KR20070070279A - 일반화된 회귀적인 시공간 트렐리스 코드 인코더 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 다중 안테나 무선 통신 시스템의 내부 인코더를 2단 RSC 블록을 이용하여 구성하여 시스테메틱 코드를 사용하도록 함으로써, 송신 시스템의 회로의 복잡도를 증가시키지 않으면서 전송에 있어서의 다이버시티 이득과 코딩 이득을 높일 수 있는 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 STTC에서 다수의 병렬 2단 RSC(Recursive Systematic Convolutional codes)를 콤포넌트 코드로 사용하여 입력 데이터와 출력 데이터의 비율을 (n-1)/n이 되도록 하는 일반화된 RSTTC 인코더를 제안하며, 그에 따라, 송신 시스템의 내부 인코더를 2단 RSC 블록을 이용하여 구성하여 시스테메틱 코드를 사용하도록 함으로써, 송신 시스템의 복잡도를 증가시키지 않으면서 전송에 있어서의 다이버시티 이득과 코딩 이득을 높일 수 있으며, 각각의 RSC 블록에 대해 입력되는 입력 데이터의 크기에 대한 유연성을 부여하고, 송신 시스템의 내부 인코더에서 전송 데이터율을 높일 수 있음.

STTC, LSTC, RSTTC, 다중 안테나 통신, RSC

Description

일반화된 회귀적인 시공간 트렐리스 코드 인코더{Generalized Recursive Space-Time Trellis Code Encoder}

도 1 은 일반적인 송신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면.

도 2 는 일반적인 송신 시스템에서 내부 인코더로 사용되는 통상의 회귀적인(Recursive) STTC 인코더에 대한 상세 구성도.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 일실시예 구성도.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 일반화된 RSTTC 인코더에 포함된 RSC에 관한 일실시예 상세 구성도.

도 5a 내지 도 5b 는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 안테나를 가진 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더에 대한 일실시예 구성도.

도 6 은 본 발명에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 입력이 최소인 경우의 성능 향상을 도시한 예시도.

도 7 은 본 발명에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 입력이 최대인 경우의 성능 향상을 도시한 예시도.

본 발명은 다중 안테나 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 시공간 트렐리스 코드(STTC: Space-Time Trellis Code, 이하 "STTC"라 칭하기로 한다)를 사용하는 다중 안테나 무선 통신 시스템에 관한 것이다.

무선 통신 시스템(Mobile Telecommunication System)이 급속히 발전해 나가고, 무선 통신 시스템에서 서비스하는 데이터량이 급속하게 증가함에 따라 보다 고속의 데이터를 전송하기 위한 3세대 이동 통신 시스템이 개발되었다. 이런 3세대 이동 통신 시스템은 유럽은 기지국간 비동기방식인 광대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA: Wideband-Code Division Multiple Access) 방식을, 북미는 기지국간 동기방식인 CDMA(Code Division Multiple Access, 이하 "CDMA"라 칭하기로 한다)-2000 방식을 무선 접속 규격으로 표준화되어 있으며, 통상적으로 한 기지국을 통해 다수개의 단말기(MS: Mobile Station)들이 교신하는 형태로 구성된다. 그런데, 무선 통신 시스템에서 고속 데이터를 전송하는 경우에는 무선 채널 상에서 발생하는 페이딩(Fading) 현상에 의해 수신 신호의 위상이 왜곡되는 문제가 발생한다. 이와 같은 페이딩은 수신 신호의 진폭을 수 dB에서 수십 dB까지 감소시키기 때문에, 이렇게 페이딩 현상에 의해 왜곡된 수신 신호의 위상을 수신 데이터의 복조시 보상하지 않을 경우, 송신측에서 송신한 송신 데이터와는 다른 정보를 수신하는 것으로 인식하는 정보 오류의 원인이 되어 무선 통신 서비스의 품질을 저하시키게 되는 원인이 된다.

따라서 무선 통신 시스템에서 고속 데이터를 서비스 품질 저하 없이 송신하기 위해서는 페이딩을 극복해야만 하고, 이런 페이딩을 극복하기 위해서 여러 가지 방법의 다이버시티(Diversity) 기법이 사용된다.

