KR20080084709A - 무선 통신 방법, 무선 송신 장치 및 수신 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 방법은, 송신될 데이터 신호로부터, 주파수 도메인에서 대칭 형상의 전력 스펙트럼을 각각 갖는 제1 송신 RF 신호 및 제2 송신 RF 신호를 생성하는 단계와, 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 서로 다른 시각에 송신하는 단계와, 제1 수신 RF 신호 및 제2 수신 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 수신하는 단계와, 상기 제1 수신 RF 신호 및 상기 제2 수신 RF 신호로부터 상기 데이터 신호를 재생하는 단계를 포함한다.
무선 통신, 시간 다이버시티, 주파수 다이버시티, 주파수 변환, 전력 스펙트럼

Description

무선 통신 방법, 무선 송신 장치 및 수신 장치{RADIO COMMUNICATION METHOD, RADIO TRANSMISSION APPARATUS AND RECEIVING APPARATUS}
본 발명은, 시간 및 주파수 다이버시티(diversity)를 이용한 무선 통신 방법, 무선 송신 장치 및 무선 수신 장치에 관한 것이다.
종래에, 무선 통신 분야에서 몇 개의 다이버시티 기술이 실용화되어 있다. 다이버시티는, 복수의 무선 통신 리소스를 이용해서 복수의 신호의 송수신을 행하고, 수신측에 있어서 통신 상태가 좋은 수신 신호를 선택하거나, 복수의 수신 신호를 합성함으로써 수신 품질을 향상시키는 기술이다. 다이버시티의 형태로서, 동일한 신호를 다른 시각에 2회 송신하는 시간 다이버시티, 동일한 신호를 다른 2개의 주파수에서 송신하는 주파수 다이버시티, 송신된 신호를 다른 장소에 배치된 2개의 안테나에 의해 수신하는 안테나 다이버시티, 또는 상이한 전파로(채널)를 거쳐서 안테나에 도달한 복수의 지연파(delayed wave)를 합성하는 패스 다이버시티(path diversity)가 있다.
NTT DoCoMo, KDDI, Mitsubishi Electric, NEC, Panasonic 및 Sharp, "E-UTRA Uplink에서의 ACK/NACK의 반복", Pl-070101, 3GPP TSG-RAN WGl Meeting, #47bis(2007.01)(문서 l)에는, 시간 다이버시티와 주파수 다이버시티를 조합한 기술이 개시되어 있다. 문서 1에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 데이터 신호(문서 1에서는, ACK/NACK 신호)로부터 상이한 중심 주파수를 갖는 2개의 송신 RF 신호를 생성하고, 이들을 다른 시각에 송신한다. 2개의 송신 RF 신호의 중심 주파수가 상이하기 때문에, 각 송신 RF 신호가 멀티패스 채널과 같은 주파수 선택성(frequency selectivity)을 갖는 채널을 거쳐서 송신되는 경우에도, 양방의 송신 RF 신호가 전력 감쇠가 큰 주파수 대역을 동시에 통과할 가능성이 낮아질 것이다(주파수 다이버시티). 또한, 2개의 송신 RF 신호의 송신 시각이 상이하기 때문에, 송신 RF 신호가 멀티캐리어 신호가 됨으로써 야기되는 피크 전력(peak power)의 상승을 억제할 수 있게 될 뿐만 아니라, 2개의 송신 RF 신호가 전력 감쇠가 큰 시간대(time zone)에 함께 송신되는 것을 방지할 수 있다(시간 다이버시티).
그러나, 문서 1에 기재된 방법에서는, 동일한 데이터 신호를 다른 주파수 및 다른 시각에서 송신하기 위해서, 주파수 변환을 2회 수행해야만 한다. 주파수 변환에는, 예를 들면, (a) 정현파 신호를 생성, (b) 데이터 신호를 변조해서 얻을 수 있는 송신 베이스밴드 신호에 정현파 신호를 승산, 및 (c) 승산된 신호를 필터링하는 처리가 필요하다. 문서 1의 방법에서는, 이러한 처리가 주파수가 다른 정현파 신호를 이용해서 2회 행해진다.
일반적으로, 이러한 형태의 주파수 변환의 처리에는, 데이터 신호의 신호 길이에 따라서 증대하는 연산량이 요구된다. 디지털 신호 처리의 경우, 신호 길이에 비례한 승산 횟수가 필요하게 된다. 따라서, 주파수 변환 처리를 2회 행하는 것은, 소비 전력의 증대 및 회로 규모의 증대를 초래하므로, 소형, 경량 및 저소비전력이 요구되는 휴대 기기에 있어서는 바람직하지 못하다.
본 발명의 제1 양상에 의하면, 송신될 데이터 신호로부터, 주파수 도메인에서 대칭 형상의 전력 스펙트럼을 각각 갖는 제1 송신 RF 신호 및 제2 송신 RF 신호를 생성하는 단계와, 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 서로 다른 시각에 송신하는 단계와, 제1 수신 RF 신호 및 제2 수신 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 수신하는 단계와, 상기 제1 수신 RF 신호 및 상기 제2 수신 RF 신호로부터 상기 데이터 신호를 재생하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법이 제공된다.
본 발명은, 소비 전력을 저감시키고 회로 규모를 축소시킬 수 있는, 시간 및 주파수 다이버시티를 이용한 무선 통신 방법, 무선 송신 장치 및 무선 수신 장치를 제공한다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
(무선 통신 시스템)
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템은, 단말기(101~104)와 같은 복수의 휴대 단말기와 기지국(105)을 갖는다. 단말기(101~104)는, 기지국(105)의 커버 에리어(cover area)(108) 내에 위치하고 있다. 여기에서, 단말기(101~104)의 수는 4개이고, 기지국(105)의 수는 1개이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 단말기의 수는 1이고, 기지국의 수는 복수일 수도 있다. 기지국(105)으로부터 단말기(101~104)로의 통신에는 하향 링크(downlink)(106)가 이용되고, 단말기(101~104)로부터 기지국(105)으로의 통신에는 상향 링크(uplink)(107)가 이용된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하향 링크(106)에서는, 기지국(105)에 구비될 수 있는 송신기(201)로부터 송신 안테나(202)를 통해서 송신 RF 신호가 송신된다. 송신기(201)에서는, 송신 베이스밴드 신호 생성기(211)에 의해 데이터 신호로부터 송신 베이스밴드 신호가 생성된다. 송신 베이스밴드 신호는 RF 송신부(212)에 입력되어, RF 처리가 실시된다. RF 송신부(212)의 RF 처리는, 송신 베이스밴드 신호를 RF 주파수로 업컨버트(upconvert)하는 처리 및 업컨버트된 신호에 대하여 전력 증폭을 행하는 처리를 포함한다. 경우에 따라서 RF 처리는 필터 처리를 더 포함한다. 이러한 RF 송신부(212)의 RF 처리에 의해, RF 송신 신호가 생성된다.
송신 RF 신호는, 채널(전파로)(203)을 통해, 단말기(101~104)에 구비될 수 있는 수신 안테나(204)에 도달하고, 수신 안테나(204)로부터 수신 RF 신호가 출력 된다. 수신 RF 신호는 수신기(205)에 입력되어, RF 수신부(221)에 의해 RF 처리가 실시된다. RF 수신부(221)에 의해 수행되는 RF 처리는, 수신 RF 신호를 증폭하는 처리 및 증폭된 수신 RF 신호 등을 베이스밴드 주파수로 다운컨버트하는 처리를 포함한다. 경우에 따라서 RF 처리는 필터 처리를 더 포함한다. RF 수신부에 의해 수행되는 이러한 형태의 처리에 의해 수신 베이스밴드 신호가 생성된다. 수신 베이스밴드 신호는 베이스밴드 신호 복조기(222)에 의해 더 복조되어, 송신 데이터 신호를 재생한다.
