KR20080071065A - 무선통신 시스템에서 순방향 링크 채널을 위한 송신다이버시티 방법 및 신호처리 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 순방향 링크 채널을 위한 송신다이버시티 방법 및 신호처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순방향 링크에서 OFDM 기술을 사용하는 셀룰라 시스템에서 Multi Carrier CDMA 타입의 채널을 위한 다이버시티 기술에 관한 것으로, 무선통신 시스템에서 순방향 링크 채널을 위한 송신 다이버시티 방법에 있어서, 임의의 한 변조심볼구간에서 다수의 입력 심볼로부터 소정의 서로 다른 출력 심볼을 생성하는 인코딩단계, 직교코드를 발생하는 직교코드 발생단계, 상기 직교코드를 이용하여 상기 출력 심볼을 확산(spreading)하는 확산단계 및 상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합하고 각각의 송신 경로별로 출력하는 결합단계를 포함하며, OFDM 기반의 하향 링크에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티를 최대한 얻을 수 있다.
OFDM, Multi Carrier-CDMA, Diversity, SCBC(Space Code Block Coding), ACK/NACK 채널

Description

무선통신 시스템에서 순방향 링크 채널을 위한 송신 다이버시티 방법 및 신호처리 방법{Transmit Diversity Method for MC-CDMA}
본 발명은 무선통신 시스템에서 순방향 링크 채널을 위한 송신 다이버시티 방법 및 신호처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OFDM 기반의 하향 링크에서 MC-CDMA(Multi-Carrier Code Division Multiple Access) 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티를 최대한 얻기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT차세대핵심기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2005-S-404-12, 과제명:3G Evolution 무선전송 기술 개발].
송신 다이버시티란 페이딩에 의해 전송 품질이 저하되는 것을 보완하기 위해 활용하는 기법으로, 동일한 신호를 2회 이상의 반복으로 전송하고 수신단에서 이를 상호 결합하도록 하여 페이딩을 완화시키는 기술이다. CDMA 시스템에서는 시간 다이버시티, 주파수 다이버시티, 셀 다이버시티, 공간 다이버시티, 경로 다이버시티 기법을 사용할 수 있다.
이 때 시간 다이버시티란 하나의 신호를 전송함에 있어 시간의 간격을 두고 여러 번 전송하여 수신단에서 이를 결합하는 방식을 의미하고, 주파수 다이버시티란, 하나의 신호를 전송할 때 여러 개의 주파수를 이용하여 전송하는 방법을 가리킨다. 셀 다이버시티는 현재의 셀과 이동하려는 다른 셀의 2개 이상의 기지국을 동시에 연결하여 다중 경로를 형성하는 것이고, 경로 다이버시티는 다중 경로의 신호를 각각 수신하여 수신기에서 각각 따로 복조를 수행한 후 복조된 신호를 결합하는 기술이다. 그리고, 공간 다이버시티란 2개 이상의 수신 안테나를 사용하여 각각의 안테나로 들어오는 신호를 결합하는 방식이다. 이 때, 이동국에서 2개 이상의 수신 안테나를 사용하는 것은 어려우므로, 일반적으로 기지국에서 2개 이상의 수신 안테나를 사용하는 다이버시티 기술을 가리킨다.
직교주파수분할(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 기반의 시스템에서 종래에 제안된 기술로는 공간/시간 블록 코딩(Space Time Block Coding, 이하 STBC라 함) 방법 혹은 공간/주파수 블록 코딩(Space Frequency Block Coding, 이하 SFBC라 함) 방법이 있다.