일반적으로 CDMA 방식에서는 채널의 지연 확산(delay spread)을 이용해 다이버시티 수신하는 레이크(Rake) 수신기를 채택하고 있다. 레이크 수신기는 다중 경로(multi-path) 신호를 수신하기 위한 수신 다이버시티가 적용되고 있지만, 전술한 지연 확산을 이용하는 다이버시티 기법을 적용한 레이크 수신기는 지연 확산이 설정치보다 작은 경우 동작하지 않는 문제점이 있다. 또한, 인터리빙(Interleaving)과 코딩(Coding)을 이용하는 시간 다이버시티(Time diversity) 기법은 도플러 확산(Doppler spread) 채널에서 사용된다. 하지만, 시간 다이버시티 방식은 저속 도플러 확산 채널에서는 이용하는 것이 힘들다는 문제점이 있다.

그러므로 실내 채널과 같이 지연 확산이 작은 채널과, 보행자 채널과 같이 도플러 확산이 저속인 채널에서는 페이딩을 극복하기 위해 공간 다이버시티(Space Diversity) 기법이 사용된다. 공간 다이버시티는 두 개 이상의 송수신 안테나를 이용하는 다이버시티 기법이다. 즉, 한 개의 송신 안테나를 통해 송신된 신호가 페이딩으로 인해 그 신호 크기가 감소할 경우, 나머지 송신 안테나를 통해 송신된 신호를 수신하는 기법이다. 따라서 공간 다이버시티는 수신 안테나를 이용하는 수신안테나 다이버시티 기법과 송신 안테나를 이용하는 송신 다이버시티 기법으로 분류할 수 있다. 그러나, 수신안테나 다이버시티 기법의 경우 단말기에 적용하므로 단말기 의 크기와 비용 측면에서 다수개의 수신 안테나를 설치하기 힘들기 때문에, 기지국에 다수개의 송신 안테나를 설치하는 송신 다이버시티 기법을 사용하는 것이 권장된다.

특히, 4세대(4G) 이동 통신 시스템에서는 10Mbps 내지 150Mbps 정도의 정보 송신 속도를 기대하고 있으며, 오류율(error rate)은 음성의 경우 비트 에러율(BER: Bit Error Rate, 이하 "BER"이라 칭하기로 한다) 10^-3, 데이터의 경우 BER 10^-6, 영상(image)의 경우 BER 10^-9 정도를 요구하고 있다.

STTC는 다중 안테나 기술과 채널 부호화 기술이 결합된 것으로서, 무선 MIMO 채널에서 데이터율(data rate)과 신뢰도(reliability)의 혁신적인 개선을 가져오는 기술이다. 특히 STTC는 송신기 송신 신호의 시공간 차원을 확장함으로써 수신기 시공간 다이버시티 이득을 얻게 되는 것이며, 부가적인 대역폭(bandwidth) 필요없이 코딩 이득(coding gain)을 얻을 수 있어서 채널 용량에 있어서도 큰 개선이 있다. 따라서, 송신 다이버시티 기법을 적용함에 있어 STTC를 사용하게 된다. 그리고 송신 다이버시티 기법을 적용함에 있어 STTC를 사용하는 경우, 다수개의 송신 안테나들을 사용함에 따라 페이딩 채널(fading channel)에 의해 생기는 채널 이득(channel gain)의 저하에 대응하는 다이버시티 이득(diversity gain)과 송신 전력을 증폭시킨 효과를 가지는 코딩 이득(coding gain)을 얻게 된다.

이와 같이 STTC를 사용하여 신호를 송신하는 방식은 Vahid Tarokh와, N. Seshadri와, A. Calderbank가 1998년 제안한 IEEE 문서 "Space time codes for high data rate wireless communication: Performance criterion and code construction,"에 기재되어 있다(Vahid Tarokh, N. Seshadri, and A. Calderbank, "Space time codes for high data rate wireless communication: Performance criterion and code construction," IEEE Trans. on Info. Theory, pp. 744-765, Vol. 44, No. 2, March 1998).에서 개시하고 있다.