한편, 상향 링크(107)에서는, 단말기(101~104)에 구비되는 송신기(201)로부터 송신 안테나(202)를 통해서 신호가 송신된다. 채널(203)을 거쳐서 기지국(105)에 구비된 수신 안테나(204)에 신호가 도달하고, 수신기(205)에 입력된다. 상향 링크(107)에서의 송신기(201) 및 수신기(205)의 처리는, 하향 링크(106)에서의 처리와 마찬가지다.
송신 및 수신 베이스밴드 신호와 송신 및 수신 RF 신호의 주파수 관계는, 도 3 및 도 4 중 어느 하나일 수 있다. 도 3에 의하면, 송신 베이스밴드 신호 및 수신 베이스밴드 신호의 중심 주파수는 DC이고, 송신 RF 신호 및 수신 RF 신호의 중심 주파수는 캐리어 주파수 fc이다. 이에 비해, 도 4에서는, 송신 베이스밴드 신호 및 수신 베이스밴드 신호의 중심 주파수는 DC가 아니고, 캐리어 주파수 fc는 송신 RF 신호 및 수신 RF 신호의 중심 주파수가 아니다.
도 5는, 채널(203)이 갖는 임펄스 응답(채널 응답이라 부름)의 주파수 특성 의 일 예를 나타낸다. 일반적으로, 채널(203)은 멀티패스 채널이 되는 경우가 많다. 멀티패스 채널에서는, 각각의 채널간에서 신호의 전력(power)을 서로 강화하는 주파수나, 반대로 전력을 서로 약하게 하는 주파수가 생긴다. 도 3의 예에서는, 주파수 f1 및 -f2 부근의 주파수 대역에 있어서 큰 전력의 저하를 보이고 있다. 이러한 멀티패스 채널의 특성은 주파수 선택성이라고 불린다.
이러한 주파수 선택성에 기인해서 전력의 저하를 보이는 주파수 대역에서는, 수신 전력이 낮아지는 경우 상대적으로 잡음의 영향을 받기 쉬워진다. 이에 따라, 신호 대 잡음비(SNR)가 저하한다. 따라서, 수신 전력의 저하가 생기는 주파수 대역을 FBlowSNR라고 칭한다. 송신 RF 신호가 협대역 신호일 경우, 주파수 대역 FBlowSNR에서 신호를 송신하면, 수신이 실패하는 가능성이 높아진다. 일반적으로는, 송신 RF 신호를 광대역화하는 것에 의해, 송신 RF 신호의 대역 전체가 주파수 대역 FBlowSNR에 들어가는 것을 방지하고, 이에 따라 수신의 실패를 피할 수 있다.
송신기(201)가 송신에 이용하는 주파수 대역, 또는 송신가능 주파수 대역은, 도 6에 도시된 바와 같이 q개의 서브밴드로 분할되는 것으로 가정한다. 여기에서는, 낮은 주파수에서 높은 주파수의 순서대로, 제1 서브밴드 내지 제q 서브밴드로 칭한다. 송신기(201)는 1개의 서브밴드를 이용해서 신호를 송신하는 것으로 가정한다. 송신 시에 어느 서브밴드 이용할지는, 송신기(201) 또는 수신기(205)로부터의 지시에 따른다. 이렇게 복수의 서브밴드를 형성하는 것에 의해, 복수의 송신 RF 신호의 송신을 동시에 실행하는 주파수 분할 다중(FDM;Frequency Division Multiplexing) 통신이 가능하게 된다.
한편, 수신기(205)는 송신기(201)로부터 어느 하나의 서브밴드를 이용해서 송신된 신호를 수신하는 것으로 가정한다. 서브밴드의 수 및 서브밴드의 주파수 대역폭은 반드시 고정되지 않아도 된다. 예를 들면, 송신 시에 요구되는 전송 속도 및 동시에 통신을 행하는 송수신기의 수에 따라서 서브밴드의 수 및 서브밴드의 주파수 대역폭이 가변될 수 있다.
FDM 통신의 특수한 예로서, 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA;Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신이 있다. 도 7은, OFDMA 통신에 있어서의 주파수의 이용 방법을 나타낸다. 도 6과 마찬가지로, 이용하는 주파수 대역이 p개의 서브밴드로 분할된다. 하지만, 1개의 서브밴드는 복수의 서브캐리어를 포함하는 것이 도 6과 상이하다. 각 서브캐리어는, 주파수 도메인 상에서 서로 직교하도록 배치되어 있다. 즉, 각 서브캐리어는 다른 서브캐리어에 간섭하지 않도록 배치되어 있다. 본 실시예는, 이러한 OFDMA 통신이어도 복수의 서브캐리어를 1개의 서브밴드로 간주함으로써 적용가능하다.
본 실시예에 따라서, 송신기(201)에 있어서 같은 데이터 신호로부터 복수의 송신 RF 신호가 생성된다. 이들의 송신 RF 신호가 다른 시각에 송신 안테나(202) 및 채널(203)을 통해서 송신된다. 채널(203)을 통해서 송신된 복수의 송신 RF 신호는 수신 안테나(204)를 통해서 수신기에서 수신된다.
도 8의 (A)의 예에 따르면, 송신기(201)로부터 2개의 송신 RF 신호(제1 및 제2 송신 RF 신호)가 다른 송신 시각에 송신된다. 즉, 먼저 제1 송신 RF 신호가 송신된 다음 제2 송신 RF 신호가 송신된다. 제1 송신 RF 신호 및 제2 송신 RF 신호는, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이 채널(203)을 통해서 수신기(205)에서 수신되어, 제1 수신 RF 신호 및 제2 수신 RF 신호를 얻는다.
여기에서, 송신 시각이 서로 다를 때, 이는, 제1 송신 RF 신호와 제2 송신 RF 신호의 송신 개시 시각 또는 송신 종료 시각이 상이한 것을 의미한다. 따라서, 제1 송신 RF 신호와 제2 송신 RF 신호가 시간 도메인 상에서 일부 겹칠 수도 있고, 전혀 겹치지 않을 수도 있다. FDM 통신을 이용하는 상황에서, 제1 송신 RF 신호 및 제2 송신 RF 신호가 각각 상이한 서브밴드를 이용하는 것에 의해, 각각 송신 RF 신호의 일부가 서로 겹치는 상태에서 송신되게 된다. 이 경우, 송신 개시 시각 또는 송신 종료 시각 중 어느 하나가 서로 다를 필요가 있다.
본 실시예에서는, 시간 다이버시티를 실현하기 위해, 제1 송신 RF 신호와 제2 송신 RF 신호가 이용되어, 이들이 다른 시각에 송신된다. 먼저 보내지는 제1 송신 RF 신호와 뒤에 보내지는 제2 송신 RF 신호는, 동일한 데이터 신호를 변조해서 얻을 수 있는 송신 베이스밴드 신호로부터 생성된다. 변조 방식 및 오류 정정 부호화 방식이 동일하면, 제1 및 제2 송신 RF 신호는 같은 시간 파형을 가질 것이다.
이러한 방식으로, 송신기(201)로부터 같은 시간 파형의 송신 RF 신호를 2회 송신하고, 수신기(205)에서는 2개의 송신 RF 신호를 수신하는 것에 의해, 수신이 실패할 가능성을 줄일 수 있다. 수신기에서는, 2개의 수신 RF 신호 중, 보다 정확하게 수신되었을 것으로 가정되는 하나의 신호를 선택해서 복조를 할 수도 있고, 양 신호를 합성한 후에 복조를 행할 수도 있다. 이러한 방법에 의해, 수신 오류를 경감하는 것이 가능하게 된다. 이하, 송신기(201) 및 수신기(205)에 대해서 구체적으로 설명한다.
