KR20090087955A - 주파수 선택성 고속 페이딩 채널들을 통한 단일-캐리어 주파수-공간 블록 코딩 전송을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

주파수 선택성 고속 페이딩 채널들을 통한 단일-캐리어 주파수-공간 블록 코딩 전송을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090087955A
KR20090087955A KR1020097014191A KR20097014191A KR20090087955A KR 20090087955 A KR20090087955 A KR 20090087955A KR 1020097014191 A KR1020097014191 A KR 1020097014191A KR 20097014191 A KR20097014191 A KR 20097014191A KR 20090087955 A KR20090087955 A KR 20090087955A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
fading channel
scfde
single carrier
frequency selective
Prior art date
Application number
KR1020097014191A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101149182B1 (ko
Inventor
예헤스켈 바-네스
코드조비 애콜라트세
Original Assignee
뉴저지 인스티튜트 오브 테크놀로지
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 뉴저지 인스티튜트 오브 테크놀로지 filed Critical 뉴저지 인스티튜트 오브 테크놀로지
Publication of KR20090087955A publication Critical patent/KR20090087955A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101149182B1 publication Critical patent/KR101149182B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H04L1/0606Space-frequency coding
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H04L1/0618Space-time coding
    • H04L1/0625Transmitter arrangements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627Modulators
    • H04L27/2634Inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators in combination with other circuits for modulation
    • H04L27/2636Inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators in combination with other circuits for modulation with FFT or DFT modulators, e.g. standard single-carrier frequency-division multiple access [SC-FDMA] transmitter or DFT spread orthogonal frequency division multiplexing [DFT-SOFDM]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03159Arrangements for removing intersymbol interference operating in the frequency domain
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602Signal structure
    • H04L27/2605Symbol extensions, e.g. Zero Tail, Unique Word [UW]
    • H04L27/2607Cyclic extensions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

주파수-공간 블록 코딩 및 주파수 도메인 등화(SF-SCFDE)를 이용하는 단일 캐리어 전송 방식이 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 위해 제공된다. 저속의 페이딩 채널들에서 이러한 기술을 이용할 경우의 성능이 시공간 코딩 방식으로 획득되는 성능과 동일한 성능을 갖는 것으로 보여진다. 하지만, 좀더 까다로운 고속 페이딩 채널들에서는, 제안된 방식이 더 좋은 성능을 나타낸다.

Description

주파수 선택성 고속 페이딩 채널들을 통한 단일-캐리어 주파수-공간 블록 코딩 전송을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SINGLE-CARRIER SPACE-FREQUENCY BLOCK CODED TRANSMISSION OVER FREQUENCY SELECTIVE AND FAST FADING CHANNELS}
본 발명은 2006년 12월 11일자로 출원된 미국 가출원 60/874,144, "SYSTEM AND METHOD FOR SINGLE-CARRIER SPACE-FREQUENCY BLOCK CODED TRANSMISSION OVER FREQUENCY SELECTIVE AND FAST FADING CHANNELS"에 관한 것이고, 상기 출원은 본 발명에 전체로서 참조된다.
