KR20080041545A - Ｏｆｄｍａ 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치 - Google Patents

Ｏｆｄｍａ 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치 Download PDF

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KR20080041545A
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Abstract

본 발명은 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치를 개시한다.
본 발명에서는 기지국과 다중의 중계국을 이용하여 동일한 시간-주파수 리소스 영역에 동시에 신호를 전송하거나 시간적 차이를 두고 동일한 정보를 전송함으로써 얻는 다이버시티 효과로 수신 성능 향상을 얻는다. 본 발명은 동일 시간-주파수 리소스 영역에 다중 신호원에서 동일한 신호를 전송하는 협동 신호원 다이버시티, 시공간 부호화된 서로 다른 신호를 전송하는 협동 전송 다이버시티, 신호원간 시간적 차이를 두고 동일 데이터를 반복하여 전송하는 협동 시간 다이버시티 방법과 상기 방식이 혼합된 협동 복합 다이버시티의 제안된 방법으로 전송 목표 지점 중계국에서의 수신 성능 향상을 얻는 이점을 제공한다.

Description

ＯＦＤＭＡ 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치 {Apparatus for cooperative diversity in relay station of down link using relay station of OFDMA}
도 1은 종래의 기지국 및 중계국을 이용한 다중홉 하향링크의 통신망 구성의 예를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 중계국에서의 하향링크 전송 구조를 도시한 것이다.
도 3a, 도3b는 본 발명에 따라 중계국을 이용한 협동 신호원 다이버시티 구성과 전송 구조로 기지국 신호와 중계국 신호 수신 경우를 도시한 것이다.
도 4a는 중계국을 이용한 협동 신호원 다이버시티 구성과 전송 구조로 다중 중계국 신호 수신하는 경우의 구성이며, 도 4b는 지국 송신시 동일 리소스 사용 중계를 하는 경우이며, 도 4c는 기지국 송신시 각 중계국에 다른 리소스 사용 중계를 하는 경우를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명에 따라 중계국을 이용한 협동 신호원 다이버시티 구성을 하는 경우 기지국 신호와 다중 중계국 신호 수신을 하는 경우의 구성이며, 도 5b 및 도 5c는 각각 기지국 송신시 각 중계국에 동일 리소스를 사용하여 중계하는 경우 및 기지국 송신시 각 중계국에 다른 리소스를 사용하여 중계하는 경우를 도시한 것이다.
도 6a는 기지국에서의 중앙집중형 시공간 부호화를 수행하는 경우에 대한 것이며, 도 6b는 기지국과 중계국에서의 분산형 시공간 부호화를 수행하는 경우에 대한 것이며, 도 6c는 그 때의 전송 구조를 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 중앙집중형 시공간 부호화를 수행하는 경우 중계국을 이용한 협동 전송 다이버시티 구성 및 전송 구조를 도시한 것이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 다중 중계국 송신에서의 분산형 시공간 부호화를 수행하는 경우 중계국을 이용한 협동 전송 다이버시티 구성과 전송 구조를 도시한 것이다.
도 9a는 중계국을 이용한 협동 시간 다이버시티 구성을 도시한 것이며, 전송 구조이며, 도 9b는 기지국 송신 시 중계용 중계국과 목적지에 다른 리소스를 사용하는 경우의 전송 구조를 도시한 것이며, 도 9c는 기지국 송신 시 중계용 중계국과 목적지에 동일 리소스를 사용하는 경우의 전송 구조를 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 기지국과 단일 중계 신호를 이용하여 시간 다이버시티와 신호원 다이버시티를 복합 구성할 때에 중계국을 이용한 협동 복합 다이버시티 구성과 전송 구조를 도시한 것이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 기지국과 다중 중계국 신호를 이용하여 시간 다이버시티 구성과 신호원 다이버시티의 복합 구성할 때에 중계국을 이용한 협동 복합 다이버시티 구성과 전송 구조를 각각 도시한 것이다.
도 12a 및 도 12b는 각각 기지국과 단일 중계 신호를 이용하여 시간 다이버시티와 전송 다이버시티를 복합 구성할 때의 중계국을 이용한 협동 복합 다이버시 티 구성과 전송 구조를 도시한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 각각 기지국과 다중 중계 신호 이용하여 시간 다이버시티와 전송 다이버시티를 복합 구성할 때에 중계국을 이용한 협동 복합 다이버시티 구성과 전송 구조를 도시한 것이다.
도 14a 및 도 14b는 각각 신호원 다이버시티와 전송 다이버시티를 복합 구성할 때의 중계국을 이용한 협동 복합 다이버시티 구성과 전송 구조를 도시한 것이다.
도 15a 및 도15b는 각각 신호원 다이버시티, 전송 다이버시티, 시간 다이버시티의 복합 구성을 할 때의 중계국을 이용한 협동 복합 다이버시티 구성과 전송 구조를 도시한 것이다.
본 발명은 통신에 대한 것으로, OFDMA 기반 통신망에서의 하향링크 수신측 중계국에서의 성능 향상을 위한 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치에 관한 것이다.
종래의 경우 기지국과 단말로 구성된 OFDMA(직교 주파수 다중 분할 접속, Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 통신망에서 하향링크의 기지국 송신신호가 단말에 통달이 어려울 경우 또는 음영 지역, 혹은 저품질의 지역에서 통신이 가능하도록 하기 위해 도 1과 같은 구성을 사용한다.