STBC 방법은 인접한 두 OFDM 심볼간에 Alamouti 인코딩을 수행하여 전송하는 송신 다이버시티 방법이고, SFBC는 두 개의 부 반송파간에 Alamouti 인코딩을 수행하여 전송하는 송신 다이버시티 방법이다. 한편 OFDM 시스템에서 채널 구분을 위해 서로 다른 채널간에는 서로 다른 코드를 할당하는 방식으로 Multi-carrier CDMA(이하 MC-CDMA라 함) 방식이 사용될 수 있는데 종래의 SFBC 혹은 STBC 송신다이버시티 방법은 서로 다른 채널간 CDMA로 구분되는 MC-CDMA 방식에는 적합하지 않은 단점이 있었다.
본 발명은 OFDM 기반의 하향 링크에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티를 최대한 얻기 위한 방법을 제시한다.
또한, 본 발명은 3G-LTE의 ACK/NACK 채널 등에 사용하여 OFDM 기반의 하향 링크에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티를 향상시키는 방법을 제시한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 제시하는 송신 다이버시티 방법은 무선통신 시스템에서 MC-CDMA(Multi Carrier-Code Division Multiple Access) 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 방법에 있어서, 임의의 한 변조심볼구간에서 다수의 입력 심볼로부터 소정의 서로 다른 출력 심볼을 생성하는 인코딩단계, 직교코드를 발생하는 직교코드 발생단계, 상기 직교코드를 이용하여 상기 출력 심볼을 확산(spreading)하는 확산단계 및 상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합하고 각각의 송신 경로별로 출력하는 결합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인코딩단계는 임의의 한 변조심볼구간에서 입력 심볼이 2개인 경우 상기 2개의 입력 심볼 중 하나의 입력 심볼은 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 생성하고, 다른 하나의 입력 심볼은 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직교코드 발생단계는 상기 2개의 입력 심볼이 무선통신 시스템의 하향링크 ACK/NACK 채널이면 각각의 입력 심볼에 대한 2개의 직교코드를 생성하고 상기 2개의 직교코드는 상호 상관이 "0"이 되는 직교코드로 2진수(binary) 또는 복소수(complex)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확산단계는 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산하고, 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합단계는 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하여 소정의 송신 경로로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합단계는 상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하여 소정의 송신 경로로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합단계는 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 다른 하나의 입력 심 볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하고, 상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하여 상기 각각의 더한 값을 서로 다른 송신 경로로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합단계는 상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합할 경우 상기 결합되는 출력 심볼에 대한 각각의 자원블록이 동일한 시간 및 동일한 주파수를 점유되도록 하고, 서로 다른 주파수 대역에서 반복하여 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 제시하는 송신 다이버시티 장치는 무선통신 시스템에서 MC-CDMA(Multi Carrier-Code Division Multiple Access) 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 장치에 있어서, 임의의 한 변조심볼구간에서 다수의 입력 심볼로부터 소정의 서로 다른 출력 심볼을 생성하는 인코더, 직교코드를 발생하는 직교코드 발생부, 상기 직교코드를 이용하여 상기 출력 심볼을 확산(spreading)하는 확산부 및 상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합하고 각각의 송신 경로별로 출력하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인코더는 임의의 한 변조심볼구간에서 입력 심볼이 2개인 경우 상기 2개의 입력 심볼 중 하나의 입력 심볼은 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 생성하고, 다른 하나의 입력 심볼은 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 음의 공액 복소수로 변환한 출력 심볼을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직교코드 발생부는 상기 2개의 입력 심볼이 무선통신 시스템의 하향링크 ACK/NACK 채널이면 각각의 입력 심볼에 