(제1 실시예의 송신기)
다음으로, 도 9를 참조해서 제1 실시예에 따른 송신기(201)에 대해서 설명한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 송신기(201)는 타이밍 컨트롤러(300), 송신 데이터 블록 생성기(301), 변조기(302), 메모리(303), 연산부(304), RF 송신 신호 선택기(305) 및 RF 송신부(306)를 갖는다. RF 송신부(306)는 도 2의 RF 송신부(212)에 대응하고, 도 2의 송신 안테나(202)에 대응하는 송신 안테나(307)에 접속된다. 송신 데이터 블록 생성기(301), 변조기(302), 메모리(303) 및 연산부(304)는 도 2의 송신 베이스밴드 신호 생성기(211)에 대응한다.
송신 데이터 블록 생성기(301)는, 오류 정정 부호화된 데이터로부터 일정 길이의 데이터를 잘라내서 송신 데이터 블록(송신될 데이터 블록, 이하, 송신 데이터 신호라고도 지칭됨)을 생성한다. 송신 데이터 신호는, 예를 들어, ACK(Acknowledge)/NACK(Non-Acknowledge)/CQI(Channel Quality Indicator) 신호이지만, 이들 신호로서 한정되는 것은 아니다. 생성된 송신 데이터 신호는 타이밍 컨트롤러(300)로부터의 지시에 따라서 변조기(302)에 입력된다.
변조기(302)는, 송신 데이터 블록 생성기(301)로부터 입력되는 송신 데이터 신호가 변조됨으로써, 변조 신호인 송신 베이스밴드 신호(제1 송신 베이스밴드 신호)를 생성한다. 변조기(302)에서는, 종래 알려져 있는 여러 가지 디지털 변조 방식, 예를 들면, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), ASK(Amplitude Shift Keying), FSK(Frequency Shift Keying), 16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation), 64 QAM, 또는 OFDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing) 등의 변조 방식이 이용된다.
본 실시예에서, 송신기(201)는 같은 송신 데이터 신호를 2회 송신할 필요가 있기 때문에, 변조기(302)에 의해 얻을 수 있은 송신 베이스밴드 신호(제1 송신 베이스밴드 신호)는 메모리(303)에 기억된다. 메모리(303)에 기억된 송신 베이스밴드 신호는 필요에 따라 읽어낼 수 있고, 또 메모리(303)의 기억 내용은 변조기(302)가 새로운 송신 베이스밴드 신호를 입력할 때까지 유지될 수 있다. 메모리(303)에 기억된 송신 베이스밴드 신호는, 타이밍 컨트롤러(300)에 의해 공급되는 타이밍에서 읽어내어 지고, 연산부(304) 및 RF 송신 신호 선택기(305)로 보내진다.
연산부(304)에서는, 메모리(303)로부터 읽어내어 지는 송신 베이스밴드 신호에 대하여, 송신기(201)와 수신기(205) 사이에서 미리 정해진 연산이 실시된다. 구체적인 연산의 방법에 대해서는 이후에 자세하게 설명할 것이다. 연산부(304)에 의해 연산된 송신 베이스밴드 신호(제2 송신 베이스밴드 신호)는 송신 RF 신호 선택기(305)에 보내진다.
송신 RF 신호 선택기(305)에서는, 타이밍 컨트롤러(300)로부터의 지시에 따라서 메모리(303)로부터 읽어내어 지는 송신 베이스밴드 신호, 또는 연산부(304)로부터 출력되는 연산된 베이스밴드 신호 중 어느 하나를 선택한다. 선택된 베이스밴드 신호는 RF 송신부(306)에 입력된다.
RF 송신부(306)에서는, RF 송신 신호 선택기(305)에 의해 선택되는 송신 베 이스밴드 신호를 RF 주파수로 주파수 변환함으로써, 송신 RF 신호가 생성된다. 즉, RF 송신부(306)에서는, 메모리(303)로부터 읽어내어 지는 송신 베이스밴드 신호(제1 송신 베이스밴드 신호)에 대응하는 제1 송신 RF 신호가 생성되고, 연산부(304)로부터 읽어내어 지는 연산된 송신 베이스밴드 신호(제2 송신 베이스밴드 신호)에 대응하는 제2 송신 RF 신호가 생성된다.
여기에서, 연산부(304)에서는, 제1 및 제2 송신 RF 신호가 주파수 도메인 상에서 대칭하는 전력 스펙트럼을 갖도록 하기 위한 연산이 제1 송신 베이스밴드 신호에 실시되어, 제2 송신 베이스밴드 신호가 생성된다. RF 송신부(306)에서는 또한 제1 및 제2 송신 RF 신호가 전력 증폭되어서 송신 안테나(307)에 공급된다. 송신 안테나(307)에 의해, RF 송신부(306)로부터 출력된 제1 및 제2 송신 RF 신호가 무선파로서 송신된다.
타이밍 컨트롤러(300)는 아래와 같이 각 부의 타이밍을 제어한다. 우선, 타이밍 컨트롤러(300)는, 송신 데이터 블록 생성기(301)에 송신 데이터 블록을 생성하는 타이밍을 지시한다. 본 실시예에서, 제1 및 제2 송신 RF 신호가 1개의 송신 데이터 블록에 대하여 송신되기 때문에, 타이밍 컨트롤러(300)는, 제1 및 제2 송신 RF 신호의 생성이 끝날 때까지 메모리(303)의 내용을 변경하지 않도록, 제2 송신 RF 신호의 송신이 종료할 때까지 다음 송신 데이터 블록의 출력을 대기하도록 제어한다.
타이밍 컨트롤러(300)는, 메모리(303)에, 제1 및 제2 송신 RF 신호가 송신될 때마다, 메모리(303)에 기억된 베이스밴드 신호의 읽어내기 동작을 행하도록 지시 한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(300)는 RF 송신 신호 선택기(305)에, 제1 송신 RF 신호의 송신 시각에는 메모리(303)로부터 읽어내어 지는 제1 송신 베이스밴드 신호를 선택하고, 제2 송신 RF 신호의 송신 시각에는 연산부(304)로부터 출력되는 연산된 제2 송신 베이스밴드 신호를 선택하도록 지시한다.
(제1 실시예의 수신기)
다음으로, 도 10을 참조해서 제1 실시예에 따른 수신기(205)에 대해서 설명한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 수신기(205)는 타이밍 컨트롤러(400), RF 수신부(402), 채널 등화기(403), 채널 추정기(404), 선택기(405), 연산부(406), 메모리(407), 합성기(408) 및 복조기(409)를 갖는다. RF 수신부(402)는 도 2의 RF 수신부(221)에 대응하고, 도 2의 수신 안테나(204)에 대응하는 수신 안테나(401)에 접속된다.
수신 안테나(401)는, 도 9의 송신기(201)로부터 송신되는 제1 및 제2 송신 RF 신호를 수신하고, 제1 및 제2 송신 RF 신호에 각각 대응하는 제1 및 제2 수신 RF 신호를 출력한다. 제1 및 제2 수신 RF 신호는 RF 수신부(402)에 입력된다. RF 수신부(402)에서는, 제1 및 제2 수신 RF 신호가 증폭된 후에 베이스밴드 주파수로 변환됨으로써, 제1 및 제2 수신 베이스밴드 신호가 생성된다. 제1 및 제2 수신 베이스밴드 신호는 채널 추정기(404) 및 채널 등화기(403)로 보내진다.