도 1은 종래의 기지국 및 중계국을 이용한 다중홉 하향링크의 통신망 구성을 도시한 것이다. 도 1의 경우 중계국을 사용하여 망확장 혹은 고품질로 통신이 가능하도록 구성한다. 도 1의 경우 기지국(BS, 100)과 전송 중간의 중계국(RS0, 110), 중간의 중계국(RS0, 110)과 목표 중계국(RSdst, 120)간의 통신과 같이 다중의 중계국을 사용한다. 이때에 목표 중계국(RSdst, 120)은 단말로 바로 연결되는 중계국이다.
도 2는 중계국에서의 하향링크 전송 구조를 도시한 것이다. 도 2에서 기지국(BS)과 중계국(RSo) 사이의 전송 구조는 서로 다른 시간 혹은 주파수 리소스를 이용하여, 기지국-중계국 전송 구간(BS-RS0)과 중계국-단말 전송 구간(RS0-RSdst) 사이에 충돌이 발생하지 않도록 한다.
또한 도 1에서 표현된 다중홉에 의한 다중 중계국의 구성에 의한 망확장에서도 중계국-중계국 전송 구간 사이에도 마찬가지로 충돌이 없도록 서로 다른 시간-주파수 리소스 영역을 이용한다.
표준화 그룹인 IEEE 802.16j 등에서 다루고 있는 중계국의 목적은 통신 영역 확장 및 전송량 증대에 있으므로 기지국-중계국 구간의 신호 및 중계국-단말 구간의 신호, 혹은 중계국-중계국 구간의 신호가 채널의 상황에 따라 변조 차수, 채널 재부호화 등의 처리에 인해 서로 다를 수 있으며, 그 결과 동일 리소스 사용 시 상호 간섭으로 인해 통신이 불가능해질 수 있다.
종래의 중계국을 이용한 다중홉 통신망에서는 선택된 경로의 중계국 전송 신호만을 이용하여 수신 및 복조를 수행하므로, 결국 하나의 신호원에 의한 수신이 이루어지므로, 수신 성능에 있어서 한계가 있고, 다중홉에서의 중계국-중계국 전송 구간에서는 기지국뿐만 아니라 주변의 다른 중계국도 이 영역의 시간-주파수 리소스를 이용하지 못하므로, 기지국과 주변의 중계국들에서는 유휴 영역 구간 및 자원으로 낭비가 되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, 동일한 시간-주파수 리소스 영역에 동시에 신호를 전송하거나 시간적 차이를 두고 동일한 정보를 전송함으로써 얻는 다이버시티 효과로 수신 성능 향상을 할 수 있는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치는, 하향 링크 신호를 전송하는 기지국; 상기 기지국으로부터의 하향 링크 신호를 수신하여 전송하는 중계 중계국; 및 상기 기지국으로부터 또는 상기 중계 중계국으로부터 또는 상기 기지국과 중계 중계국으로부터 복수의 하향 링크 신호를 동시에 또는 일정 시간 차이를 두고 수신하여 전송 다이버시티 효과를 생성하는 목표 중계국;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
발명의 구성
본 발명은 동일 리소스에 대해 다중 신호원이 동일 신호를 동시에 전송하는 협동 신호원 다이버시티 (Cooperative Signal Source Diversity), 다중 신호원이 시공간 부호화에 의해 이종의 신호를 동시에 전송하는 협동 전송 다이버시티(Cooperative Transmit Diversity), 시간차를 두고 동일한 데이터를 서로 다른 신호원에서 전송하는 협동 시간 다이버시티(Cooperative Time Diversity), 그리고 위의 세가지 방법을 혼용한 협동 복합 다이버시티(Cooperative Hybrid Diversity) 방법으로 구성된다.
협동 신호원 다이버시티는 기지국뿐만 아니라 단일 혹은 다중 중계국에서 동일 시간-주파수 리소스에 대해 동일한 신호를 전송하여 다이버시티 효과를 얻는 방법으로, 도 3a, 도 4a 및 도 5a와 같이 구성하여 이득을 얻게 된다. 기지국에서 전송되는 전체 리소스중 일부에 해당하는 기지국-중계국간 전송된 신호에 대해 중계국에서 그대로 혹은 변형하여 중계국-단말간 전송이 수행될 때, 동시에 기지국에서도 동일한 신호 형태로 동일 리소스를 이용하여 전송한다.
협동 전송 다이버시티는 기지국뿐만 아니라 단일 혹은 다중 중계국에서 동일 시간-주파수 리소스에 대해 각 신호원에 서로 다른 시공간 부호화를 거친 다른 신호를 전송하여 전송 다이버시티를 얻는 방법으로, 도 6a, 도 7a 및 도 8a와 같이 구성하여 수신 성능 향상을 얻는다.
협동 시간 다이버시티는 도 9a 내지 9c의 전송망 구성과 전송 구조와 같이 중간에 위치한 중계 중계국을 통하여 프레임 단위의 지연이 있을 때, 동일 데이터 에 대해 다중 신호원간 시간적 차이를 두고 송신하여 다이버시티 이득을 얻는다. 기지국에서 중계 중계국에 전송 시에 목표 중계국에도 수신하여 복조 후에 저장하고, 이후의 프레임에서 중계 중계국에서 목표 중계국에 중계된 신호와 미리 저장된 신호를 함께 처리하여 다이버시티 효과를 얻도록 구성한다. 이때, 기지국 등의 원 신호원에서 중계 중계국 및 목적 중계국에 동일 데이터 전송시 각 중계국 별로 다른 시간-주파수 리소스 할당 방법과 동일 리소스 할당 방법으로 구성이 가능하다.