본 발명에 따른 실시예는 통신 시스템들에서의 단일 캐리어 전송 방식들의 분야에 관한 것이다. 예시적 실시예들은 단일 캐리어 주파수-공간 블록 코딩 전송을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 어플리케이션들에 대한 수요의 급격한 증가는, 무선 채널들을 통한 신뢰성 있는 높은 레이트의 전송들을 지원하는 시스템들을 개발하는 데 있어 상당한 연구 노력들을 자극시킨다. 하지만, 이러한 개발들은, 다중경로 페이딩(multipath fading), 무선 채널의 시변적(time-varying) 특성, 대역폭 제한들 및 휴대용 장치(handheld device)들 파워 제한들과 같은 도전들에 대처해야 한다. 시공 간(space-time) 전송 기술들은 상기 다중경로 페이딩의 해로운 노력들을 해결하는 것으로 입증되어왔다. 불행하게도, 주파수 선택성 페이딩 채널들의 큰 지연 확장(delay spread)들은, 시공간 코딩에서 중요로 하는 수신 신호들의 직교성을 파괴한다. 결과적으로, 주파수 플랫 블록 페이딩 채널(frequency flat block fading channel)들을 통해서만 상기 기술들이 달성된다. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM; orthogonal frequency division multiplexing) 또한 상기 다중경로 페이딩을 해결하는 것으로 보여진다. 시공간 OFDM(ST-OFDM) 및 주파수 공간 OFDM(SF-OFDM)은 상기 채널의 주파수 선택성을 해결하기 위한 방법으로서 제안되어 왔다. 게다가, 일반적으로 채널이 ST-OFDM 방식을 필요로 할 때에 적어도 두 블록의 전송 동안에 상기 채널이 일정할 필요가 없는 고속 페이딩 채널(fast fading channel)에 SF-OFDM이 적용될 수 있다. OFDM은 다중캐리어 통신 기술이며, 다수의 낮은 레이트 서브캐리어들을 통해서 단일의 데이터 스트림이 전송된다. 다중캐리어 신호는, 상기 서브캐리어들이 코히어런트하게(coherently) 합해질 때에 큰 피크대평균(peak-to-average) PAPR을 야기시키는 다수의 독립적 변조 서브캐리어들로 구성된다. 또한, OFDM은 위상 노이즈 및 주파수 오프셋 문제들을 갖는다. 그러므로, 상기 채널의 주파수 선택성을 해결하기 위해서, 주파수 도메인 등화(frequency domain equlization)를 구비한 단일 캐리어 전송을 이용하는 대안적 솔루션이 OFDM에 대해 제안되었다. ST-OFDM 방식과 평행하게, 상기 채널이 적어도 두 개의 블록 구간들 동안에 일정해야 할 필요가 있다는 점에서 시공간 단일 캐리어(ST-SC; space-time single carrier) 전송 방식이 제안되었다.
다수의 높은 레이트 무선 통신 방법 및 시스템들이 제안되어왔음에도 불구하고, 그 어떠한 것도 두 개의 블록 구간들 동안에 채널이 일정할 것을 요구하지 않음으로써, 빠른 페이딩 채널에 대해 유익한 주파수 공간 단일 캐리어(SF-SC; space-frequency single carrier) 기술을 제공하지 않는다. 종래의 방법들 및 시스템들은, 다음의 섹션에서 기술할 추가적 주파수 다양성을 구비한 주파수 공간 블록 코딩을 구현하는 단일 캐리어 전송 기술을 이용하지 않는다.
예시적 실시예들의 양상들이, 주파수 공간 블록 코딩 및 주파수 도메인 등화(SF-SCFDE; space-frequency block coding and frequency domain equalization)를 이용하는 단일 캐리어 전송 방식으로 지시된다. 그러한 기술들은 주파수 선택성 고속의 페이딩 채널과 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법은, 통신 블록 스트림들을 수신하는 단계; 통신 블록들을 생성하기 위해 상기 수신된 통신 블록 스트림들을 인코딩하는 단계; 전송 블록들을 형성하기 위해 각 통신 블록에 사이클릭 프리픽스를 부가하는 단계; 및 주파수 선택성 페이딩 채널을 통해서 각 전송 블록을 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송는, 통신 블록 스트림들을 수신하여 인코딩하는 주파수-공간 인코더; 각 통신 블록에 사이클릭 프리픽스를 부가하는 사이클릭 프리픽스 애더; 및 각 통신 블록을 전달하는 안테나들을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템은, 통신 블록 스트림들을 수신하여 인코딩하는 주파수-공간 인코더, 각 통신 블록에 사이클릭 프리픽스를 부가하는 사이클릭 프리픽스 애더, 및 각 통신 블록을 전달하는 안테나들을 포함하는 송신기; 및 상기 송신기로부터의 통신 블록들을 수신하는 안테나들, 상기 사이클릭 프리픽스를 제거하는 조물, 및 디코더를 포함하는 수신기를 포함한다.