채널 추정기(404)에서는, 제1 및 제2 수신 베이스밴드 신호를 이용해서 채널 응답, 바꿔 말하면 채널 왜곡(송신 RF 신호가 채널에서 받는 왜곡)의 추정이 행해진다. 여기에서 말하는 왜곡은 수신 전력의 변화 및 위상의 변화를 가리키는 것이 다. 채널 왜곡을 추정하는 공지된 일반적인 방법으로서는, 송신기가, 송신기와 수신기 간에서 미리 정해진 기지 신호(known signal)(파일럿 신호라 불림)를 송신하는 방법이 있다. 도 2에 나타낸 송신기(201)도 이러한 파일럿 신호를 송신하는 것으로 고려된다.
송신기(201)로부터 송신되는 파일럿 신호는 데이터 신호와 같이 채널(203) 상에서 왜곡을 받는다. 수신기(205)에서는, 송신 파일럿 신호와 수신 파일럿 신호를 비교함으로써, 각 주파수에 있어서의 수신 전력의 변화 및 위상의 변화를 추정할 수 있다. 이렇게 해서 추정된 채널 응답(채널 왜곡)을 나타내는 정보가 채널 추정기(404)로부터 채널 등화기(403)에 보내진다.
채널 등화기(403)에서는, RF 수신부(402)로부터 출력되는 제1 및 제2 수신 베이스밴드 신호에 채널 왜곡을 억압하는 처리(이것을 채널 등화라고 칭함)가 행해지고, 등화된 제1 및 제2 베이스밴드 신호가 출력된다. 공지된 채널 등화의 방법들 중, 채널 응답의 역 특성을 수신 RF 신호에 승산하는 것으로 채널 왜곡을 억압하는 방법이 통상 이용된다. 즉, 송신중에, 송신 RF 신호가 약해질 경우에는 수신 RF 신호를 증폭하고, 반대로 송신 RF 신호가 강해질 경우에는 수신 RF 신호를 감쇠시킨다. 한편, 송신중에 송신 RF 신호가 위상 회전을 한 경우에는, 역방향의 위상회전이 승산된다.
채널 등화기(403)에서는, 상기의 처리에 의해 채널 왜곡이 억압되어, 송신 RF 신호의 파형이 재생된다. 그러나, 채널 추정의 결과는 잡음 등에 기인하는 오차를 갖고, 채널 등화에 있어서도 계산에 의한 오차가 생기기 때문에, 송신 RF 신 호의 파형을 완전하게 재생하는 것은 어렵다. 이들 오차는 수신 RF 신호의 SNR가 낮을수록 커진다. 멀티패스 채널에서는, 채널 응답이 주파수 특성을 갖기 때문에, 수신 RF 신호의 주파수에 따라 오차의 크기는 달라진다. 즉, 수신 RF 신호의 스펙트럼 내에서 오차의 큰 부분 및 작은 부분이 모두 혼재한다. 이것은 복조시에 오류를 야기하는 원인이 된다.
채널 등화기(403)로부터 출력되는 등화된 제1 및 제2 베이스밴드 신호는 선택기(405)에 보내진다. 선택기(405)는, 타이밍 컨트롤러(400)로부터의 지시에 따라서, 입력 등화된 베이스밴드 신호를 연산부(406) 또는 메모리(407) 중 어느 하나로 보낸다. 연산부(406)에서는, 선택기(405)로부터의 등화된 베이스밴드 신호에 도 9의 송신기(201) 내의 연산부(304)에 의해 수행되는 연산의 역 연산이 실시된다.
연산부(406)에 의해 연산이 실시된 신호는 합성기(408)에 입력된다. 합성기(408)에서는, 메모리(407)로부터 읽어내어진 신호와 연산부(406)로부터 출력된 신호가 합성된다. 복조기(409)는, 합성기(408)로부터의 출력 신호(합성된 베이스밴드 신호)에, 도 7의 송신기(201) 내의 변조기(302)에 의해 실시된 변조에 대응하는 복조를 실시한다. 이 결과, 복조기(409)에 의해 원래의 송신 데이터가 재생된다.
타이밍 컨트롤러(400)는, 제1 및 제2 송신 RF 신호의 수신 시각에 기초해서 채널 등화기(403), 채널 추정기(404), 선택기(405), 메모리(407) 및 합성기(408)에 대하여 처리 명령을 제공한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(400)는 채널 추정기(404)에, 송신기(201)로부터 파일럿 신호가 송신된 시각에 추정 동작을 행하도록 지시한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 선택기(405)에, 수신 RF 신호가 제1 수신 RF 신호 또는 제2 수신 RF 신호 중 어느 것인지를 나타내는, 예를 들면 1비트의 선택 제어 신호를 부여한다. 이 결과, 수신 RF 신호가 제1 수신 RF 신호일 경우에는, 수신 RF 신호 선택기(405)는 제1 수신 RF 신호에 대응하는 제1 등화된 베이스밴드 신호를 메모리(407)에 입력한다. 수신 RF 신호가 제2 수신 RF 신호일 경우에는, 수신 RF 신호 선택기(405)는 제2 수신 RF 신호에 대응하는 제2 등화된 베이스밴드 신호를 연산부(406)에 입력한다.
수신 RF 신호가 제1 수신 RF 신호일 경우에, 타이밍 컨트롤러(400)는 메모리(407)에, 제1 수신 RF 신호에 대응하는 제1 등화된 베이스밴드 신호를 저장하도록 명령한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 또한 합성기(408)에, 수신 RF 신호가 제1 수신 RF 신호인지 제2 수신 RF 신호인지를 통지한다. 이 결과, 수신 RF 신호가 제1 수신 RF 신호인 경우에는, 합성기(408)는 연속하는 제2 수신 RF 신호에 대응하는 제2 등화된 베이스밴드 신호를 대기한다. 수신 RF 신호가 제2 수신 RF 신호인 경우에는, 합성기(408)는 메모리(407)로부터 읽어내어 지는 제1 등화된 베이스밴드 신호에 제2 등화된 베이스밴드 신호를 합성한다. 이러한 수신 처리는, 송신측에서 제2 송신 베이스밴드 신호에 실시되는 연산의 영향을 제거할 수 있다.
본 실시예에 따라서, 송신기(201)에 의해 제1 송신 베이스밴드 신호로부터 제1 송신 RF 신호가 생성되고, 제1 송신 베이스밴드 신호에 연산부(304)에 의해 연산을 실시해서 얻을 수 있는 제2 송신 베이스밴드 신호로부터 제2 송신 RF 신호가 생성된다. 이에 따라, 변조기(302)의 특성을 바꾸지 않고, 제1 및 제2 송신 RF 신호가 상이한 시간 파형을 갖게 하는 것이 가능하다. 따라서, 제1 및 제2 송신 RF 신호의 전력 스펙트럼의 형상도 상이하게 될 수 있다. 따라서, 채널(203)이 멀티패스 채널이며, 제1 및 제2 송신 RF 신호에 채널(203) 상에서 같은 주파수 선택성이 중첩되었다고 해도, 제1 및 제2 수신 RF 신호가 채널(203) 상에서 받는 영향은 서로 상이하다.
한편, 수신기(205)에서는, 제1 및 제2 수신 RF 신호가 상술한 바와 같이 채널(203) 상에서 다른 영향을 받고 있을 경우, 그 영향은 등화된 제1 및 제2 베이스밴드 신호에도 전파된다. 여기에서, 송신기(201)의 연산부(304)에 의해 제2 송신 베이스밴드 신호에 대해 실시되는 연산과 역의 연산이 연산부(406)에 의해 제2 등화된 베이스밴드 신호에 실시된다. 이 후, 등화된 제1 및 제2 베이스밴드 신호가 합성기(408)에 의해 합성된다.