대한 2개의 직교코드를 생성하고 상기 2개의 직교코드는 상호 상관이 "0"이 되는 직교코드로 2진수(binary) 또는 복소수(complex)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확산부는 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산하고, 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합부는 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하고, 상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하여 상기 각각의 더한 값을 서로 다른 송신 경로로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합부는 상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합할 경우 상기 결합되는 출력 심볼에 대한 각각의 자원블록이 동일한 시간 및 동일한 주파수를 점유되도록 하고, 서로 다른 주파수 대역에서 반복하여 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 제시하는 송신 다이버시티 신호 처리방법은 무선통신 시스템에서 MC-CDMA(Multi Carrier-Code Division Multiple Access) 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 신호를 처리하는 방법에 있어서, 수신된 무선통신 신호를 증폭하고 기저대역 신호로 변환하는 신호처리단계, 직교코드를 이용하여 상기 기저대역 신호를 역확산(despreading)하는 역확산단계, 상기 기저대역 신호를 통하여 송신 다이버시티 신호의 송신 경로에 대한 채널 추정값을 산출하는 채널 추정단계 및 상기 역확산된 기저대역 신호 및 상기 산출된 채널 추정값을 이용하여 송신데이터를 복원하는 디코딩단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기저대역 신호에 포함된 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 제거하는 CP 제거단계, 상기 기저대역 신호를 주파수 영역 신호로 변환하는 푸리에 변환단계 및 상기 주파수 영역 신호로 변환된 기저대역 신호를 디스크램블링(descramblibg)하는 디스크램블링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디스크램블링 단계를 통하여 상기 기저대역 신호가 여러 개의 신호로 분리된 경우 각각의 분리된 신호의 개수만큼의 상기 역확산단계 및 상기 디코딩단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디코딩단계는 상기 기저대역 신호에 포함된 각각의 자원블록당 2개의 심볼이 존재하는 경우 각각의 심볼에 대한 역확산단계를 수행하여 결과값을 상기 채널 추정값을 이용하여 공간/코드 블록 코딩을 수행하는 것을 특징으로 한 다.
또한, 상기 디코딩단계에서 상기 각각의 분리된 신호의 개수만큼의 출력 신호를 컴바이닝(combining)하는 컴바이닝 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 제시하는 송신 다이버시티 신호를 처리장치는 무선통신 시스템에서 MC-CDMA(Multi Carrier-Code Division Multiple Access) 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 신호 처리장치에 있어서, 수신된 무선통신 신호를 증폭하고 기저대역 신호로 변환하는 신호처리부, 직교코드를 이용하여 상기 기저대역 신호를 역확산(despreading)하는 역확산부, 상기 기저대역 신호를 통하여 송신 다이버시티 신호의 송신 경로에 대한 채널 추정값을 산출하는 채널 추정부 및 상기 역확산된 기저대역 신호 및 상기 산출된 채널 추정값을 이용하여 송신데이터를 복원하는 디코딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기저대역 신호에 포함된 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 제거하는 CP 제거부, 상기 기저대역 신호를 주파수 영역 신호로 변환하는 푸리에 변환부 및 상기 주파수 영역 신호로 변환된 기저대역 신호를 디스크램블링(descramblibg)하는 디스크램블링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디스크램블링부에서 상기 기저대역 신호가 여러 개의 신호로 분리된 경우 각각의 분리된 신호의 개수만큼의 상기 역확산부 및 상기 디코딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디코딩부는 상기 기저대역 신호에 포함된 각각의 자원블록당 2개의 심볼이 존재하는 경우 각각의 심볼에 대한 역확산을 수행한 결과값을 상기 채널 추정값을 이용하여 공간/코드 블록 코딩을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디코딩부에서 상기 각각의 분리된 신호의 개수만큼의 출력 신호를 컴바이닝(combining)하는 컴바이닝부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공간(안테나) 및 코드 영역상에서 다이버시티 인코딩을 수행하는 방법과 이를 OFDM 주파수 축상에서 반복전송을 함으로서 주파수 다이버시티까지 얻는 방법이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 OFDM 기반의 하향 링크에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티를 최대한 얻을 수 있다.