한편, "Gulati" 와 "Narayanan"에 의해 제안된 회귀적인(Recursive) STTC는 좋은 인터리빙 게인을 제공함으로써 좋은 내부 코드가 될 수 있어서 내부 코딩을 위한 인코더로 사용된다. 이와 같은 RSTTC는 다수의 병렬 회귀적 컨벌루젼 코드들로 구성된다.

그리고 RSTTC는 다른 채널 코드들과 직렬 연결을 하는데, RS 코드들이나 컨벌루젼 코드와 같은 전형적인 채널 코드를 외부 코드로써 사용하고, RSTTC를 내부 코드로 사용해서 다이버시티 게인과 인터리빙 게인을 모두 얻을 수 있다.

도 1 은 일반적인 송신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 송신 시스템은 전송을 위한 데이터 비트(u)를 입력받아 채널 코딩 또는 컨벌루젼 코딩의 외부 인코딩을 수행하는 외부 인코더(11), 외부 인코더(11)를 통해 인코딩된 데이터를 인터리빙하는 인터리버(12) 및 인터리버(12)에서 인터리빙된 데이터 비트(a)를 입력받아 전송을 위하여 RSTTC 방식으로 내부 인코딩을 수행하는 내부 인코더(13)를 포함한다.

도 2 는 일반적인 송신 시스템에서 내부 인코더로 사용되는 통상의 회귀적인(Recursive) STTC 인코더에 대한 상세 구성도이다.

일반적인 송신 시스템에서의 내부 인코더(13)는 통상의 회귀적인(Recursive) STTC 인코더를 사용한다. 이와같은 통상의 회귀적인(Recursive) STTC 인코더에 대해 도 2를 참조하여 설명하면, 통상의 회귀적인(Recursive) STTC 인코더는 인터리버(12)에서 인터리빙된 데이터 비트(a)를 a₁ 내지 a_b 의 병렬 데이터 비트로 입력받아 각각의 입력된 데이터 비트(a₁ 내지 a_b)를 기입력된 데이터 비트의 순차적인 지연값과 결합하도록 하는 결합기(201-1 내지 201-b), 순차적으로 지연하여 출력하기 위한 소정의 수의 지연기(202-11 내지 202-1v 또는 202-b1 내지 202-bv), 결합기(201-1 내지 201-b) 및 각각의 지연기(202-11 내지 202-1v)의 출력을 매핑하여 각각의 안테나로 전달하기 위한 매핑분배기(203) 및 각각의 안테나로 매핑되어 전달된 신호를 변조하는 변조기(204-1 내지 204-N)를 포함한다. 특히 각각의 지연기(202-11 내지 202-1v)의 출력을 궤환시켜 다음 입력 데이터 비트와 결합하도록 결합기(201-1 내지 201-b)로 전달하도록 제어한다.

상기의 구성을 이용한 동작을 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다. 우선 입력된 데이터 비트(a₁)를 통해 설명하기로 한다.

데이터 비트(a₁)가 입력되면 앞서 입력된 데이터 비트들의 순차적인 지연값들(b₁₁ 내지 b_1,v1)을 결합기(201-1)을 통해 결합시킨다. 그리고 결합기(201-1)의 출력을 매핑분배기(203)와 제 1 지연기(202-11)로 전달한다, 그리고 제 1 지연기(202-11)를 통해 지연하고 그 지연된 출력(b_1,1)을 매핑분배기(203), 다음 지연기인 제 2 지연기(202-12)와 결합기(201-1)로 출력한다. 이후의 지연기(202-12 내지 202-1v)의 출력 경로는 제 1 지연기(202-11)의 출력 경로와 같다. 즉 각각의 지연기(202-11 내지 202-1v)의 출력 경로는 매핑분배기(203), 결합기(201-1) 및 각각의 지연기의 후위 지연기로 이루어진다.