이 결과, 채널(203) 상에서 제1 및 제2 수신 RF 신호 중 어느 한쪽에 영향이 크게 공급되는 성분을 다른 쪽의 제1 및 제2 수신 RF 신호에 의해 보완하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 수신 에러가 발생할 가능성은 시간 다이버시티의 효과에 더하여 더욱 감소하고, 이에 따라 수신 성능이 향상된다.
다음으로, 연산부(304 및 406)에 대해서 구체적으로 설명한다. 연산부(304)에서는, 입력 신호인 제1 송신 베이스밴드 신호에 대하여, 예를 들면 복소 공액 연산(제1 연산)이 실시되어, 제2 송신 베이스밴드 신호가 생성된다. 복소 공액 연산은, 예를 들면, 입력 신호인 복소 신호의 실수부(실수 성분)의 부호를 반전하거나, 또는 -1을 승산한 연산이다. 이러한 복소 공액 연산을 입력 신호에 대하여 실시함으로써, 신호의 주파수를 직류에 대하여 선대칭 주파수로 이동시킬 수 있다.
이 원리는 도 11에 도시되는 바와 같다. 예를 들면, 입력 신호인 포지티브 주파수 f0의 신호는 복소 평면상에서 시계 반대 방향으로 회전하는 신호이다. 이 신호에 복소 공액 연산을 실시하면, 같은 회전 속도를 갖고 회전 방향이 반전된 출력 신호를 생성할 수 있다. 이는 복소 공액 연산에 의해 주파수 -fO의 신호가 생성될 수 있다는 것을 의미한다.
다음으로, 도 12의 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)를 이용해서 제1 실시예에 따른 처리에 대해서 설명한다. 도 1의 무선 통신 시스템은 RF 주파수에서 통신한다. 그러나, 도 12의 (A)~(F)에서는 설명의 편의상, RF 송신부(306)에 의해 수행되는 베이스밴드 주파수로부터 RF 주파수로의 주파수 변환(업컨버트), 및 RF 수신부(402)에 의해 수행되는 RF 주파수로부터 베이스밴드 주파수로의 주파수 변환(다운컨버트)은 생략된다. 또한, 도 12의 (A)의 채널 응답에서는, 캐리어 주파수 fc의 주변의 주파수 대역만을 나타내고 있다. 캐리어 주파수 fc는 베이스밴드 신호에서 DC에 대응한다. 또한, 도 12의 (A)~(F)에서, FBlowSNR는 도 5에서 설명한 바와 같이 수신 전력이 저하하는 저 SNR의 주파수 대역을 나타낸다.
채널(203)은, 도 12의 (A)의 채널 응답에 도시된 바와 같이, 주파수 fc+f1 및 fc-f2에서 수신 전력이 저하하는 특성을 갖는 것으로 가정한다. 이 경우, 주파 수 fc+f1 및 fc-f2의 RF 신호(베이스밴드에서 주파수 f1 및 -f2의 신호)의 SNR이 낮아진다. 도 12의 (B), (C), (D), (E) 및 (F)는 각 베이스밴드 신호의 전력 스펙트럼을 나타내고 있다.
제1 송신 베이스밴드 신호의 스펙트럼은, 예를 들면 도 12의 (B)에 도시된다. 제1 송신 베이스밴드 신호의 스펙트럼의 일부는 저 SNR의 주파수 f1의 성분을 포함하는 것으로 가정한다. 제1 송신 베이스밴드 신호에 대하여 연산부(304)에 의해 복소 공액 연산이 실시되면, 도 12의 (C)에 도시되는 스펙트럼을 갖는 제2 송신 RF 신호를 얻을 수 있다. 도 12의 (B) 및 (C)로부터 분명한 바와 같이, 제1 송신 베이스밴드 신호와 제2 송신 베이스밴드 신호는 주파수 도메인에서 DC에 대응하는 주파수에 대해 선대칭 형상을 갖은 스펙트럼이 된다.
제1 및 제2 송신 베이스밴드 신호는, 송신기(201)로부터 각각 제1 및 제2 송신 RF 신호로서 다른 시각에 채널(203)을 거쳐서 송신된다. 제1 및 제2 송신 RF 신호는, 채널(203)을 거쳐서 제1 및 제2 수신 RF 신호로서 수신기(205)에 의해 수신되어, 도 12의 (D) 및 (E)에 도시된 스펙트럼을 갖는 제1 및 제2 수신 베이스밴드 신호가 생성된다. 여기에서, 제1 수신 베이스밴드 신호 중, 주파수 f1의 성분은 채널(203) 상에서 수신 전력이 감쇠하기 때문에 SNR이 낮다. 따라서, 채널 등화 처리에서 스펙트럼 형상은 보정될 수 있지만, 주파수 f1 부근의 성분은 오차를 많이 포함하고 있다. 스펙트럼의 일부가 오차를 포함할 경우, 시간 파형에도 오차가 생긴다. 따라서, 복조시에 오류가 발생하기 쉬워지는 것은 분명하다.
본 실시예에서, 제2 송신 베이스밴드 신호는, 제1 송신 베이스밴드 신호에 복소 공액 연산을 실시해서 얻어지는 신호이다. 이 때문에, 제2 송신 베이스밴드 신호는 제1 송신 베이스밴드 신호의 스펙트럼에 대하여 반전된 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 제2 송신 베이스밴드 신호에 대응하는 제2 수신 베이스밴드 신호에 대하여, 수신기(204)의 연산부(406)에 의해 복소 공액 연산의 역의 연산(제2 연산)을 실시함으로써 스펙트럼의 반전을 원래 상태로 되돌릴 수 있다. 따라서, 도 12의 (F)에 도시되는 스펙트럼을 갖는 제2 수신 베이스밴드 신호를 얻을 수 있다. 이에 따라, 제2 수신 베이스밴드 신호 중 저 SNR인 주파수 f1의 성분은 주파수 -f1로 이동한다.
스펙트럼 반전의 역 연산은 스펙트럼 반전이다. 복소 공액 연산의 역 연산은 복소 공액 연산 그 자체이다. 즉, 연산부(406)에서 실시하는 연산(제2 연산)은, 송신기에서 실시한 연산(제1 연산)을 또 한번 행하는 것과 동일하다. 제1 수신 베이스밴드 신호 중, 주파수 f1 성분의 SNR은 낮지만, 그 밖의 주파수 성분의 SNR은 비교적 높다. 연산된 제2 수신 베이스밴드 신호에 대해서는, 주파수 -f1 부분의 SNR이 낮지만, 다른 주파수의 성분은 비교적 SNR이 높다. 따라서, 제1 수신 베이스밴드 신호와 연산된 제2 수신 베이스밴드 신호를 합성기(408)에서 합성하는 것에 의해, 제1 수신 베이스밴드 신호와 제2 수신 베이스밴드 신호는 SNR이 낮은 부분을 서로 보완할 수 있다. 이 결과, 복조시에 오류가 발생할 가능성이 저감될 수 있다.
이러한 방식으로, 제1 실시예에 따라서, 시각을 서로 다르게 해서 송신되는 제1 및 제2 송신 RF 신호의 스펙트럼을 주파수 도메인 상에서 대칭이 되게 함으로써, 시간 다이버시티 효과에 더하여 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 복소 공액 연산이라고 하는 매우 간단한 연산을 추가하는 것만이 요구되므로, 문서 1에 개시된 방법에 비해서 연산량이 줄어들고, 소비 전력도 매우 낮게 된다. 특히, 제1 송신 베이스밴드 신호가 디지털 신호이며, 그 디지털 신호의 최상위 비트(MSB)가 극성(정부의 부호)을 나타내고, 남은 비트는 절대값을 나타내고 있는 경우, 복소 공액 연산은 MSB를 반전시키는 것만으로 실현될 수 있다.