본 발명의 이러한 또는 다른 특징들, 양상들, 및 장점들이 후술하는 상세한 설명, 청구항들, 및 이하 간단하게 기술되는 도면들에 도시되는 예시적 실시예들로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 송신기의 일반적인 도식도이다.
도 2는 도 1에 도시된 송신기의 단일 캐리어 주파수 공간(SF-SCFDE) 방식에서 실행되는 동작들을 기술하는 순서도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 송신기의 단일 캐리어 주파수 공간(SF-SCFDE) 전송 방식을 다른 전송 방식들과 비교한 그래프이다.
예시적 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술된다. 이하의 설명들은 예시적 실시예들을 기술하기 위한 의도이지만, 이에 한정되지 않음이 이해되어야 한다.
도 1은 2개의(Nt=2) 송신 안테나 및 1개의(Nt=1) 수신 안테나를 포함하는 송신기(10)를 도시한다. 알파벳 A에 속하는 데이터 심볼들(d(n))을 포함하는 정보는 우선 N 심볼들의 두 블록 스트림들로 디멀티플렉싱되고, 상기 두 블록 스트림들 각각은 디멀티플렉서를 이용하여 송신 안테나로 전송된다. 통신 블록은 sk=[sk(0),sk(1),...,sk(N-1)]T로 표현되고 k번째 송신 안테나(k=1,2)에 의해 전송되며, 여기서
Figure 112009041341523-PCT00001
이고 N-포인트 이산 푸리에 변환(DFT)은
Figure 112009041341523-PCT00002
로 주어진다. 그 이후에 두 개의 심볼들 블록들 (s 1s 2)는 SCFDE에 적합한 주파수 공간 인코더(14)로 제공되어, 다음의 두 블록들을 생성한다:
Figure 112009041341523-PCT00003
여기서, sk ,n = sk(n)이다. 이러한 두 블록들(u 1u 2)은 그 이후에 심볼 주기 Ts로부터 Ts/2까지 압축되고, 압축된 벡터가 두 번 반복되어 다음의 블록들을 형성한다:
Figure 112009041341523-PCT00004
상기 벡터 v k는 홀수(짝수) 엘리먼트들을 제로(0)로 하여
Figure 112009041341523-PCT00005
로 표시될 수 있고, 예컨대,
Figure 112009041341523-PCT00006
이고,
Figure 112009041341523-PCT00007
이며, 여기서 s k ,es k ,o은 다음의 식과 같다:
Figure 112009041341523-PCT00008
제로(0)들 삽입 반복 연산은 도 1의 블록들(18)에서 수행된다. 전송 이전에, 상기 벡터들(v k ,o)은 멀티플렉서들(20)을 이용하여 위상 천이 매트릭스(Φ 4N)에 의해 곱해져서 푸리에 변환에서의 하나의 엘리먼트 포워드 천이(element forward shift)을 생성하며, 이때 상기 위상 천이 매트릭스(Φ 4N)는 아래의 식과 같다:
Figure 112009041341523-PCT00009
두 개의 안테나들로부터의 상기 송신된 신호들 벡터는, 다음의 식으로 나타낼 수 있다:
Figure 112009041341523-PCT00010
여기서, P0는 전체 송신 파워이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 애더(22)는 수학식 5에서의
Figure 112009041341523-PCT00011
연산에 이용된다. 블록들 24에서는, 오더 L의 주파수 선택성 페이딩 채널을 통한 전송 이전에, 사이클릭 프리픽스(CP; cyclic prefix)가 각 블록에 부가된다.