본 발명은 하향링크에서 OFDM을 사용하는 셀룰라 시스템에서 MC-CDMA 타입의 채널의 송신 다이버시티 기술로 사용될 수 있으며 3G-LTE의 ACK/NACK 채널 등에 사용될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 하향 링크 트래픽 데이터채널의 멀티플렉싱(Multiplexing) 기법으로 OFDM을 사용하는 무선통신 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
상기와 같이 하향 링크에서 OFDM 기법을 사용하는 셀룰라 시스템에서 일부 하향링크 컨트롤 채널, 예를 들어 ACK/NACK 채널의 multiplexing 기법으로 Code Division Multiplexing (CDM)기술이 도입될 수 있다. 일반적으로 MC-CDMA(Multi Carrier-Code Division Multiple Access) 기술로 알려져 있다. MC-CDMA는 종전의 타임 스프레딩(TIME SPREADING) 방식, 즉 시간 영역에서 여러 사용자의 신호를 사용자별 직교코드로 직접 시퀀스 대역 확산하여 전송하는 직접 시퀀스대역확산(DS-CDMA)방식과 달리, 주파수 도메인에서 각 사용자의 신호를 확산하여 전송하는 주파수 스프레딩(FREQUENCY SPREADING) 방식의 통신 방법이다.
본 발명에서는 각 이동국으로 전송되며 CDM으로 multiplexing 되는 ACK/NACK 채널을 기반으로 설명한다.
도 1의 셀룰라 시스템의 기본적인 구조는 여러 개의 이동국(110) 및 이동국과 무선채널 상으로 통신을 수행하는 기지국(100)으로 구성되며, 기지국에서 이동국으로 송신되는 신호를 하향링크(120) 신호라 하고, 반대로 이동국에서 기지국으로 송신되는 신호를 상향링크(130) 신호라 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공간/코드 블록 코딩(Space Code Block Coding: SCBC)에 기반한 송신 다이버시티 장치를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, SCBC/스프레딩 블록(200)은 SCBC 인코더(201), 직교코드 발생기(202), 곱셈기(203) 및 덧셈기(204)를 포함한다.
SCBC 인코더(201)는 임의의 한 변조 심볼 구간에서 2개의 입력 심볼 sj, sk에 대해 4개의 심볼 즉, sj, sk , -sj *, sk *를 동시에 출력한다.
4개의 출력 심볼 중 2개, 즉 sj와 -sk *는 j번째 직교 코드 C(j)=[c0 (j) c1 (j) c2 (j)... cSF -1 (j)]T에 의해 스프레딩(spreading)되고 나머지 2개의 심볼 즉, sj *와 sk는 또 다른 k번째 직교 코드 C(k)=[c0 (k) c1 (k) c2 (k) ... cSF -1 (k)]T에 의해 스프레딩(spreading)된다. 여기서 T는 전치행렬(Transpose)을 의미한다.
상기의 sj, sk는 하향링크 ACK/NACK 채널을 가정했을 때 서로 다른 두 이동국 (110-A, 110-B)으로 전송되는 ACK/NACK 비트로서 (1 과 0) 또는 (1 과 -1)을 가질 수 있다.
상기 두 개의 코드는 상호 상관이 "0"이 되는 직교 코드로서 2진수(binary) 일 수도 있고 복소수(complex) 일 수도 있다.
sj를 C(j)로 스프레딩(spreading)해서 생성된 신호 sjC(j)는 sk을 C(k)로 스프레딩(spreading)해서 생성된 신호 skC(k)과 더해져서 0번 안테나를 위한 경로로 출력되고 sj *를 C(k)로 스프레딩(spreading)해서 생성된 신호 sj *C(k)는 -sk *를 C(j)로 스프레딩(spreading)해서 생성된 신호 -sk * C(j)와 더해져서 1번 안테나를 위한 경로로 출력된다.
결국 임의의 전송 심볼 구간에서 첫 번째 안테나(0번 안테나)를 통해 송신되는 기저대역 신호는 sjC(j)+skC(k)이 되고 두 번째 송신 안테나(1번 안테나)를 통해 송신되는 기저대역 신호는 sj *C(k)-sk * C(j)이 된다.