여기에서는, 연산부(304 및 406)에 의해 수행되는 연산으로서 복소 공액 연산을 이용했다. 하지만, 반드시 복소 공액 연산이 아니어도 된다. 복소 공액 연산은 허수부의 부호를 반전시키는 연산이다. 그러나, 이 대신에, 실수부의 부호를 반전하는 연산에서도 같은 결과를 얻을 수 있다. 또한, 연산부(304)가 송신 RF 신호의 실수부와 허수부를 교체하는 연산을 실시하는 경우에도 같은 결과를 얻을 수 있다. 이 경우, 수신기(205)의 연산부(406)가 수신 RF 신호의 실수부와 허수부를 교체하는 연산을 실시하도록 함으로써, 스펙트럼 형상을 원래 상태로 되돌릴 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 2회의 주파수 변환을 필요로 하지 않는 간단한 처리에 의해, 주파수 다이버시티 및 시간 다이버시티를 병용한 신뢰성이 높은 무선 통신을 실현할 수 있다.
(제2 실시예의 송신기)
다음으로, 도 13을 이용해서 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신기(201)에 대해서 설명한다. 도 13에 도시되는 송신기(201)에는, 도 9에 나타낸 송신기(201)에 송신 주파수 변환기(310)가 추가되어 있다.
송신 주파수 변환기(310)는, 변조기(302)로부터 출력되는 변조 신호의 주파수가 변환됨으로써, 제1 송신 베이스밴드 신호가 생성된다. 여기에서, 일례로서 변조 신호는 중심 주파수 f3의 신호로 변환되는 것으로 가정한다. 주파수가 변조된 제1 송신 베이스밴드 신호는 메모리(303)에 출력된다. 도 13의 송신 주파수 변환기(310) 이외의 부분은 제1 실시예와 마찬가지이다. 또한, 연산부(304)의 연산은 복소 공액 연산이라고 가정한다. 그러나, 전술한 바와 같이 반드시 복소 공액 연산이 아니어도 된다. 따라서, 제1 실시예에서 설명한 다른 연산을 이용할 수도 있다.
(제2 실시예의 수신기)
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수신기(205)를 도시하고, 도 10에 나타낸 수신기(205)에 수신 주파수 변환기(410)가 추가되어 있다. 도 14의 주파수 변환기(410) 이외의 부분은 제1 실시예와 마찬가지다. 또한, 연산부(304)의 연산은 복소 공액 연산이라고 가정한다. 단, 전술한 바와 같이 반드시 복소 공액 연산이 아니어도 된다. 따라서, 제1 실시예에서 설명한 다른 연산을 이용할 수도 있다.
수신 주파수 변환기(410)에서는, 합성기(408)로부터의 합성된 베이스밴드 신 호에 대하여 주파수 변환이 실시되어, 변환된 베이스밴드 신호가 생성된다. 주파수 변환에 의해, 주파수를 소정량(주파수 시프트량이라고 칭함) 소정 방향(주파수 시프트 방향이라고 칭함)으로 시프트한다. 수신 주파수 변환기(410)에서의 주파수 시프트량은, 도 13에 나타낸 송신기(201)의 송신 주파수 변환기(310)에서의 주파수 시프트량에 마이너스를 승산한 값이다. 즉, 수신 주파수 변환기(410)에서의 주파수 시프트량은 송신 주파수 변환기(310)에서의 주파수 시프트량과 같지만, 주파수 시프트 방향은 반대이다. 예를 들면, 송신 주파수 변환기(31O)에 있어서의 주파수 변환 시프트가 f3(주파수 시프트량은 f3, 주파수 시프트 방향은 포지티브)인 경우, 수신 주파수 변환기(410)에서의 주파수 시프트를 -f3(주파수 시프트량은 f3, 주파수 시프트 방향은 네거티브)으로 설정함으로써, 송신 시의 주파수 시프트를 상쇄할 수 있다.
다음으로, 도 15의 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)를 이용해서 제2 실시예에 따른 처리에 대해서 설명한다. 여기에서는, 도 12의 (A)~(F)에서 설명한 바와 마찬가지로, RF 송신부(306)에 의한 베이스밴드 주파수로부터 RF 주파수로의 업컨버트 및 RF 수신부(402)에 의한 RF 주파수로부터 베이스밴드 주파수로의 다운컨버트에 대해서는 생략한다. 또한, 도 15의 (A)의 채널 응답에서는 캐리어 주파수 fc 주변의 주파수 대역만을 나타내고 있다. 캐리어 주파수 fc는 베이스밴드 신호에서 DC에 대응한다. 또한, 도 15의 (A)~(F)에서, FBlowSNR는 도 5에서 설명한 바와 같이 수신 전력이 저하하는 저 SNR의 주파수 대역을 나타낸다.
채널(203)은, 도 15의 (A)의 채널 응답에 도시된 바와 같이 주파수 f1+fc 및 주파수 fc-f2에서 수신 전력이 저하하는 특성을 갖는 것으로 가정한다. 이 경우, 주파수 fc+f1 및 fc-f2의 RF 신호(베이스밴드에서의 주파수 f1 및 -f2의 신호)의 SNR이 낮아진다. 도 15의 (B), (C), (D), (E) 및 (F)는 각 베이스밴드 신호의 전력 스펙트럼을 나타낸다.
제1 송신 베이스밴드 신호에는 주파수 f3의 주파수 변환이 실시되기 때문에, 도 15의 (B)에 도시된 바와 같이, 제1 송신 베이스밴드 신호의 스펙트럼의 중심 주파수는 주파수 f3에 있다. 제1 송신 베이스밴드 신호의 스펙트럼은 주파수 -f2의 성분을 포함한다. 한편, 제2 송신 베이스밴드 신호는 제1 송신 베이스밴드 신호에 대하여 복소 공액 연산을 실시하여 얻어진 신호이다. 따라서, 도 15의 (C)에 도시된 바와 같이, 제2 송신 베이스밴드 신호의 스펙트럼은 DC를 중심으로 해서 제1 송신 베이스밴드 신호의 스펙트럼과 선대칭이 되고, 그 중심 주파수는 -f3이 된다. 이러한 방식으로, 복소 공액 연산을 이용함으로써 제1 송신 RF 신호와 제2 송신 RF 신호의 중심 주파수를 용이하게 변경할 수 있다. 이에 따라, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.
제1 및 제2 송신 베이스밴드 신호는, 각각 제1 및 제2 송신 RF 신호로서 다른 시각에서 채널(203)을 거쳐서 송신기(201)로부터 송신된다. 제1 및 제2 송신 RF 신호는, 채널(203)을 거쳐서 수신기(205)에 의해 제1 및 제2 수신 RF 신호로서 수신된다. 제1 수신 RF 신호에 대응하는 제1 송신 베이스밴드 신호는, 도 15의 (D)에 도시된 바와 같이 주파수 f3을 중심으로 하는 스펙트럼을 갖는다. 제1 수신 베이스밴드 신호의 스펙트럼은 저 SNR인 주파수 -f2의 성분을 포함한다. 한편, 제2 수신 RF 신호에 대응하는 제2 수신 베이스밴드 신호는, 도 15의 (E)에 도시된 바와 같이 주파수 -f3을 중심으로 하는 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 저 SNR의 주파수 -f2의 성분을 포함하지 않고, 전체적으로 비교적 높은 SNR을 갖는다.
수신기(205)에서는, 제2 수신 베이스밴드 신호에 대하여 복소 공액 연산을 실시함으로써 중심 주파수를 f3으로 복귀할 수 있고, 반전된 스펙트럼도 회복된다. 따라서, 제1 수신 베이스밴드 신호와 복소 공액 연산된 제2 수신 베이스밴드 신호를 합성기(408)에서 합성하는 것에 의해, 제1 수신 베이스밴드 신호의 저 SNR 성분을 회복시켜, 복조시의 오류를 저감할 수 있다.