그리고 결합기(201-1)의 출력과 각각의 지연기(202-11 내지 202-1v)의 출력(b₁₁ 내지 b_1,v1)을 입력받은 매핑분배기(203)는 각각의 입력 신호를 N 개의 안테나 별로 분배하여 출력한다. 그리고 매핑분배기(203)에서 출력된 신호들은 변조기(204-1 내지 204-N)를 통해 변조되어 각각의 안테나로 입력된다.

도 2 에 도시된 일반적인 회귀적인(Recursive) STTC 인코더는 SCSTC에 이용되는 경우 좋은 인터리빙 게인을 얻을 수 있어 내부 인코더로써 사용이 된다. 그 밖에도 내부 인코더로써 LSTC(Layerd Space-Time Code)가 사용이 된다.

그런데 이와 같은 종래의 내부 인코더를 사용하게 되면, LSTC의 경우는 낮은 다이버시티 이득이 발생할 뿐이며, 특히 코딩 이득은 전혀 없게 된다. 또한 높은 분광 효율(Spectral Efficiency)을 가지기 때문에 낮은 에러 보정 성능을 보이게 되는 문제점이 발생한다.

또한 도 2에 도시된 RSTTC 인코더를 내부 인코더로 사용하는 경우에는, b bits/s(도 2의 예에서)로 그 전송 데이터율이 제한되는 문제점이 있다. 또한 도 2와 같은 전형적인 RSTTC 인코딩을 하는 경우, 각각의 비트별로 직렬로 연결되어 순차적인 지연부를 통해 전송 데이터를 만들어 내기 때문에 그 구성의 설계 및 적용 이 매우 복잡해지는 문제점이 있다. 즉, 각각의 병렬 신호에 대해 모두 다수의 지연기를 통해 신호를 분리하고 그를 코딩하기 때문에 그 구성의 디자인이나 적용이 매우 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다중 안테나 무선 통신 시스템의 내부 인코더를 2단 RSC 블록을 이용하여 구성하여 시스테메틱 코드를 사용하도록 함으로써, 송신 시스템의 회로의 복잡도를 증가시키지 않으면서 전송에 있어서의 다이버시티 이득과 코딩 이득을 높일 수 있는 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 STTC에서 다수의 병렬 2단 RSC(Recursive Systematic Convolutional codes)를 콤포넌트 코드로 사용하여 입력 데이터와 출력 데이터의 비율을 (n-1)/n이 되도록 하는 일반화된 RSTTC 인코더를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 각각의 RSC에 대한 더 많은 입력 정보 비트들을 사용하는데 반해 단지 간단한 선형 매핑으로 안테나로의 매핑이 가능한 일반화된 RSTTC 인코더를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시공간 트렐리스 코드(STTC: Space-Time Trellis Code, 이하 "STTC"라 칭하기로 한다)를 사용하는 다중 안테나 무선 통신 시스템에 있어서, 데이터 비트(a)를 입력받아 병렬화하는 직/병렬 변환기; 상기 직/병렬 변환기에서 출력되는 병렬 데이터들(m 비트) 중의 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터들을 입력받아, 입력된 상기 제 1 소정의 수의 데이터들과 상기 제 1 소정의 수의 데이터들을 처리한 하나의 데이터를 출력하는 제 2 소정의 수(K)의 RSC(Recursive Systematic Convolutional code) 블록들; 및 상기 제 2 소정의 수(K)의 RSC 블록들의 각각의 출력 데이터들을 입력받아 상기 입력된 데이터들을 상기 다수의 안테나에 매핑하여 전달하기 위한 매핑분배기를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 일실시예 구성도이다.

도 3에 도시된 바를 참조하면, 도 1 의 송신 시스템에서의 인터리버에서 인터리빙된 데이터 비트(a)를 입력받아 병렬화하는 직/병렬 변환기(301), 직/병렬 변환기(301)에서 출력되는 병렬 신호들(m 비트) 중의 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)만큼 을 입력받아 입력된 제 1 소정의 수(n_x-1 비트, 여기서 x는 인덱스값으로 RSC를 구분하는 것임)의 데이터와 입력된 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터를 합하여 지연한 하나의 데이터를 출력하는 다수(K)의 RSC(Recursive Systematic Convolutional code)(302-1 내지 302-K), 다수(K)의 RSC(302-1 내지 302-K)의 출력을 매핑하여 각각의 안테나로 전달하기 위한 선형 매핑분배기(303) 및 선형 매핑분배기(303)로부터 각각의 안테나로 매핑되어 전달된 신호를 변조하는 변조기(304-1 내지 304-N)를 포함한다.

