득을 위한 여지가 없다. 따라서, 이동이 없는 상황에서 본 발명의 2차원 확산 OFDM-CDM 기법들과 종래의 수파수 인터리빙 OFDM-CDM 기법은 거의 동일한 성능을 보인다. 이동 속도가 증가함에 따라 본 발명의 2차원 OFDM-CDM 기법들은 2차원 결합에 의해 종래의 OFDM-CDM 기법에 대해 약간의 이득을 보이고 있다. 도 7에서와는 달리, 충분한 주파수 확산 계수에 의해 완전 주파수 다이버시티를 얻을 수 있으며 이 경우 잔여 주파수 다이버시티를 얻기 위한 주파수 도약이 효과를 내지 못하기 때문에, 본 발명의 FH-TS 기반의 OFDM-CDM 기법은 FF-TS 기반의 OFDM-CDM 기법에 대해 거의 이득이 없다.
그러나, 사용자의 수가 증가함에 따라,
Figure 112005042731590-PAT00089
은 최대 주파수 다이버시티 차수
Figure 112005042731590-PAT00090
보다 작은 값으로 선택되기 때문에 잔여 주파수 다이버시티를 얻기 위해서는 FH-TS 방식이 요구된다.
도 7과 도 8의 실험 결과는 본 발명의 FH-TS 기반의 OFDM-CDM 기법이 주파수 확산 계수가 충분히 확보 되거나 그렇지 않은 모든 경우에서 종래의 OFDM-CDM 기법에 비해 월등함 성능향상을 보여주고 있다.
다시 말해, 본 발명의 FH-TS 기반의 OFDM-CDM 은 채널환경에 관계없이 주파수 도약 시간 확산을 적용함으로써 완전 주파수-시간 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 OFDM-CDM 기법에서는 전송 신호에 대해 주파수 확산과 더불어 시간 확산을 적용하여 부반송파의 수가 최대 주파수 다이버시티 허용 차수 보다 작은 상황에서도 완전 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 OFDM-CDM 기법에서는 주파수 영역과 시간 영역에서 확산된 신호를 미리 정해진 주파수 도약 패턴에 따라 OFDM 심벌 상에 매핑 시킴으로써 완전 다이버시티 이득은 물론 시변 채널 효과에 의한 이득도 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. 직교주파수분할다중화-부호분할다중화 기반의 통신시스템에 있어서,
    전송 심벌에 주파수 확산 계수를 곱하여 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 주파수확산 심벌을 출력하는 주파수 확산기;
    상기 주파수 확산 심벌들을 미리 정해진 개수 만큼씩 임시 저장하기 위한, 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 버퍼들;
    상기 버퍼들로부터 병렬로 출력되는 주파수확산 심벌들에 시간 확산 계수를 곱하여 주파수-시간 확산 심벌들을 출력하는 시간 확산기;
    상기 시간 확산기로부터 출력되는 병렬의 주파수-시간 확산 심벌들에 고속 역푸리에 변환을 수행하여 OFDM 심벌을 출력하는 역푸리에 변환기;
    상기 역푸리에 변환기로부터 출력되는 신호에 보호구간을 삽입하여 전송하는 보호구간 삽입기로 구성되는 송신기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 시간 확산기는 상기 버퍼들 각각에 대응하여 각 버퍼로부터 출력되는 주파수 확산 심벌을 시간 영역에서 확산하는 시간 확산 모듈들로 구성되는 것을 특징으로 하는 송신기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 시간 확산기로부터 출력되는 주파수-시간 확산 심벌들에 대해 주파수 도약을 수행하는 주파수 도약기를 더욱 포함하는 송신기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 시간 확산기는:
    상기 버퍼들 각각에 대응하여 각 버퍼로부터 출력되는 주파수 확산 심벌을 시간 영역에서 확산하는 시간 확산 모듈들과;
    상기 시간 확산 모듈들로부터 출력되는 주파수-시간 확산 심벌들에 대해 주파수 도약을 수행하는 주파수 도약기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 시간 확산 계수는 시스템의 채널 대역폭을 상관 대역폭으로 나눈 값인 사용자별 최대 주파수 다이버시티 허용 차수를 상기 주파수 확산 계수로 나눈 값과 같거나 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 송신기.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 시간 확산 계수는 수학식
    Figure 112005042731590-PAT00091
    를 만족시키도록 설정되며, 여기서
    Figure 112005042731590-PAT00092
    은 시간 확산 계수,
    Figure 112005042731590-PAT00093
    은 주파수 확산 계수, 그리고
    Figure 112005042731590-PAT00094
    는 사용자별 최대 주파수 다이버시티 허용 차수인 것을 특징으로 하는 송신기.
  7. 직교주파수분할다중화-부호분할다중화 기반의 통신시스템에 있어서,
    전송 심벌에 주파수 확산 계수를 곱하여 상기 주파수 확산 계수의 크기에 대응하는 수의 주파수확산 심벌을 병렬로 출력하고;
    상기 주파수확산 심벌들에 시간 확산 계수를 곱하여 주파수-시간 확산 심벌들을 출력하고;
    상기 주파수-시간 확산 심벌들에 대해 고속 역푸리에 변환을 수행하고;
    상기 역푸리에 변환기로부터 출력되는 신호에 보호구간을 삽입하여 전송하는 송신 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 주파수-시간 확산 심벌들에 대해 역푸리에 변환을 하기 전에 주파수 도약을 수행하는 것을 더욱 포함하는 송신방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 시간 확산 계수는 최대 주파수 다이버시티 허용 차수를 상기 주파수 확산 계수로 나눈 값과 같거나 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 최대 주파수 다이버시티 허용 차수는 시스템의 채널 대역폭을 상관 대역폭으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 시간 확산 계수는
    Figure 112005042731590-PAT00095
    (
    Figure 112005042731590-PAT00096
    은 시간 확산 계수,
    Figure 112005042731590-PAT00097
    은 주파수 확산 계수, 그리고
    Figure 112005042731590-PAT00098
    는 사용자별 최대 주파수 다이버시티 허용 차수)를 만족시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
KR20050070725A 2005-08-02 2005-08-02 직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법 KR20070015998A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050070725A KR20070015998A (ko) 2005-08-02 2005-08-02 직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법
US11/497,583 US20070036068A1 (en) 2005-08-02 2006-08-02 Two-dimensional spreading method for an OFDM-CDM system
JP2006211300A JP2007043715A (ja) 2005-08-02 2006-08-02 Ｏｆｄｍ−ｃｄｍシステムのための２次元拡散方式
EP20060016130 EP1750387A1 (en) 2005-08-02 2006-08-02 Two-dimensional spreading method for an OFDM-CDM system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050070725A KR20070015998A (ko) 2005-08-02 2005-08-02 직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070015998A true KR20070015998A (ko) 2007-02-07