그리고 이 두 신호는 동시에 한 심볼 구간에서 전송된다. 이러한 특징은 본 발명의 방법이 기존의 STBC(Space Time Block Coding) 송신 혹은 SFBC(Space Frequency Block Coding) 송신 다이버시티 방법과 다른 가장 큰 차이점이다.
상기 SCBC/스프레딩 블록(200) 출력은 셀별 고유의 스크램블링(scrambling) 코드로 스크램블링 될 수 있다.
기지국 송신단에서 상기 SCBC/스프레딩 블록(200)은 셀내 이동국 수에 따라 다수개가 존재하며 각각의 출력은 최종적으로 안테나 별(혹는 beam별)로 컴바이닝되어 전송된다. 상기에서 beam의 의미는 beamforming 혹은 virtual antenna 개념의 precoding vector가 적용됐을 경우를 의미한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 SCBC/스프레딩 블록(200)출력을 하향 링크의 OFDM 시간-주파수 자원에 매핑된 구조를 나타내는 도면이다.
SCBC/스프레딩 블록(200)출력은 N 개의 OFDM 심볼 구간 과 M개의 부 반송파 영역으로 구성된 N*M개의 OFDM 자원 요소(resource element)로 이루어져 있는 자원 블록(310-A, 310-B)에 매핑된다.
자원 블록의 크기를 N*M이라 했을 때 자원블록의 크기는 코드간 직교성을 유지하기 위해 채널 코히런트 대역폭 및 코히런트 시간 구간보다 작게 하는 것이 유리하다.
상기에서 두 자원블록(310-A, 310-B)은 동일한 시간 및 동일한 주파수를 점유 하며 다만 송신되는 안테나(혹은 beam)이 다를 뿐이다.
상기 자원블록(310-A, 310-B)의 크기는 상기 직교 코드의 길이(spreading factor: SF)와 동일함을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자원 블록(310)에서 N=2, M=2 일 때와 N=1, M=4일 때의 예를 나타내는 도면이다.
여기서 세로 단위는 OFDM 부 반송파(450) 단위이고, 가로단위는 OFDM 심볼 구간 단위(460)이다. OFDM 심볼 구간은 사이클릭 프리픽스(Cyclic prefix)까지 포함한다.
본 발명에서는 송신 다이버시티 이득을 최대한 얻기 위해 상기 SCBC/스프레딩 블록(200)출력을 전체 OFDM 자원(resource) 영역에서 반복 전송함으로서 주파수 다이버시티를 더 얻는 방법을 제안한다.
자원블록이 N=2, M=2일 경우와 N=1, M=4일 경우 SF=4로서 동일하지만 채널 환경에 따라 서로 다른 성능을 보일 수 있다. 예를 들어 채널의 확산지연이 작은 채널환경에서는 N=1, M=4를 사용하는 것이 유리하고, 채널의 확산지연이 큰 환경에서는 N=2, M=2를 사용하는 것이 유리하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 SCBC/스프레딩 블록(200)출력을 주파수 축상에서 멀리 떨어져 있는 주파수 대역에 반복 전송하는 OFDM 자원 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 SCBC/스프레딩 블록(200)출력을 두 번 더 반복하여 전송하는 방법의 예를 나타낸다. 상기와 같이 주파수영역에서 반복하여 전송하므로서 주파수 다이버 시티를 더 얻을 뿐만 아니라 CDM 프로세싱 이득을 더 얻을 수 있는 장점이 있다.
만일 도 5에서 반복하여 전송하지 않을 경우 주파수 선택적 페이딩 환경에서 수신신호가 매우 작을 확률이 있다. 반면 도 5와 같이 반복 전송을 하고 수신단에서는 반복된 신호를 더하는 작용을 함으로서 셋 중에 하나가 신호가 작아도 나머지로부터 원래 신호를 검출할 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송신 다이버시티 방법에 대한 이동국 수신기 구조를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 이동국 수신기는 안테나(601), RF/IF 처리기(602), CP제거기(603), FFT 처리기(604), 디스크램블러(descrambler, 605), 역확산기(despreader, 606), 채널추정기(607), 채널 등화 및 SCBC 디코더(608), 컴바이너(609) 및 제어기를 포함한다.