이러한 방식으로, 제2 실시예에 따르면, 제1 실시예와 마찬가지로, 복소 공액 연산이라고 하는 매우 간단한 연산을 추가하는 것만으로, 시간 다이버시티 효과 외에 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시예에서는, 주파수 변환을 조합하는 것으로, 제1 송신 RF 신호와 제2 송신 RF 신호의 주파수를 크게 분리한다. 이에 따라, 보다 효과적인 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시예에서는, 주파수 변환을 제1 송신 베이스밴드 신호에만 실시하면 되 므로, 2개의 송신 베이스밴드 신호에 주파수 변환을 실시하는 경우에 비교해서 연산량이 현저하게 감소한다.
이하, 제2 실시예의 장점에 대해서 자세하게 설명한다. 문서 1과 같은 종래의 기술에 따르면, 중심 주파수가 상이한 제1 및 제2 송신 RF 신호를 생성하기 위해, 2회의 주파수 변환을 행하지 않으면 안된다. 전술한 바와 같이, 주파수 변환을 위한 연산량이 크기 때문에, 필요한 회로 규모가 더 커진다. 또한, 이러한 주파수 변환을 각 송신에 대해 행하는 것은 소비 전력의 증대를 초래한다. 수신측에서는, 중심 주파수가 상이한 제1 및 제2 수신 RF 신호에 대하여 다른 주파수 시프트량의 주파수 변환을 실시하는 것에 의해, 수신 베이스밴드 신호를 생성할 필요가 있다.
한편, 제2 실시예에 따라서, 송신기(201)에서 수행되는 주파수 변환은 제1 송신 베이스밴드 신호에 대하여만 행해지면 된다. 제2 송신 베이스밴드 신호는, 제1 송신 베이스밴드 신호에 대하여 복소 공액 연산, 예를 들면 허수 성분의 부호를 반전하는 간단한 조작을 행하는 것만으로 생성가능하다. 주파수 변환은 불필요하다. 수신기(205)에서의 주파수 변환은, 합성기(408)로부터 얻어지는 합성된 수신 베이스밴드 신호에 대하여만 행해지면 된다.
(송신 RF 신호의 주파수 배치)
다음으로, 도 16을 참조해서 제1 및 제2 송신 RF 신호의 바람직한 주파수 배치에 대해서 설명한다. 송신기(201)에 의한 송신가능 주파수 대역은 도 16에 도시 된 바와 같이 fc-4f0로부터 fc+4f0의 사이(대역폭은 8f0)로 한정되는 것으로 가정한다. 송신가능 주파수 대역은 8개의 서브밴드로 분할되어, 송신기(201)로부터의 송신 RF 신호의 대역폭은 f0이라고 가정한다. 송신 RF 신호의 송신 시간은 T0이라고 가정한다.
도 16에 도시한 바와 같이, 제1 송신 RF 신호와 제2 송신 RF 신호를 송신가능 주파수 대역의 양단에 배치한다. 즉, 제1 송신 RF 신호의 중심 주파수를 fc-3.5f0, 제2 송신 RF 신호의 중심 주파수를 fc+3.5f0라고 가정한다. 이렇게 하는 것에 의해, 제1 송신 RF 신호와 제2 송신 RF 신호의 주파수 간격을 최대한으로 넓힐 수 있다. 이 때문에, 채널(203) 상에서 받는 제1 및 제2 송신 RF 신호의 채널 왜곡은 거의 무상관이 되고, 주파수 다이버시티의 효과가 최대화된다.
이 때, 제2 송신 베이스밴드 신호는 제2 실시예에 따라서 생성된다. 즉, 제1 송신 베이스밴드 신호를 생성하고, 계속해서 제1 송신 베이스밴드 신호에 대하여 복소 공액 연산을 실시하는 것으로 제2 송신 베이스밴드 신호를 생성한다. 도 16의 예에서는, 제1 송신 RF 신호의 송신 후, 시간 간격이 없이 제2 송신 RF 신호가 송신된다. 하지만, 제1 송신 RF 신호가 송신되고 나서, 어느 정도의 시간 간격을 두고 제2 RF 신호가 송신되어도 된다.
(DFT-s-OFDMA에의 적용 예)
다음으로, 도 17을 이용해서 송신 주파수 변환기(310)의 바람직한 예에 대해서 설명한다. 도 17은, DFT-s-OFDMA라 불리는 통신 방식에서 이용되는 주파수 변 환 및 샘플 레이트 변환 장치를 나타낸다. DFT는 이산 퓨리에 변환(discrete Fourier transforms)을, s는 스프레드(spread)를, OFDMA는 직교 주파수 분할 다중 액세스를 나타낸다. 도 16에 나타낸 주파수 배치에 따라서 제1 및 제2 송신 RF 신호를 송신하는 경우, 송신기(201)에서 제1 송신 RF 신호를 생성할 때, 주파수 변환기(310)는, 변조기(302)에 의해 생성되는 제1 송신 베이스밴드 신호를 중심 주파수 -3.5f0의 신호로 주파수 변환해야 한다.
도 17의 송신 주파수 변환기(310)에서, 변조기(302)의 출력은 우선 제1 변환기인 DFT(이산 퓨리에 변환)부(501)에 입력된다. DFT부(501)의 출력으로서, 주파수 도메인의 신호 스펙트럼을 얻을 수 있다. 여기에서는 일례로서, DFT부(501)에서의 DFT 사이즈는 4이다.
DFT부(501)에 의해 얻어지는 제1 신호 스펙트럼은, 제2 변환기인 IFFT(역고속 퓨리에 변환)부(503)에 의해 변환된 중심 주파수를 갖는다. 그 다음, 이는 시간 파형으로 변환되어, 제1 송신 베이스밴드 신호가 생성된다. DFT부(501)에 의해 얻어지는 신호 스펙트럼은, 예를 들면, IFFT부(503)의 주파수 -4f0로부터 -3f0에 대응하는 제1 내지 제4 입력 포트에 입력된다. IFFT부의 다른 제5 내지 제32 입력 포트에는 0 값 발생부(503)로부터 "0"이 입력된다.
즉, 도 17의 예에서 IFFT 사이즈는 32이다. 따라서, 이것을 주파수 -4f0로부터 4fO에 대응시키기 위해, 주파수 -4fO로부터 -3fO에 대응하는 입력 포트는 제1 내지 제4 입력 포트가 된다. IFFT부(503)의 출력을 샘플 레이트 4f0에서 관측하면, 시간 파형이 중심 주파수 -3.5fO로 변환된 제1 송신 베이스밴드 신호를 얻을 수 있다.
송신 주파수 변환기(310)를 도 17과 같이 구성하는 경우, 제l 송신 RF 신호의 생성시에만, DFT부(501) 및 IFFT부(503)를 동작시키면 된다. 제1 및 제2 송신 RF 신호의 생성시에 DFT부 및 IFFT부를 동작시키지 않으면 안 되는 문서 1에 비해서, 제1 송신 RF 신호의 생성시에만 DFT부(501) 및 IFFT부(503)를 동작시킴으로써 소비 전력이 거의 1/2로 저감될 수 있다.
도 1은 기지국 및 단말기를 포함하는 무선 통신 시스템의 개략도.
도 2는 기지국 및 단말기에 구비될 수 있는 송수신 시스템을 도시하는 블록도.
도 3은 송신 및 수신 베이스밴드 신호와 송신 및 수신 RF 신호의 주파수 관계의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 송신 및 수신 베이스밴드 신호와 송신 및 수신 RF 신호의 주파수 관계의 다른 예를 도시하는 도면.