위에서 다루어진 협동 다이버시티에 대해 복합적으로 적용된 협동 복합 다이버시티는 도 10a 내지 도 15b와 같이 전송망 구성 및 전송 구조로 이루어진다.
협동 시간 다이버시티와 협동 신호원 다이버시티의 복합 구성은 도 10a, 도 11a에 그 예가 도시되어 있고, 협동 시간 다이버시티와 협동 전송 다이버시티의 복합 구성은 도 12a, 도 13a에 그 일 예가 도시되어 있다.
또한 협동 시간 다이버시티와 협동 전송 다이버시티의 복합 구성은 도 14a에 그 예가 도시되어 있으며, 협동 신호원 다이버시티, 협동 전송 다이버시티, 협동 시간 다이버시티의 복합 구성의 예는 도 15a와 같다.
발명의 동작설명
협동 신호원 다이버시티는 기지국뿐만 아니라 단일 혹은 다중 중계국에서 동일 시간-주파수 리소스에 대해 동일한 신호를 전송하여 다이버시티 효과를 얻는 방법으로, 도 3a 내지 도 5c와 같이 구성하여 이득을 얻게 된다.
기지국(300)에서 전송되는 전체 리소스 중 일부에 해당하는 기지국(300)-중계국(310)간 전송된 신호(s(t))에 대해 중계국(310)에서 그대로 혹은 변형하여 목 표 중계국(320)으로 전송이 수행될 때, 동시에 기지국(300)에서도 동일한 신호 형태(s(t))로 동일 리소스를 이용하여 목표 중계국(320)으로 전송한다.
목적지인 수신측의 목표 중계국(320)에서는 부가되는 잡음층은 일정하나 다중의 신호원에 의해 신호의 수신 전력이 향상되어 수신 성능이 향상되게 된다. 만일, 다중 신호원간에 시간차가 발생하더라도, 그 시간차가 OFDMA 규격에 따른 시스템에서의 Cyclic prefix 구간 내에 있다면, 수신측인 목표 중계국(320)의 OFDM 규격에 따른 채널추정 기능을 이용하여 그 시간차를 보상하게 되므로 간섭의 영향 없이 다이버시티 효과를 얻게 된다.
참조번호 310번의 중계국과 목표 중계국(320)을 구분하기 위해 필요한 경우에는 참조번호 310번의 중계국을 중계 중계국이라는 명칭을 부여할 수 있다. 이하의 도면에서도 마찬가지로 목표 중계국을 제외한 중계국은 중계 중계국이라고 지칭할 수 있다.
도 3b에서 BS 및 RSo이라고 한 것은 신호원을 나타내며, BS는 기지국(300), RSo는 중계국(310)을 의미한다. 또한 Frame I에서 BS-RSo 은 BS인 기지국(300)으로부터 목적지인 RSo인 중계국(310)으로 전송되는 데이터를 의미한다.
이때에 프레임에서 비어있는 부분은 그 영역에는 신호가 없다는 것을 의미하는 것이며, 이는 다른 도면에서도 마찬가지 의미이다.
도 3b와 같은 구성이 유사한 형태로 이하의 도면에서 반복되며, 그 내용은 상기에 설명된 도 3b와 유사하므로 별도의 설명은 필요한 경우를 제외하고는 생략할 것이다.
수신 목표 중계국(320)에 대해 중계 중계국 신호와 기지국 신호에 의한 협동 신호원 다이버시티는 도 3a와 같은 전송망 구성과 도 3b와 같은 전송 구조로 이루어지며, 기지국(300)에서 데이터(s(t))가 중계 중계국(310)을 통해 목적지인 수신측 중계국(320)으로 전송되고 동시에 동일 시간-주파수 리소스를 사용하여 기지국(300)에서 수신측 중계국(320)으로 동일 신호(s(t))를 전송하여 다이버시티 효과를 얻는다.
수신 목표 중계국에 대해 다중의 중계 중계국 신호에 의한 협동 신호원 다이버시티는 도 4a와 같이 전송망 구성 및 도 4b 및 도 4c와 같은 전송 구조로 이루어지며, 기지국(400)이 다중 중계 중계국(410, 420)을 통해 목적지 중계국(430)으로 동시에 동일 시간-주파수 리소스를 사용하여 동일 신호(s(t))를 전송하여 다이버시티 효과를 얻는다. 이러한 기지국에서 다중 중계국으로 중계를 수행할 때는 각 중계국 별로 시간-주파수 리소스를 할당하는 방법(도 4b에 대응됨)과 중계국들이 동일 리소스를 할당하는 방법(도 4c에 대응됨)으로 구성된다.
일반적으로 데이터는 내용을 의미하고 신호는 실제 공중에 존재하는 물리적 신호를 의미한다. 기지국의 데이터와 중계국의 데이터는 같으나 변조 차수 등으로 그 신호는 달라질 수 있다. 도 4a는 기지국(400)의 데이터가 목적으로 하는 중계국(430)으로의 전송을 위해 다중의 중계국(410, 420)을 이용하는 경우를 도시한 것이다. 이때, 기지국에서 다중 중계국으로 데이터를 전송하기 위해 중계국마다 도 4b와 같이 서로 다른 시간-주파수 자원으로 전송하거나, 혹은 도 4c와 같이 동일한 시간-주파수 자원으로 전송할 수 있다. 이 두 방식의 차이에 따라 동일 자원을 이 용할 경우 자원 이용률을 높일 수 있고, 서로 다른 자원을 이용할 경우에는 기지국에서 중계국마다 개별 관리가 가능하므로 제어가 간단하다는 이점을 얻을 수 있다.