안테나(601)는 무선 신호를 수신한다.
RF/IF 처리기(602)는 수신된 RF신호를 증폭 및 기저대역 신호로 변환한다.
CP(Cyclic prefix) 제거기(603)가 RF/IF 처리기(602)의 출력신호에서 CP를 제거하면, FFT(Fast Fourier Transform) 처리기(604)는 CP제거기(603)의 출력인 시간영역 신호를 주파수 영역 신호로 변환해 준다.
디스크램블러(descrambler, 605)는 스크램블러에 의해 만들어진 임의 부호 계열로부터 원래 데이터를 생성한다.
역확산기(despreader, 606)는 디스크램블링된 신호를 직교 코드로 역확산(despreading)을 수행한다.
채널 추정기(607)는 2개의 기지국 송신 안테나와 이동국 수신 안테나간 2개 의 무선 경로에 대한 채널 추정을 한다.
채널 등화 및 SCBC 디코더(608)는 역확산(despreading)된 수신 심볼 및 채널 추정값을 받아서 채널 등화 및 SCBC 디코딩을 수행한다.
본 발명의 발명이 하향링크의 ACK/NACK 채널에 적용되었을 경우 상기 등화 및 SCBC 디코더(608)는 해당 ACK/NACK 비트만을 취하여 제어기(611)에 보낸다.
본 발명의 채널 등화 및 SCBC 디코더(608-A 내지 608-K)는 각각의 자원 블록 당 2개의 역확산기(despreader) 출력을 받아서 채널 추정기(607)에서 받은 채널 값을 이용하여 SCBC 디코딩(decoding)을 수행한다.
SCBC 디코딩 방법은 잘 알려진 알라무티 방식(Alamouti decoding)을 이용할 수 있다. 상기 SCBC 디코딩 블록의 수는 송신단에서 송신한 안테나(혹은 빔)당 자원 블록의 수(K)와 동일하며 상기 K개의 SCBC 디코딩 블록의 각 출력은 최종적으로 컴바이너(609)에서 컴바이닝된다.
이때 컴바이닝 방법으로 MMSE(Minimum Mean Square Error)방법을 사용할 수 있다.
도 6에서 각각의 역확산기(despreader)는 수신신호를 받아서 하나의 자원블록당 두 개의 코드 즉, C(j)와 C(k)로 역확산(dispreading)을 수행한다. C(j)와 C(k)로 역확산(dispreading) 된 성분을 각각 R(0)와 R(1)라 했을 때 채널 등화 및 SCBC 디코더(608)는 이를 받아서 하기의 수학식 1과 같이 송신 심볼 s0 와 s1 을 추출하는 것이다.
s0 = (α0 *R(0)+α1R(1) *)
s1 = (α0 *R(1)-α1R(0) *)
한편 하나의 자원블록에 할당될 수 있는 ACK/NACK 채널 수는 M*N으로서 하향 링크에서 할당되어야 하는 수는 이보다 훨씬 많을 수도 있다. 이 경우 동일한 자원 블록을 사용하는 그룹을 하나의 이동국 그룹이라 정의하면 다수개의 이동국 그룹이 존재할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동국 그룹(L=2)일 경우 자원블록 할당방법을 나타내는 도면이다.
본 발명에서는 셀내 이동국을 여러 그룹으로 나누어 그룹간에는 서로 다른 자원 블록을 사용(FDM)하며 그룹 내에서는 동일한 자원블록을 사용하되 코드(CDM)로 구분하는 방법을 제안한다. 이 경우 FDM과 CDM 하이브리드가 된다.