도 5는 채널 응답의 예를 도시하는 도면.
도 6은 FDMA 통신에 있어서의 서브밴드의 주파수 배치의 예를 도시하는 도면.
도 7은 OFDMA 통신에 있어서의 서브밴드 및 서브캐리어의 주파수 배치의 예를 도시하는 도면.
도 8은 복수의 송신 RF 신호 및 복수의 수신 RF 신호의 관계를 나타내는 도면.
도 9는 제1 실시예에 따른 송신기를 도시하는 블록도.
도 10은 제1 실시예에 따른 수신기를 도시하는 블록도.
도 11은 도 9 및 도 10에 있어서의 연산부에서 이용되는 복소 공액 연산에 대해서 설명하는 도면.
도 12는 제1 실시예에 있어서의 각 부의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 13은 제2 실시예에 따른 송신기를 도시하는 블록도.
도 14는 제2 실시예에 따른 수신기를 도시하는 블록도.
도 15는 제2 실시예에 있어서의 각 부의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 16은 제1 및 제2 송신 RF 신호의 주파수 배치의 예를 도시하는 도면.
도 17은 도 13에 있어서의 송신 주파수 변환기의 구체예를 도시하는 블록도.

Claims (14)

  1. 송신될 데이터 신호로부터, 주파수 도메인에서 대칭 형상의 전력 스펙트럼을 각각 갖는 제1 송신 RF 신호 및 제2 송신 RF 신호를 생성하는 단계와,
    상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 서로 다른 시각에 송신하는 단계와,
    제1 수신 RF 신호 및 제2 수신 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 수신하는 단계와,
    상기 제1 수신 RF 신호 및 상기 제2 수신 RF 신호로부터 상기 데이터 신호를 재생하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 방법.
  2. 송신될 데이터 신호로부터, 주파수 도메인에서 대칭 형상의 전력 스펙트럼을 각각 갖는 제1 송신 RF 신호 및 제2 송신 RF 신호를 생성하여, 서로 다른 시각에 출력하도록 구성된 송신기와,
    상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 송신하는 송신 안테나
    를 포함하는 송신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 송신 RF 신호와 상기 제2 송신 RF 신호는 서로 다른 중심 주파수를 갖는 송신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 송신 RF 신호는 송신가능한 최저 주파수를 갖고, 상기 제2 송신 RF 신호는 송신가능한 최고 주파수를 갖는 송신 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 송신기는,
    상기 데이터 신호를 변조해서 제1 전력 스펙트럼을 갖는 제1 송신 베이스밴드 신호를 생성하는 변조기와,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호에 제1 연산을 실시해서, 주파수 도메인에서 상기 제1 전력 스펙트럼과 대칭 형상을 이루는 전력 스펙트럼을 갖는 제2 송신 베이스밴드 신호를 생성하는 제1 연산부와,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호 및 상기 제2 송신 베이스밴드 신호에 RF 처리를 실시해서, 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 생성하도록 구성된 RF 송신부를 갖는 송신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호는 실수부와 허수부를 갖는 복소수 신호이며, 상기 제1 연산은, 상기 실수부 및 상기 허수부 중 어느 한 쪽에 -1을 승산하는 연 산인 송신 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호는 실수부와 허수부를 갖는 복소수 신호이며, 상기 제1 연산은 상기 실수부와 상기 허수부를 교체하는 연산인 송신 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 송신기는,
    상기 송신 데이터 신호를 변조해서 변조 신호를 생성하는 변조기와,
    상기 변조 신호에 제1 주파수 시프트량 및 제1 주파수 시프트 방향의 주파수 변환을 실시해서, 제1 송신 베이스밴드 신호를 생성하는 제1 주파수 변환기와,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호에 제1 연산을 실시해서, 주파수 도메인에서 상기 제1 전력 스펙트럼과 대칭 형상을 이루는 전력 스펙트럼을 갖는 제2 송신 베이스밴드 신호를 생성하는 제1 연산부와,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호 및 상기 제2 송신 베이스밴드 신호에 RF 처리를 실시해서, 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 생성하도록 구성된 RF 송신부를 갖는 송신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호는 실수부와 허수부를 갖는 복소수 신호이며, 상기 제1 연산은 상기 실수부 및 상기 허수부 중 어느 한쪽에 -1을 승산하는 연산인 송신 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 송신 베이스밴드 신호는 실수부와 허수부를 갖는 복소수 신호이며, 상기 제1 연산은 상기 실수부와 상기 허수부를 교체하는 연산인 송신 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주파수 변환기는,
    상기 변조 신호를 주파수 도메인의 제1 신호 스펙트럼으로 변환하는 제1 변환기와,
    상기 제1 신호 스펙트럼의 중심 주파수를 변환하고, 이를 시간 파형으로 변환하여 상기 제1 송신 베이스밴드 신호를 생성하는 제2 변환기를 갖는 송신 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 변환기는 DFT부이며, 상기 제2 변환기는 IFFT부인 송신 장치.
  13. 제5항에 따른 상기 장치로부터 송신되는 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 수신해서, 제1 수신 RF 신호 및 제2 수신 RF 신호를 얻는 수신 안테나와,
    상기 제1 수신 RF 신호 및 상기 제2 수신 RF 신호에 RF 처리를 실시해서, 제1 수신 베이스밴드 신호 및 제2 수신 베이스밴드 신호를 생성하는 RF 수신부와,
    상기 제1 수신 베이스밴드 신호 및 상기 제2 수신 베이스밴드 신호에 채널 등화를 실시해서, 제1 등화된 베이스밴드 신호 및 제2 등화된 베이스밴드 신호를 얻는 채널 등화기와,
    상기 제2 등화된 베이스밴드 신호에 제2 연산을 실시하도록 구성된 제2 연산부와,
    상기 제2 연산이 실시된 상기 제2 등화된 베이스밴드 신호와 상기 제1 등화된 베이스밴드 신호를 합성해서, 합성된 베이스밴드 신호를 얻는 합성기와,
    상기 합성된 베이스밴드 신호를 복조해서 상기 데이터 신호를 재생하는 복조기
    를 포함하는 무선 수신 장치.
  14. 제8항에 따른 상기 장치로부터 송신되는 상기 제1 송신 RF 신호 및 상기 제2 송신 RF 신호를 수신해서, 제1 수신 RF 신호 및 제2 수신 RF 신호를 얻는 수신 안테나와,
    상기 제1 수신 RF 신호 및 상기 제2 수신 RF 신호에 RF 처리를 실시해서, 제1 수신 베이스밴드 신호 및 제2 수신 베이스밴드 신호를 생성하는 RF 수신부와,
    상기 제1 수신 베이스밴드 신호 및 상기 제2 수신 베이스밴드 신호에 채널 등화를 실시해서, 제1 등화된 베이스밴드 신호 및 제2 등화된 베이스밴드 신호를 얻는 채널 등화기와,
    상기 제2 등화된 베이스밴드 신호에 제2 연산을 실시하도록 구성된 제2 연산부와,
    상기 제2 연산이 실시된 상기 제2 등화된 베이스밴드 신호와 상기 제1 등화된 베이스밴드 신호를 합성해서, 합성된 베이스밴드 신호를 얻는 합성기와,
    상기 합성된 베이스밴드 신호에, 상기 제1 주파수 시프트량 및 상기 제1 주파수 시프트 방향과 역의 제2 주파수 시프트 방향으로 주파수 변환을 실시해서, 변환된 베이스밴드 신호를 생성하는 제2 주파수 변환기와,
    상기 변환된 베이스밴드 신호를 복조해서 상기 데이터 신호를 재생하는 복조기
    를 포함하는 무선 수신 장치.
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