Family

ID=37401512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20050070725A KR20070015998A (ko) 2005-08-02 2005-08-02 직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070036068A1 (ko)
EP (1) EP1750387A1 (ko)
JP (1) JP2007043715A (ko)
KR (1) KR20070015998A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230099382A (ko) * 2021-12-27 2023-07-04 주식회사 비케이랩 무선 송수신 방법 및 장치

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8787143B2 (en) * 2006-11-01 2014-07-22 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for hybrid FDM-CDM structure for single carrier based control channels
KR101350134B1 (ko) * 2007-04-26 2014-01-08 엘지전자 주식회사 기준신호 전송 방법
US8503375B2 (en) 2007-08-13 2013-08-06 Qualcomm Incorporated Coding and multiplexing of control information in a wireless communication system
KR100925440B1 (ko) * 2008-01-28 2009-11-06 엘지전자 주식회사 물리 하이브리드 ａｒｑ 지시 채널 할당 방법
CN101674101B (zh) * 2008-09-08 2013-06-05 中兴通讯股份有限公司 一种宽带码分多址系统的多径合并数据存储方法和装置
KR101629298B1 (ko) 2008-10-30 2016-06-10 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 제어 신호를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치
US9172513B2 (en) 2010-10-11 2015-10-27 Qualcomm Incorporated Resource assignments for uplink control channel
US11271691B2 (en) 2018-07-09 2022-03-08 Huawei Technologies Canada Co. Ltd. Dynamic spectrum spreading of data symbols for multiple access transmission
JP7043644B1 (ja) 2021-02-26 2022-03-29 株式会社光電製作所 通信システム
CN113098557B (zh) * 2021-06-10 2021-09-07 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 一种基于数据帧进行数据协商的方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1364358A (zh) * 2000-03-17 2002-08-14 松下电器产业株式会社 无线通信装置和无线通信方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230099382A (ko) * 2021-12-27 2023-07-04 주식회사 비케이랩 무선 송수신 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20070036068A1 (en) 2007-02-15
EP1750387A1 (en) 2007-02-07
JP2007043715A (ja) 2007-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070015998A (ko) 직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법
KR101350134B1 (ko) 기준신호 전송 방법
KR101052438B1 (ko) 코드 분할 다중 액세스 및 단일 반송파 주파수 분할 다중 액세스 전송들을 멀티플렉싱하기 위한 방법 및 장치
KR100740448B1 (ko) Ｏｆｄｍ 통신 시스템
KR100951033B1 (ko) 무선통신 시스템에서 제어신호 전송방법
US8345790B2 (en) Method and apparatus for transmission within a multi-carrier communication system
KR101533457B1 (ko) 무선통신 시스템에서 제어신호 전송방법
US7616608B2 (en) OFDM-CDMA transmission device and OFDM-CDMA transmission method
KR101107631B1 (ko) 다중입출력 채널상의 코드분할다중접속 통신을 위한 송출
CN101606338A (zh) 单载波频分多址系统中发送和接收控制信息的方法和装置
WO2006037835A1 (en) Block modulation
CN101340273B (zh) 多址接入方法、装置及系统
CN101577968B (zh) 一种获取下行信道信息的方法、系统和装置
KR20090056777A (ko) 무선통신 시스템에서 ａｃｋ／ｎａｃｋ 신호 전송방법
WO2009043311A1 (fr) Procédé et appareil d'étalement de fréquence temporelle dans un système ofdma
KR20050075242A (ko) 주파수 인터리빙 ｍｃ-ｃｄｍａ 시스템에서의 파일럿 채널기반의 채널추정방법
KR20060064478A (ko) 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법
Sohl et al. Comparison of localized, interleaved and block-interleaved FDMA in terms of pilot multiplexing and channel estimation
JP2005513873A (ja) マルチキャリア伝送の方法および装置
KR101122314B1 (ko) 다중 사용자 ｍｉｍｏ ｍｃ-ｃｄｍａ 시스템에서의 하향 링크 데이터 수신 방법 및 그 장치
KR102114796B1 (ko) Syan 기반의 다중 사용자를 고려한 무선 통신 시스템 및 그 방법
Khrwat et al. Reduced complexity and improved performance receiver for downlink MIMO MC-CDMA systems
CN101167269A (zh) 正交频分多址系统中的自适应数据复用方法及其发送/接收装置
WO2008029704A1 (fr) Dispositif de transmission, dispositif de réception, système de communication, et procédé de communication
Kurnaz et al. Investigating MC-CDMA system performance using measurement-based channel models

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application