도 4b와 4c에서의 중계 역할의 다중 중계국에서 동시에 동일한 시간-주파수 영역에서 송신을 수행하므로, 목적으로 하는 중계국에서는 중계 역할의 다중 중계국 신호를 동시에 수신이 이루어지므로 다이버시티 효과를 얻게 된다. 즉, 도 4a 내지 도 4c에서의 설명과 같이 동일 리소스 할당으로 다중 중계국이 수신하면 자원 활용에 대한 효율을 높이게 된다.
수신 목표 중계국에 대해 다중의 중계 중계국 신호와 기지국 신호를 함께 이용한 협동 신호원 다이버시티는 도 5a와 같은 전송망 구성과 도 5b 및 도 5c의 전송 구조로 이루어지며, 기지국 데이터가 다중 중계 중계국을 통해 동시에 동일 시간-주파수 리소스를 사용하여 동일 신호를 전송할 때, 기지국도 동일 시간-주파수 리소스에 동일 신호를 전송하여 다이버시티 효과를 얻는다.
도 5a에서 기지국(500)이 다중 중계 중계국(510, 520)을 통해 목적지 중계국(530)으로 동시에 동일 시간-주파수 리소스를 사용하여 동일 신호(s(t))를 전송하며, 그와 동시에 최종 목적지인 중계국(530)으로 직접 동일 신호 s(t)를 전송하여 다이버시티 효과를 얻는다. 이러한 기지국에서 다중 중계국으로 중계를 수행할 때는 도 5b와 같이 각 중계국 별로 시간-주파수 리소스를 할당하는 방법과 도 5c와 같이 중계국들이 동일 리소스를 할당하는 구성을 채택한다.
데이터의 전송과 신호의 전송은 도 4a 내지 도 4c와 같이 도 5a, 5b 및 도 5c에서도 마찬가지이다.
즉, 도 5a는 기지국(500)의 데이터가 목적으로 하는 중계국(530)으로의 전송을 위해 다중의 중계국(510, 520)을 이용한다. 기지국에서 다중 중계국으로 데이터를 전송하기 위해 중계국마다 도 5b와 같이 서로 다른 시간-주파수 자원으로 전송하거나, 혹은 도 5c와 같이 동일한 시간-주파수 자원으로 전송할 수 있다. 이 두 방식의 차이에 따라 동일 자원을 이용할 경우 자원 이용률을 높일 수 있고, 서로 다른 자원을 이용할 경우에는 기지국에서 중계국마다 개별 관리가 가능하므로 제어가 간단해진다. 그리고 중계 역할의 다중 중계국에서 동시에 동일한 시간-주파수 영역에서 송신을 수행하므로, 목적지인 중계국(530)에서는 중계 역할의 다중 중계국 신호를 동시에 수신하므로 다이버시티 효과를 얻게 되는 이점이 있는 것이다.
이 경우에도 기지국에서 다중의 중계국으로 중계하는 경우가 포함되므로, 위에서 언급한 리소스 할당 방법에 의해 개별적 리소스 할당 및 동일 리소스 할당이 가능하다.
협동 전송 다이버시티는 기지국뿐만 아니라 단일 혹은 다중 중계국에서 동일 시간-주파수 리소스에 대해 각 신호원에 서로 다른 시공간 부호화를 거친 다른 신호를 전송하여 전송 다이버시티를 얻는 방법으로, 도 6a 내지 도 8b에 도시된 내용과 같이 구성하여 수신 성능 향상을 얻는다.
수신 목표 중계국에 대해 중계 중계국의 신호와 기지국의 신호에 의한 협동 전송 다이버시티는 도 6a와 같은 전송망 구성 및 도 6b 및 도 6c와 도시된 것과 같은 전송 구조로 이루어진다.
여기서 시공간 부호기(Space-Time Block Code encoder, STBC encoder)는 보 다 낮은 에러율을 달성하기 위해 시간 영역(time domain)에서의 부호화 방식을 공간 영역(space domain)으로 확장하여 부호화하는 장치이다.
기지국 데이터가 중계 중계국을 통해 하나의 전송로에 대한 시공간 부호화된 신호로 전송될 때, 기지국에서는 동시에 동일 시간-주파수 리소스를 사용하여 다른 전송로에 대한 시공간 부호화된 신호를 전송하여 전송 다이버시티 효과를 얻는다. 그러므로, 두 신호원에서 동시에 전송되는 신호는 서로 다른 시공간 부호화된 서로 다른 신호이다. 이러한 시공간 부호화는 이루어지는 위치에 따라 중앙집중형과 분산형으로 도 6a와 같이 전송망 구성이 가능하다.
도 6a는 일종의 중압집중형의 구성으로, 기지국(600)에서 모든 전송로에 대한 시공간 부호화를 수행하여 한쪽 전송 신호는 중계 중계국(610)을 통하여 목적지 중계국(620)으로 단순 전송하고, 다른 전송 신호는 기지국(600)에서 목적지 중계국(620)으로 동시에 전송한다.
도 6b는 분산형 구성으로, 기지국(630)에서 시공간 부호화를 수행하여, 그 한 결과인 (Si +1, S* i) 신호는 중계 중계국(640)으로 전달하여 중계국(640)에서는 그 전달된 데이터 신호를 하나의 경로에 대한 시공간 부호화를 수행하여(-Si+1, S* i)의 신호로 목적지 중계국(650)에 재전송한다. 그리고 그와 동시에 기지국(630)은 다른 경로에 대한 시공간 부호화가 수행된 (Si *, Si +1) 신호를 목적지 중계국(650)으로 직접 전송한다.