Figure 112009041341523-PCT00012
이고, 여기서 hk(l)은 k번째 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 채널 임펄스 응답(CIR; channel impuse response)의 l번째 응답이다. 상기 수신된 신호 벡터 y는 다음의 식으로 주어지고,
Figure 112009041341523-PCT00013
여기서, x k ( CP )는 상기 CP가 부가된 x k를 나타내고, w는 분산 N0인 AWGN을 가정한 부가된 노이즈 벡터(additive noise vector)이며,
Figure 112009041341523-PCT00014
는 선형 컨볼루션(linear convolution)을 나타낸다. 상기 CP는 상기 선형 컨볼루션을 순환적(cyclic)으로 변화시키기 때문에, 상기 CP가 제거되고 4N-포인트 DFT가 적용된 상기 수신된 신호 벡터는 다음의 식으로 나타낼 수 있다:
Figure 112009041341523-PCT00015
여기서, k(k=1,2)는, 엘리먼트들이 대응하는 CIR h k의 상기 4N-포인트 DFT인 대각 매트릭스들을 나타낸다. X kW는 각각 x kw의 상기 4N-포인트 DFT를 나타낸다.
수학식 5로부터, 다음의 식이 성립한다:
Figure 112009041341523-PCT00016
k=1,2
여기서 V k ,e, V k ,0
Figure 112009041341523-PCT00017
는 각각 v k ,e, v k ,0 및 (Φ 4 N v k ,0)의 상기 4N-포인트 DFT를 나타낸다. 이제는 다음의 식들이 성립할 수 있다:
Figure 112009041341523-PCT00018
Figure 112009041341523-PCT00019
Figure 112009041341523-PCT00020
(
Figure 112009041341523-PCT00021
)형식의 4N 엘리먼트들 벡터의 4N-포인트 DFT가
Figure 112009041341523-PCT00022
(
Figure 112009041341523-PCT00023
)이고, 벡터
Figure 112009041341523-PCT00024
Figure 112009041341523-PCT00025
의 N-포인트 DFT인 것이 제안된다. 수학식 9를 증명하기 위해서, 이전의 제안으로부터 V k ,e
Figure 112009041341523-PCT00026
(s k,e는 수학식 3에서 정의됨)의 4N-포인트 DFT이고, 그러므로
Figure 112009041341523-PCT00027
임이 확인될 수 있다. 다음으로, 수학식 3에서의 sk ,0의 좌측으로 하나의 엘리먼트 순환성 천이인 벡터
Figure 112009041341523-PCT00028
가 정의될 수 있으며, 즉
Figure 112009041341523-PCT00029
이고
Figure 112009041341523-PCT00030
(예컨대,
Figure 112009041341523-PCT00031
)이다.
DFT의 천이 특성을 이용하여, v 2 ,0의 상기 4-N 포인트 DFT는 다음의 식으로 주어질 수 있고,
Figure 112009041341523-PCT00032
여기서,
Figure 112009041341523-PCT00033
Figure 112009041341523-PCT00034
의 상기 4-N 포인트 DFT이다. 상기한 기술을 이용하고,
Figure 112009041341523-PCT00035
의 N-포인트 DFT를
Figure 112009041341523-PCT00036
에서의
Figure 112009041341523-PCT00037
로서 적용시킴으로써,
Figure 112009041341523-PCT00038
(
Figure 112009041341523-PCT00039
)가 성립한다. DFT의 상기 천이 특성의 역(inverse) 및
Figure 112009041341523-PCT00040
을 이용하면,
Figure 112009041341523-PCT00041
가 성립하고, 여기서
Figure 112009041341523-PCT00042
Figure 112009041341523-PCT00043
의 우측으로의 하나의 엘리먼트 순환성 천이이다. 수학식 11을 사용하면,
Figure 112009041341523-PCT00044
가 성립하고, 여기서 Φ 4N은 수학식 10에서 정의된다.
Figure 112009041341523-PCT00045
를 보이기 위해 동일한 절차를 따를 수 있다.
이제 벡터 A에 대해서, A eA oA의 짝수 부분 및 홀수 부분을 각각 나타내는 것으로 정의된다. 수학식 9로부터, 다음의 식이 성립되고,
Figure 112009041341523-PCT00046
Figure 112009041341523-PCT00047
, k=1,2
여기서,
Figure 112009041341523-PCT00048
은 대각 엘리먼트들이 수학식 10에서의 Φ 4N의 홀수 번째 대각 엘리먼트들인 2N×2N 대각 매트릭스이고, O N은 길이 N의 영 벡터(zero vector)이다. 그러면 다음의 식들이 성립한다:
Figure 112009041341523-PCT00049
수학식 13으로부터 다음의 식들이 성립한다.