이때 한 자원블록에서 최대 할당될 수 있는 이동국 수는 M*N 이므로 상기 이동국 그룹이 L이라 했을 때 총 M*N*L개의 이동국이 할당될 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 주파수 다이버시티 극대화를 위한 자원 블록 가공방법을 나타내는 도면이다.
본 발명에서는 각 자원 블록에 도 8에서처럼 서로 다른 위상을 주파수 도메인에서 곱해줌으로서 각 자원 블록이 무선채널상에서 독립적인 페이딩을 더 겪게 함으로서 주파수 다이버시티를 극대화할 수 있다.
즉, 주파수 다이버시티가 극대화 되려면 각각의 블록이 최대한 서로 독립적인 페이딩을 받아야 하는데 도 8에서처럼 서로 다른 위상을 주파수 도메인에서 곱해 줌으로서 각각의 자원블록이 받는 페이딩이 최대한 독립적이 되도록 해줄 수 있다.
도 9은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 방법을 나타낸 흐름도이다.
임의의 한 변조심볼구간에서 다수의 입력 심볼로부터 소정의 서로 다른 출력 심볼을 생성하고(S900), 직교코드를 발생한다(S910).
상기 임의의 한 변조심볼구간에서 입력 심볼이 2개인 경우 상기 2개의 입력 심볼 중 하나의 입력 심볼은 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 생성하고, 다른 하나의 입력 심볼은 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 생성한다.
상기 2개의 입력 심볼이 무선통신 시스템의 하향링크 ACK/NACK 채널이면 각각의 입력 심볼에 대한 2개의 직교코드를 생성하고 상기 2개의 직교코드는 상호 상관이 "0"이 되는 직교코드로 2진수(binary) 또는 복소수(complex)가 될 수 있다.
다음으로, 상기 직교코드를 이용하여 상기 출력 심볼을 확산(spreading)시킨다(S920).
상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 양의 공액복소수 로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산하고, 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한다.
다음으로, 상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합하고 각각의 송신 경로별로 출력한다(S930).
상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합할 경우 상기 결합되는 출력 심볼에 대한 각각의 자원블록이 동일한 시간 및 동일한 주파수를 점유되도록 하고, 서로 다른 주파수 대역에서 반복하여 출력된다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 신호를 처리하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
기저대역 신호에 포함된 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 제거한다(S1000).
상기 기저대역 신호를 주파수 영역 신호로 변환하고(S1010), 상기 주파수 영역 신호로 변환된 기저대역 신호를 디스크램블링(descramblibg)하여(S1020) 수신된 무선통신 신호를 증폭하고 기저대역 신호로 변환한다(S1030).
직교코드를 이용하여 상기 기저대역 신호를 역확산(despreading)하고(S1040), 상기 기저대역 신호를 통하여 송신 다이버시티 신호의 송신 경로에 대한 채널 추정값을 산출하고(S1050), 상기 역확산된 기저대역 신호 및 상기 산출된 채널 추정값을 이용하여 송신데이터를 복원한다(S1060).
상기 S1060에서 상기 각각의 분리된 신호의 개수만큼의 출력 신호를 컴바이 닝(combining)하게 된다(S1070).
본 발명은 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, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 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 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 하향 링크 트래픽 데이터채널의 멀티플렉싱(Multiplexing) 기법으로 OFDM을 사용하는 무선통신 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공간/코드 블록 코딩(Space Code Block Coding: SCBC)에 기반한 송신 다이버시티 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 SCBC/스프레딩 블록(200)출력을 하향 링크의 OFDM 시간-주파수 자원에 매핑된 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자원 블록(310)에서 N=2, M=2 일 때와 N=1, M=4일 때의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 SCBC/스프레딩 블록(200)출력을 주파수 축상에서 멀리 떨어져 있는 주파수 대역에 반복 전송하는 OFDM 자원 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송신 다이버시티 방법에 대한 이동국 수신기 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동국 그룹(L=2)일 경우 자원블록 할당방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 주파수 다이버시티 극대화를 위한 자원 블록 가공방법을 나타내는 도면이다.