이는 시공간 부호화를 이용한 협동 다이버시티 방법으로, 시공간 부호화 방법중 대표적 방법인 Alamouti 기법에 의해 부호화되는 것을 나타낸 것이다.
도 6c에서 RS0-RSdst　와 같은 표현은 데이터를 의미하는 것으로, 구체적으로는 RS0에서 RSdst 로 전송하는 데이터를 의미하는 것이며, 이때, 원 데이터 내용은 같으나 서로 다른 시공간 부호화된 신호를 구별하기 위해 RS0-RSdst 와 (RS0-RSdst)*로 기재한 것이다.
도 6c에 대한 설명 및 도 6a, 도 6b와의 관계는 상기 도 5a 내지 도 5c에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 별도의 설명은 생략한다.
상기와 같은 결과 목적지인 중계국(620, 650)에서는 중계 역할의 다중 중계국 신호를 동시에 수신하므로 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.
수신 목표 중계국에 대해 다중 중계 중계국의 신호에 의한 협동 전송 다이버시티는 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도8b와 같은 전송망 구성 및 전송 구조로 이루어진다.
중앙집중형으로 기지국에서 모든 전송 신호에 대한 시공간 부호화를 수행하여 각다중의 중계 중계국에 전송하여 단순 재전송을 수행하여 수신측 중계국에서 협동 전송 다이버시티를 얻는 구성은 도 7a에 도시된 구성에 대응하고, 이 때에는 각 중계 중계국으로 기지국에서 중계 신호 전송 시에 각각 다른 시간-주파수 리소스를 할당하여 전송한다
도 7a에서 기지국(700)에서 시공간 부호화가 수행되어 두 중계국(710, 720) 에 각각에 서로 다른 부호화된 신호인 (-Si +1, S* i)와 (Si *, Si +1)의 신호를 각각 전송하고, 다시 중계국(710, 720)은 이 신호들을 목적지인 목표 중계국(730)에 재전송한다. 이에 대해 중계 역할의 다중 중계국(710, 720)에는 서로 다른 시공간 부호화의 신호가 전송되므로 기지국(700)에서는 서로 다른 시간-주파수 자원으로 각각 중계국에 전송하고, 중계 역할의 두 중계국(710, 710)에서 다시 목표 중계국(730)으로 서로 다른 부호화 신호를 동시에 전송하여 시공간 부호화에 의한 전송 다이버시티를 얻는다.
도 7b의 전송 구조에서　RS0-RSdst의 표현은 그 이전의 도면들과 마찬가지로 데이터를 의미하며, RS0(710)에서 RSdst(730)로 전송하는 데이터를 의미한다. 또한 마찬가지로 원 데이터 내용은 같으나 서로 다른 시공간 부호화된 신호를 구별하기 위해 RS0-RSdst 와 (RS0-RSdst)*로 정의한다.
분산형으로 다중의 중계 중계국에서 서로 다른 시공간 부호화를 수행하여 협동 전송 다이버시티를 얻는 경우는 도 8a 및 도 8b에 도시되어 있으며, 이 때에는 각 중계 중계국으로 기지국에서 중계 신호 전송시 동일한 시간-주파수 리소스를 할당하여 전송이 가능하다. 그러므로, 동일한 시간-주파수 리소스 할당시 전송 용량 측면에서 효율적이다.
도 8a는 도 7a와 달리 기지국(800)에서 시공간 부호화를 수행하는 것이 아니라 중계 역할의 다중 중계국(810, 820)에서 각각 서로 다른 시공간 부호화를 수행 하여 그 서로 다르게 시공간 부호화된 신호를 동시에 목표 중계국(830)으로 전송한다. 도 8b와 같이 시공간 부호화가 다중의 중계국(810, 820)에서 수행되므로 기지국(800)에서는 동일 시간-주파수 자원을 이용해 다중의 중계국(810, 820)으로 부호화 전의 원 심볼 신호의 전송을 하고, 각각의 다중 중계국(810, 820)에서 서로 다른 시공간 부호화를 수행하여 각각 RS0-RSdst 와 (RS0-RSdst)*를 목표 중계국(830)으로 전송하여 목표 중계국(830)에서는 동시에 두 개의 부호화된 신호를 수신하여 전송 다이버시티를 얻는다.
협동 시간 다이버시티는 도 9a의 전송망 구성과 도 9b 및 도9c의 전송 구조와 같이 중계 중계국을 통하여 프레임 단위의 지연이 있을 때, 동일 데이터에 대해 다중 신호원간 시간적 차이를 두고 송신하여 다이버시티 이득을 얻는다. 기지국에서 중계 중계국에 전송 시에 목표 중계국에도 수신하여 복조 후 저장하고, 이후의 프레임에서 중계 중계국에서 목표 중계국에 중계된 신호와 미리 저장된 신호를 함께 처리하여 다이버시티 효과를 얻도록 구성한다. 이때, 기지국 등의 원 신호원에서 중계 중계국 및 목적 중계국에 동일 데이터 전송시 각 중계국 별로 다른 시간-주파수 리소스 할당 방법과 동일 리소스 할당 방법으로 구성이 가능하다.
도 9a에서 기지국(900)은 중계 역할의 중계국(910)과 목표 중계국(920)에 데이터를 전송하고, 다시 중계 역할의 중계국(910)에서 프레임 단위의 지연 후에 목표 중계국(920)으로 동일한 데이터를 전송한다. 여기서 s(t)는 기지국(900)에서 송신되는 시간 t에서의 송신 신호를 의미하고, s(t+Tf)는 시간 t+Tf에서 중계 중계 국(910)에서 목표 중계국(920)으로 송신되는 신호를 의미한다. 여기서 Tf는 프레임 단위의 지연 시간이다.