특히 다수(K)의 RSC(Recursive Systematic Convolutional code)(302-1 내지 302-K)에 대해서는 도 4에서 좀 더 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 일반화된 RSTTC 인코더에 포함된 RSC에 관한 일실시예 상세 구성도이다.

도 4에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 일반화된 RSTTC 인코더에 포함된 RSC(302-1 내지 302-K)는 하나의 결합기(401)와 하나의 지연기(402)로 구성된다. 그 동작을 살펴보면, RSC(302-1 내지 302-K)에 입력되는 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터를 그대로 출력하고, 거기에 RSC(302-1 내지 302-K)에 입력되는 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 모든 데이터와 지연시켜 궤환한 기생성된 데이터를 더하여 출력한다. 따라서, 총 출력 데이터는 n_x 비트가 된다. 여기서 기연시켜 궤환한 기생성된 데이터는 지연기(402)의 출력 데이터를 의미한다.

결합기(401)는 RSC(302-1 내지 302-K)에 입력된 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터들과 지연기(402)의 출력 데이터를 결합한다. 그리고 지연기(402)는 결합기(401)의 출력을 지연시켜 출력한다. 그런데 여기서 지연기(402)의 출력은 RSC(302-1 내지 302-K)의 출력인 n_x 비트의 데이터 중 입력된 데이터를 그대로 출력한 n_x-1 비트의 데이터들이 아니고, RSC(302-1 내지 302-K) 내에서 생성된 1비트의 데이터이다. 이때 생성된 1비트의 데이터는 궤환하여 다음에 RSC(302-1 내지 302-K)에 입력되는 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터와 함께 결합기(401)에서 결합된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 도 3에서와 같은 본 발명의 실시예에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더를 사용하면, 다음과 같은 특징을 가지게 된다.

우선, 각각의 누적기에 대한 정보 비트의 수를 전체 입력 데이터의 크기 m 이하의 임의의 값으로 할 수 있다. 또한, RSC와 같은 브랜치(branch)의 수도 임의의 값(K)으로 할 수 있다. 그리고 각각의 브랜치는 하나의 지연기만을 사용하고, 입력된 데이터를 모두 그대로 출력하는 시스테메틱 코드(Systematic Code)가 선택된다. 이상의 특징에 의해 안테나로의 출력을 위한 간단한 선형 매핑분배기가 사용된다.

이는 <수학식 1>을 만족하는 결과로 보여진다.

여기서, m 은 전체 입력 비트의 수, K는 G-RSTTC에서의 2단 RSC의 수, n_k는 k번째 2단 RSC의 출력 비트의 수, 2^b는 성상(constellation)의 크기(size), N은 전송 안테나의 수이다.

즉, 도 3을 참조하여 <수학식 1>을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더에 입력되는 데이터 비트의 수는 m개이고, RSC의 수는 "K"개이며, 각각의 RSC의 출력 비트를 n_k로 하며, N은 전송 안테나의 수임을 알 수 있다.

이를 통해 각각의 RSC의 입력을 총합하면 m이 되고, 각각의 RSC의 출력을 총합하면 각각의 안테나를 통해 전달되는 데이터의 총합(Nb)이 된다.

그 결과, Nb-m=K 와 어떤 n_k의 조합도 설정할 수 있다.

도 5a 내지 도 5b 는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 안테나를 가진 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더에 대한 일실시예 구성도이다.

도 5a 는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 안테나를 가진 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더 중 2비트/s/Hz 4PSK에 관한 것이다.