도 9은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 MC-CDMA 타입의 채널을 위한 송신 다이버시티 신호를 처리하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (13)

  1. 무선통신 시스템에서 순방향 링크 채널을 위한 송신 다이버시티 방법에 있어서,
    임의의 한 변조심볼구간에서 다수의 입력 심볼로부터 소정의 서로 다른 출력 심볼을 생성하는 인코딩단계;
    직교코드를 발생하는 직교코드 발생단계;
    상기 직교코드를 이용하여 상기 출력 심볼을 확산(spreading)하는 확산단계; 및
    상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합하고 각각의 송신 경로별로 출력하는 결합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 인코딩단계는
    임의의 한 변조심볼구간에서 입력 심볼이 2개인 경우 상기 2개의 입력 심볼 중 하나의 입력 심볼은 상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 생성하고, 다른 하나의 입력 심볼은 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 생성하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 직교코드 발생단계는
    상기 2개의 입력 심볼이 무선통신 시스템의 하향링크 ACK/NACK 채널이면 각각의 입력 심볼에 대한 2개의 직교코드를 생성하고 상기 2개의 직교코드는 상호 상관이 "0"이 되는 직교코드로 2진수(binary) 또는 복소수(complex)인 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 확산단계는
    상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산하고, 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼 및 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 결합단계는
    상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하여 소정의 송신 경로로 출력하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 결합단계는
    상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하여 소정의 송신 경로로 출력하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 결합단계는
    상기 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 다른 하나의 입력 심볼을 그대로 출력한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하고,
    상기 양의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값과 상기 음의 공액복소수로 변환한 출력 심볼을 상기 다른 하나의 입력 심볼에 대한 직교코드로 확산한 값을 더하여 상기 각각의 더한 값을 서로 다른 송신 경로로 출력하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 결합단계는
    상기 확산된 출력 심볼을 서로 교차하여 결합할 경우 상기 결합되는 출력 심볼에 대한 각각의 자원블록이 동일한 시간 및 동일한 주파수를 점유되도록 하고, 서로 다른 주파수 대역에서 반복하여 출력되는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  9. 무선통신 시스템에서 순방향 링크 채널을 위한 송신 다이버시티 신호를 처리 하는 방법에 있어서,
    수신된 무선통신 신호를 증폭하고 기저대역 신호로 변환하는 신호처리단계;
    직교코드를 이용하여 상기 기저대역 신호를 역확산(despreading)하는 역확산단계;
    상기 기저대역 신호를 통하여 송신 다이버시티 신호의 송신 경로에 대한 채널 추정값을 산출하는 채널 추정단계; 및
    상기 역확산된 기저대역 신호 및 상기 산출된 채널 추정값을 이용하여 송신데이터를 복원하는 디코딩단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 신호 처리방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기저대역 신호에 포함된 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 제거하는 CP 제거단계;
    상기 기저대역 신호를 주파수 영역 신호로 변환하는 푸리에 변환단계; 및
    상기 주파수 영역 신호로 변환된 기저대역 신호를 디스크램블링(descramblibg)하는 디스크램블링 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 신호 처리방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스크램블링 단계를 통하여 상기 기저대역 신호가 여러 개의 신호로 분리된 경우 각각의 분리된 신호의 개수만큼의 상기 역확산단계 및 상기 디코딩단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 신호 처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 디코딩단계는
    상기 기저대역 신호에 포함된 각각의 자원블록당 2개의 심볼이 존재하는 경우 각각의 심볼에 대한 역확산단계를 수행하여 결과값을 상기 채널 추정값을 이용하여 공간/코드 블록 코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 신호 처리방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 디코딩단계에서 상기 각각의 분리된 신호의 개수만큼의 출력 신호를 컴바이닝(combining)하는 컴바이닝 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 신호 처리방법.
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