이러한 전송망 구성에 대해 도 9b는 기지국에서 중계 역할의 중계국과 목표 중계국에 동일한 데이터를 서로 다른 시간-주파수 자원을 이용하여 송신신호 s(t)를 전송한 후에, Tf후에 다시 중계 역할 중계국에서 목표 중계국으로 데이터를 목표 중계국으로 송신한다. 결국 목표 중계국은 시간 t와 시간 t+Tf에 반복적으로 동일한 신호 혹은 데이터를 수신하게 되므로 시간 다이버시티 효과를 얻는다. 즉, 동일한 신호 혹은 데이터를 여러 번 시간적인 차이를 두고 수신하여 다이버시티 효과를 얻는 시간 다이버시티 효과를 얻는다.
상기에서 다루어진 협동 다이버시티에 대해 복합적으로 적용된 협동 복합 다이버시티는 도 10a 내지 도 15b에 도시된 것과 같은 전송망 구성 및 전송 구조로 이루어진다.
협동 시간 다이버시티와 협동 신호원 다이버시티의 복합 구성은 도 10a 및 도 10b 그리고 도 11a 및 도 11b에 도시되어 있다.
기지국과 단일 중계에 의한 구성이 도 10a 및 도 10b에 도시되어 있다. i 프레임에서 기지국(1000)에서 중계 중계국(1010)과 목표 중계국(1020)에 신호 s(t)를 동시에 전송하고, 각 중계국(1010, 1020)은 그 전송받은 데이타를 복조 후 시간 다이버시티를 얻기 위해 각각 저장한다. 다음의 (i+1) 프레임에서 중계 중계국(1010)에서 재전송을 수행할 때, 기지국(1000)도 동일 시간-주파수 리소스를 이용하여 s(t)와 시간 차이만 있을 뿐이며 동일 신호인 s(t+Tf)를 전송하여 신호원 다이버시티를 얻도록 한다. 이렇게 목표 중계국(1020)에서 수신된 신호는 이전 프레임의 저장된 신호와 함께 처리하여 시간 다이버시티를 얻는다.
도 11a는 기지국과 다중의 중계국에 대한 구성을 도시한 것이며, 도 11b는 다중 중계의 전송 구조를 도시한 것이다.
i 프레임에서 기지국(1100)에서 다중의 중계 중계국(1110, 1120) 및 목표 중계국(1130)에 동시에 전송하고, 다음의 (i+1) 프레임에서 다중의 중계국(1110, 1120)과 기지국(1100)이 동시에 동일 시간-주파수 리소스 영역에 동일한 신호를 목표 중계국(1130)에 전송하여 신호원 다이버시티를 얻게 하고, 이전 프레임에 수신되어 저장된 신호와 함께 처리하여 시간 다이버시티를 얻게 한다.
협동 시간 다이버시티와 협동 전송 다이버시티의 복합 구성은 도 12a 내지 도 13b에 도시되어 있다.
기지국(1200)과 단일 중계국(1210)에 의한 구성이 도 12a에 도시되어 있으며, 도 12b는 전송 구조에 대한 것이다.
i 프레임에서 기지국(1200)에서 중계 중계국(1210)과 목표 중계국(1220)에 (Si, -S* i+1)로 시공간 부호화된 신호 (Si, -S* i+1)(t)를 전송하고, 다음의 (i+1) 프레임에서 중계 중계국(1210)과 기지국(1200)은 동일 시간-주파수 리소스를 이용하여 서로 다른 부호인 (Si +1, S* i)와 (Si, -S* i+1)로 시공간 부호화된 신호 (Si +1, S* i)(t+Tf), (Si, -S* i+1)(t+Tf)를 전송하여 전송 다이버시티를 얻도록 한다. 여기서 Tf 는 프레임 단위의 지연시간을 의미한다.
이때, 목표 중계국(1220)은 이전 프레임에 수신되어 저장된 신호(Si, -S* i+1)(t)와 다중 신호원 신호 중 동일한 시공간 부호화된 신호(Si, -S* i+1)(t+Tf)와 함께 최대비결합(Maxum Ratio Combine) 기법으로 처리하여 시간 다이버시티를 얻고, 다시 (Si +1, S* i)와 (Si, -S* i+1)로 서로 다른 시공간 부호화된 신호들에 대해 시공간 복호화 및 최대비결합 기법을 통해 전송 다이버시티를 얻는다.
최대비결합(Maxum Ratio Combine) 기법은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이므로 별도의 설명은 생략한다.
기지국과 다중 중계에 의한 전송에 대한 것은 도 13a 및 도 13b에 도시되어 있다.
i 프레임에서 기지국(1300)은 다중의 중계 중계국(1310, 1320) 및 목표 중계국(1330)에 동시에 시공간 부호화되지 않은 원 신호인 (Si, Si +1)(t)를 전송하고, 다음의 (i+1) 프레임에서 다중의 중계국(1310, 1320)들 각각에게 서로 다르게 시공간 부호화되어 시간 지연된 신호 (Si +1, S* i)(t+Tf)와 (Si, -S* i+1)(t+Tf)를 전송한다. 이 때, i 프레임에서 기지국에서 모든 중계국에 동시 전송시 동일 리소스를 할당하는 경우에는 모두 같은 신호를 전송해야 하므로, 시공간 부호화되지 않은 원 데이터를 시간 지연없이 그대로 목표 중계국(1330)으로 전송함으로써 자원 효율성을 높일 수 있다. 그러므로, 목표 중계국(1330)은 상기와 같은 3가지의 신호를 수신하여 시공간 복호화에 의한 전송 다이버시티(시간 지연되어 전송된 신호들)와 기지국(1300)으로부터 시간 t에 수신하여 저장된 신호를 함께 결합 처리하여 시간 다이버시티를 동시에 얻게 된다.