도시된 바에 따르면, 입력 비트(m)는 2개이고 출력 비트(n_k)의 총합은 4개이며 안테나의 수(N)는 2개이다. 이에 따라 RSC의 수 K 는 안테나의 수(N) 2와 각각의 안테나에 대한 입력의 수(b) 2를 곱한 값에서 입력 비트(m)의 값인 2를 뺀 수이며 도시된 바와 같이 2개이다.

도 5a를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 2개의 안테나를 가진 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 동작을 살펴보면, 입력되는 2개의 비트는 각각 RSC(302-1, 302-2)로 입력된다. 이하에서는 각각의 RSC(302-1, 302-2)의 동작은 동일하기 때문에 302-1의 RSC를 예로 설명하기로 한다.

입력된 데이터는 분기하여 하나는 그대로 출력되고, 하나는 결합기(401)로 입력된다. 여기서 그대로 출력된 데이터를 제 1 출력이라 한다. 그리고 결합기(401)에서 지연기(402)의 출력과 합해져서 지연기(402)로 입력되어 소정의 시간동안 지연된다. 그리고 소정의 시간동안 지연된 지연기(402)의 출력은 분기하여 하나는 그대로 RSC(302-1)에서 출력되고, 하나는 궤환하여 결합기(401)로 입력된다. 여기서 지연기(402)를 통해 출력된 데이터를 제 2 출력이라 한다.

이와 같이 각각의 RSC로부터 출력된 4개의 데이터는 선형 매핑분배기(303)를 통해 각각의 안테나에 매핑되어 출력된다. 본 도면의 실시예에서는 제 1 RSC(302-1)의 제 1 출력은 제 2 안테나(Tx 2)로 매핑되고 제 1 RSC(302-1)의 제 2 출력은 제 1 안테나(Tx 1)로 매핑된다. 그리고 제 2 RSC(302-2)의 제 1 출력은 제 1 안테나(Tx 1)로 매핑되고 제 2 RSC(302-2)의 제 2 출력은 제 2 안테나(Tx 2)로 매핑된 다.

이와 같은 각각의 안테나로의 매핑은 간단한 선형 매핑분배기(303)를 통해 수행되며, 각각의 안테나를 통해 전송하기 위해 선형 매핑분배기(303)로부터 각각의 안테나별로 출력되는 데이터들은 각각 변조기(304-1, 304-2)를 통해 변조된 후 안테나로 입력된다.

도 5b 는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 안테나를 가진 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더 중 3비트/s/Hz 4PSK에 관한 것이다.

도시된 바에 따르면, 입력 비트(m)는 3개이고 출력 비트(n_k)의 총합은 4개이며 안테나의 수(N)는 2개이다. 이에 따라 RSC의 수 K 는 안테나의 수(N) 2와 각각의 안테나에 대한 입력의 수(b) 2를 곱한 값에서 입력 비트(m)의 값인 3를 뺀 수이며 도시된 바와 같이 1개이다.

도 5b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 2개의 안테나를 가진 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 동작을 살펴보면, 입력되는 3개의 비트는 RSC(302)로 입력된다.

입력된 각각의 데이터는 분기하여 하나는 그대로 출력되고, 하나는 결합기(401)로 입력된다. 여기서 그대로 출력된 데이터를 순서대로 제 1 내지 2ㅔ 3 출력이라 한다. 그리고 결합기(401)에서는 입력된 각각의 데이터와 지연기(402)의 출력 데이터와 합해진다. 그리고 결합기(401)에서 합해진 데이터는 지연기(402)로 입력되어 소정의 시간동안 지연된 후 출력된다. 이와 같이 지연기(402)에서 출력된 출 력 데이터는 분기하여 하나는 그대로 RSC(302)에서 출력되고, 하나는 궤환하여 결합기(401)로 입력된다. 여기서 지연기(402)를 통해 출력된 데이터를 제 4 출력이라 한다.

이와 같이 RSC로부터 출력된 4개의 데이터는 선형 매핑분배기(303)를 통해 각각의 안테나에 매핑되어 출력된다. 본 도면의 실시예에서는 RSC(302)의 제 1 출력과 제 2 출력은 제 1 안테나(Tx 1)로 매핑되고, RSC(302)의 제 3 출력과 제 4 출력은 제 2 안테나(Tx 2)로 매핑된다.