협동 시간 다이버시티와 협동 전송 다이버시티의 복합 구성은 도 14a와 같다. 이 경우는 멀티홉의 다중 중계 경우에 가능한 구성으로 기지국(1400)에서 복수의 중계 중계국(1410, 1420)에 신호를 전송하고, 이에 대해 각 중계 중계국(1410, 1420)에서는 (Si +1, S* i)와 (Si, -S* i+1)로 서로 다른 시공간 부호화를 수행하여 그 결과 신호를 동일 시간-주파수 리소스를 이용하여 목표 중계국(1430)에 전송하고, 동시에 기지국(1400)에서는 시공간 부호화되어 송신되는 중계 중계국 신호인 (Si +1, S* i) 혹은 (Si, -S* i+1)로 부호화된 신호 중에서 하나를 선택하여 목표 중계국(1430)으로 동일하게 전송한다.
그러므로, 도 14a에 도시된 예에서, 목표 중계국(1430)에서는 동일한 시공간 부호화로 전송되는 기지국(1400)과 중계 중계국(1410)으로부터의 신호로부터 신호원 다이버시티를 얻게 되고, 이를 다시 다른 중계국(1410)으로부터 전송되는 다른 시공간 부호화 신호와 함께 시공간 복호화를 통해 전송 다이버시티를 얻는다.
협동 신호원 다이버시티, 협동 전송 다이버시티, 협동 시간 다이버시티의 복합 구성은 도 15와 같다. 이 경우도 멀티홉의 다중 중계 경우에 가능한 구성으로, 기지국(1500)에서 중계 중계국들(1510, 1520)과 목표 중계국(1530)에 시공간 부호화되지 않은 원신호 (Si, Si +1)(t)를 전송하고, 이에 대해 각 중계 중계국(1510, 1520)에서는 서로 다른 시공간 부호를 수행하여 각각 (Si +1, S* i)(t+Tf)와 (Si, -S* i+1)(t+Tf)의 신호를 생성하여 목표 중계국(1530)으로 전송한다.
동시에 기지국(1500)에서는 중계 중계국 시공간 부호화된 송신 신호 중 (Si+1, S* i)(t+Tf)혹은 (Si, -S* i+1)(t+Tf)중 하나를 택하여 동일하게 목표 중계국(1530)으로 전송한다. 그러므로, 목표 중계국(1530)은 시각 t+Tf에서는 동일한 시공간 부호화로 전송되는 기지국과 중계 중계국으로부터의 신호들에서 신호원 다이버시티를 얻게 되고, 이를 다시 다른 중계 중계국 신호와 함께 시공간 복호화를 통해 전송 다이버시티를 얻게 되며, 이를 다시 이전 프레임인 시간 t에 기지국(1500)으로부터 수신되어 저장된 신호와 함께 최대비 결합 기법으로 처리하여 시간 다이버시티를 얻게 된다.
상기에 설명된 것과 같이 다양한 구성 및 전송 경로, 시간 차이를 두어 전송되는 신호들을 통해 목표 중계국은 신호원 다이버시티와 시간 다이버시티를 얻을 수 있으며, 결국 동일 시간-주파수 리소스 영역에 다중 신호원에서 동일한 신호를 전송하는 협동 신호원 다이버시티, 시공간 부호화된 서로 다른 신호를 전송하는 협동 전송 다이버시티, 신호원간 시간적 차이를 두고 동일 데이터를 반복하여 전송하는 협동 시간 다이버시티 방법과 상기 방식이 혼합된 협동 복합 다이버시티의 제안된 방법으로 전송 목표 지점의 중계국에서의 수신 성능 향상을 얻어진다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 상기의 예들 외에도 본 발명에 따른 다양한 실시 태양이 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한 본 발명에 따른 상기의 각 단계는 일반적인 프로그래밍 기법을 이용하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 다양하게 구현할 수 있다는 것은 이 분야에 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 것이다.
그리고 본 발명의 일부 단계들은, 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD- ROM, CD-RW, 자기 테이프, 플로피디스크, HDD, 광 디스크, 광자기 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기지국과 다중의 중계국을 이용하여 동일한 시간-주파수 리소스 영역에 동시에 신호를 전송하거나 시간적 차이를 두고 동일한 정보를 전송함으로써 얻는 다이버시티 효과로 수신 성능 향상을 얻는다. 그 결과 동일 시간-주파수 리소스 영역에 다중 신호원에서 동일한 신호를 전송하는 협동 신호원 다이버시티, 시공간 부호화된 서로 다른 신호를 전송하는 협동 전송 다이버시티, 신호원간 시간적 차이를 두고 동일 데이터를 반복하여 전송하는 협동 시간 다이버시티 방법과 상기 방식이 혼합된 협동 복합 다이버시티의 제안된 방법으로 전송 목표 지점 중계국에서의 수신 성능 향상을 얻게 된다.
결국 다중의 중계국을 비롯하여 기지국의 다양한 신호원을 이용하여 하향링크 수신측 중계국에서의 성능 향상을 하여 네트워크 망에서의 편이성을 높이는 효과를 제공한다.