이와 같은 각각의 안테나로의 매핑은 간단한 선형 매핑분배기(303)를 통해 수행되며, 각각의 안테나를 통해 전송하기 위해 선형 매핑분배기(303)로부터 각각의 안테나별로 출력되는 데이터들은 각각 변조기(304-1, 304-2)를 통해 변조된 후 안테나로 입력된다.

이상에서는 2개의 안테나를 가지는 경우를 예로 들고 있으나 본 발명의 내용이 여기에 한정되는 것은 아니며, 3개의 안테나를 가지는 3비트/s/Hz 4PSK, 4비트/s/Hz 4PSK, 5비트/s/Hz 4PSK 등 다양한 형태로 구현이 가능하다. 이는 본 발명의 상세한 설명을 통해 당해 분야의 통상의 지식을 가진 이에게 자명할 것이다.

이와 같은 본 발명을 통해 앞서의 <수학식 1>을 만족시키는 다양한 형태의 구성이 가능하게 된다. 따라서, 기존의 RSTTC에 비해 복잡한 회로를 구성할 필요없이 높고 유연한 데이터 레이트를 가지게 된다. 또한 LSTC에 비해서도 같은 성상 크기와 같은 안테나 수를 가지는 경우에 단지 1 비트의 손실과 약간의 복잡도의 증가만으로 여분의 다이버시티 이득과 코딩 이득을 얻을 수 있다.

또한, LSTC와 기존의 RSTTC를 결합하는 경우에 비해서도, N에서 Nb-1 비트/s/Hz 까지 변화 가능한 유연한 데이터 레이트와 RSTTC의 복잡도를 증가시키지 않으면서 다이버시티 이득과 코딩 이득을 증가시키는 효과를 가지게 된다.

도 6 은 본 발명에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 입력이 최소인 경우의 성능 향상을 도시한 예시도이다.

도 6 은 본 발명에 따른 일반화된 RSTTC 인코더의 입력(m)이 최소인 경우에 기존의 RSTTC와 대비한 본 발명의 성능을 도시한 것이다. 여기서 일반화된 RSTTC 인코더의 입력(m)이 최소인 경우는 그 입력의 수가 안테나의 갯수(N)와 같은 경우를 의미한다. 도시된 바에 따르면 2개의 수신 안테나와 2개의 송신 안테나를 가지는 경우(2X2) 및 1개의 수신 안테나와 2개의 송신 안테나를 가지는 경우(2X1)에서 모두 약 1dB의 이득이 있음을 확인할 수 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 일반화된(Generalized) RSTTC 인코더의 입력이 최대인 경우의 성능 향상을 도시한 예시도이다.

도 7 은 본 발명에 따른 일반화된 RSTTC 인코더의 입력(m)이 최대인 경우에 기존의 LSTC와 대비한 본 발명의 성능을 도시한 것이다. 여기서 일반화된 RSTTC 인코더의 입력(m)이 최대인 경우는 그 입력의 수가 Nb(N 은 안테나의 수, b는 2^b는 성상의 크기)와 같은 경우를 의미한다. 도시된 바에 따르면 LSTC와 본 발명에 따른 일반화된 RSTTC는 모두 3비트/s/Hz를 가지고 LSTC의 경우 3개의 송신 안테나(N=3)를 가지고 본 발명에 따른 일반화된 RSTTC의 경우 2개의 송신 안테나(N=2)를 가진 다.

이와 같은 환경에서 각각의 성능을 비교하면 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명은 안테나당 송신 데이터 레이트는 LSTC에 비해 높고, 비트 에러율(Bit Error Probability)이 약 2~3x10^-2까지는 수신 안테나의 SNR은 동일하고 비트 에러율이 약 2~3x10^-2이하에서 LSTC에 비해 최대 1.5dB의 이득이 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 송신 시스템의 내부 인코더를 2단 RSC 블록을 이용하여 구성하여 시스테메틱 코드를 사용하도록 함으로써, 송신 시스템의 복잡도를 증가시키지 않으면서 전송에 있어서의 다이버시티 이득과 코딩 이득을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 각각의 RSC 블록에 대해 입력되는 입력 데이터의 크기에 대한 유연성을 부여할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 송신 시스템의 내부 인코더에서 전송 데이터율을 높이는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 시공간 트렐리스 코드(STTC: Space-Time Trellis Code, 이하 "STTC"라 칭하기로 한다)를 사용하는 다중 안테나 무선 통신 시스템에 있어서,