Claims (8)

  1. OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치에 있어서,
    하향 링크 신호를 전송하는 기지국;
    상기 기지국으로부터의 하향 링크 신호를 수신하여 전송하는 중계 중계국; 및
    상기 기지국으로부터 또는 상기 중계 중계국으로부터 또는 상기 기지국과 중계 중계국으로부터 복수의 하향 링크 신호를 동시에 또는 일정 시간 차이를 두고 수신하여 전송 다이버시티 효과를 생성하는 목표 중계국;을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중계 중계국은 단일 혹은 복수일 수 있으며,
    상기 기지국은 상기 중계 중계국 및 목표 중계국으로 동일 시간-주파수 자원에 서로 다른 시공간 부호화를 거친 다른 신호를 전송하며, 상기 중계 중계국은 상기 기지국에서 전송된 신호를 그대로 또는 시공간 부호화하여 상기 목표 중계국으로 전송하며,
    상기 목표 중계국은 상기 전송되는 신호들을 수신하여 다이버시티를 얻는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 중계 중계국과 목표 중계국에 동일한 신호를 서로 다른 시간-주파수 자원을 이용하여 전송하고,
    상기 중계 중계국은 상기 기지국에서 수신한 신호를 일정 시간 지연된 후에 상기 목표 중계국으로 송신하며,
    상기 목표 중계국은 상기 기지국에서 수신한 신호와 상기 중계 중계국에서 시간 지연된 신호를 수신하여 시간 다이버시티 효과를 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 중계 중계국 및 목표 중계국으로 동일한 신호를 전송하고, 일정 시간 지연된 후에 그 신호를 상기 목표 중계국으로 전송하며,
    상기 중계 중계국은 상기 기지국으로부터 수신한 신호를 상기 일정 시간만큼 지연시켜서 상기 목표 중계국으로 전송하고,
    상기 목표 중계국은 상기 기지국 및 목표 중계국에서 지연되어 전송된 신호들로부터 다이버시티를 얻고, 그 신호원 다이버시티와 상기 기지국으로부터 지연되지 않고 전송된 신호로부터 시간 다이버시티를 얻는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 중계 중계국 및 목표 중계국으로 시공간 부호화된 신호를 전송하고, 일정 시간 지연하여 상기 시공간 부호화된 신호와는 다른 시공간 부호화된 신호를 상기 목표 중계국으로 전송하고,
    상기 중계 중계국은 상기 기지국으로부터 전송된 신호를 상기 일정 시간동안 시간 지연하여 상기 목표 중계국으로 전송하며,
    상기 목표 중계국은 상기 기지국으로부터 시간 지연되지 않고 전송된 신호와 상기 중계 중계국으로부터 전송된 신호로부터 시간 다이버시티를 얻고, 상기 중계국으로부터 전송된 신호와 상기 기지국으로부터 시간 지연된 신호로부터 전송 다이버시티를 얻는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중계 중계국은 복수이며,
    상기 기지국은 상기 복수의 중계 중계국 및 목표 중계국에 동시에 시공간 부호화되지 않은 신호를 전송하고,
    상기 복수의 중계 중계국은 상기 전송된 신호를 수신하여 일정 시간 지연된 후에 중계 중계국마다 서로 다르게 시공간 부호화하여 상기 목표 중계국으로 전송하고,
    상기 목표 중계국은 상기 목표 중계국으로부터 전송된 시간 지연된 신호들로부터 전송 다이버시티를 구하고, 상기 지연된 신호의 하나와 상기 기지국으로부터 수신한 지연되지 않은 신호로부터 시간 다이버시티를 구하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중계 중계국은 복수이며,
    상기 기지국은 복수의 중계 중계국에 하향링크 신호를 전송하고,
    상기 각 중계 중계국은 전송된 신호를 수신하여 중계 중계국 별로 서로 다른 시공간 부호화를 수행하여 얻어진 신호를 동일 시간-주파수 리소스를 이용하여 상기 목표 중계국(1430)에 전송하고, 동시에 상기 기지국은 상기 중계 중계국에서 시공간 부호화되어 송신되는 중계 중계국 신호 중의 하나를 상기 목표 중계국으로 전송하며,
    상기 목표 중계국은 동일한 시공간 부호화로 전송되는 기지국과 중계 중계국으로부터의 신호로부터 신호원 다이버시티를 구하며, 이 결과와 다른 중계 중계국으로부터 전송되는 다른 시공간 부호화 신호로부터 시공간 복호화를 통해 전송 다이버시티를 구하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중계 중계국은 복수이며,
    상기 기지국은 중계 중계국들과 목표 중계국에 시공간 부호화되지 않은 신호 를 전송하고,
    각 중계 중계국은 전송받은 신호에 서로 다른 시공간 부호를 수행한 신호를 생성하고 시간 지연하여 목표 중계국으로 전송하며, 동시에 상기 기지국은 중계 중계국들에서 시공간 부호화되고 시간 지연되어 상기 목표 중계국으로 전송된 신호 중의 하나와 동일한 신호를 선택하여 목표 중계국으로 전송하며,
    상기 목표 중계국은 상기 기지국으로부터 시간 지연되어 전송되는 신호와 상기 중계 중계국들로부터 전송되는 신호 중 그 신호와 동일한 신호를 이용하여 신호원 다이버시티를 구하고, 이를 상기 동일한 신호가 아닌 다른 신호를 전송한 중계 중계국 신호와 함께 시공간 복호화를 통해 전송 다이버시티를 구하며, 그 결과와 상기 기지국으로부터 전송된 시간 지연되지 않은 신호로부터 시간 다이버시티를 구하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 하향링크의 중계국에서의 협동 다이버시티 장치.
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