   데이터 비트(a)를 입력받아 병렬화하는 직/병렬 변환기;

   상기 직/병렬 변환기에서 출력되는 병렬 데이터들(m 비트) 중의 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터들을 입력받아, 입력된 상기 제 1 소정의 수의 데이터들과 상기 제 1 소정의 수의 데이터들을 처리한 하나의 데이터를 출력하는 제 2 소정의 수(K)의 RSC(Recursive Systematic Convolutional code) 블록들; 및

   상기 제 2 소정의 수(K)의 RSC 블록들의 각각의 출력 데이터들을 입력받아 상기 입력된 데이터들을 상기 다수의 안테나에 매핑하여 전달하기 위한 매핑분배기를 포함하는 일반화된 회귀적인(Recursive) STTC 인코더.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 소정의 수(K)의 RSC 블록들은, 각각,

   상기 입력된 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터들을 입력받아 각각의 데이터를 분기하는 제 1 분기부들;

   상기 제 1 분기부들에서 분기된 상기 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)의 데이터들 을 제 2 분기부에서 분기된 데이터와 합하는 결합기;

   상기 결합기에서 합해진 결과 데이터를 입력받아 소정의 시간을 지연하여 상기 상기 제 1 소정의 수의 데이터들을 처리한 하나의 데이터를 출력하는 지연기; 및

   상기 지연기에서 출력된 상기 제 1 소정의 수의 데이터들을 처리한 하나의 데이터를 분기하는 제 2 분기부를 포함하고,

   상기 제 1 분기부에서 분기된 상기 제 1 소정의 수의 데이터들과 상기 제 2 분기부에서 분기된 상기 제 1 소정의 수의 데이터들을 처리한 하나의 데이터를 상기 각각의 RSC 블록 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 일반화된 회귀적인(Recursive) STTC 인코더.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 다중 안테나 무선 통신 시스템의 출력 안테나의 수와 상기 제 1 소정의 수, 상기 제 2 소정의 수 및 상기 일반화된 회귀적인 STTC 인코더의 입력 데이터의 수와의 관계는 <수학식 2>와 같음을 특징으로 하는 일반화된 회귀적인(Recursive) STTC 인코더.

   

   여기서, m 은 상기 일반화된 회귀적인 STTC 인코더의 병렬 변환된 입력 데이터의 수, K는 상기 RSC 블록의 수, n_k는 k번째 RSC 블록의 출력 데이터의 수, 2^b는 성상(constellation)의 크기(size), N은 상기 다중 안테나 무선 통신 시스템의 전송 안테나의 수.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 매핑분배기는,

   입력 데이터들을 상기 다수의 안테나에 대해 선형으로 매핑하여 전달하기 위한 선형 매핑분배기인 것을 특징으로 하는 일반화된 회귀적인(Recursive) STTC 인코더.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 소정의 수(n_x-1 비트)는

   상기 일반화된 회귀적인 STTC 인코더의 병렬 변환된 입력 데이터의 수인 상 기 m 이하의 값으로 임의로 선택가능한 값임을 특징으로 하는 일반화된 회귀적인(Recursive) STTC 인코더.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 2 소정의 수(K)는,

   하기의 <수학식 3>를 만족하는 값임을 특징으로 하는 일반화된 회귀적인(Recursive) STTC 인코더.

   Nb-m=K

   여기서, m 은 상기 일반화된 회귀적인 STTC 인코더의 병렬 변환된 입력 데이터의 수, K는 상기 RSC 블록의 수, 2^b는 성상(constellation)의 크기(size), N은 상기 다중 안테나 무선 통신 시스템의 전송 안테나의 수.

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