Figure 112009041341523-PCT00050
그러면, 수학식 7이 다음과 같은 식으로 다시 표시될 수 있고,
Figure 112009041341523-PCT00051
여기서, e k는 대각 엘리먼트들이 k의 짝수 번째 대각 엘리먼트들인 대각 매트릭 스이고, o k는 대각 엘리먼트들이 k의 홀수 번째 대각 엘리먼트들인 대각 매트릭스이다. 인접한 서브캐리어들에 대한 채널 이득들이 거의 동일하다고 가정하면, 즉
Figure 112009041341523-PCT00052
(k=1,2)라 가정하고, 이를 수학식 15에 결합시키면 다음의 식이 성립한다.
Figure 112009041341523-PCT00053
k=1,2에 대해, Y eY o의 첫 번째 및 두 번째 N항들은 각각 다음의 식에 의해 정의된다:
Figure 112009041341523-PCT00054
수학식 13 및 17을 수학식 16에 대입(plugging)하면, 다음의 식이 성립한다.
Figure 112009041341523-PCT00055
Figure 112009041341523-PCT00056
여기서, e k ,1은 대각 엘리먼트들이 e k의 첫번째 N개의 대각 엘리먼트들인 N×N 대각 매트릭스이고, e k ,2는 대각 엘리먼트들이 e k의 마지막 N개의 대각 엘리먼트들인 N×N 대각 매트릭스이며, e 2 ,1, e 2 ,1, Φ 2N,1, Φ 2N,2도 유사하게 정의된다.
Figure 112009041341523-PCT00057
로 정의되는 대각 매트릭스 D에 대해,
Figure 112009041341523-PCT00058
의 관계가 있음을 주목하라. 제안되는 주파수-공간 디코더는, 다음의 식에 따른 추정치(
Figure 112009041341523-PCT00059
)를 제공한다:
Figure 112009041341523-PCT00060
매트릭스 H 는 대각 행렬이고, 다음의 식으로 주어진다:
Figure 112009041341523-PCT00061
여기서,
Figure 112009041341523-PCT00062
이고, 그 결과 S1과 S2가 완전하게 분리된다. 수학식 20에서의 추정치는 검출을 위해 시간 도메인으로 다시 변환된다.
도 2는, 도 1에 참조되어 기술되는 송신기(10)에 의해 이용되는 단일 캐리어 주파수-공간(SF-SCFDE) 전송 기술에서 실행되는 동작들을 기술한다. 추가적으로, 상기 실시예에 의존하면서 더 적은 또는 다른 동작들이 실행될 수 있다. 동작 30에서는, 알파벳 A에 속한 데이터 심볼들 d(n)이 N개 심볼의 2개의 블록 스트림들로 디멀티플레싱된다. 동작 32에서는, 상기 블록 스트림들이 통신 블록들로 인코딩된다.
동작 34에서 상기 통신 블록들은 벡터들로 압축되고, 동작 36에서 상기 압축된 벡터들이 두 번 반복되어 벡터 블록들을 형성한다. 상기 벡터 블록들이 형성되면, 위상 천이 매트릭스를 이용하여 상기 벡터 블록들이 위상 천이된다(동작 38). 이러한 위상 천이는, 푸리에 변환에서의 하나의 엘리먼트 포워드 천이를 생성한다. 동작 40에서는, CP 프리픽스(prefix)가 각각의 위상 천이된 벡터 블록에 부가된다. 상기 CP 프리픽스가 부가되면, 오더 L의 주파수 선택성 페이딩 채널을 통해 상기 블록들이 전송된다. 전송된 블록들을 수신하면, 상기 CP 프리픽스는 제거되고 4-N 포인트 DFT가 결정된다.
본 명세서에서 기술되는 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 주파수-공간(SF-SCFDE) 전송 방식은, 특히 채널이 고속 페이딩인 어플리케이션에서의 효율적이고 효과적인 전송 기술인 것으로 보여진다. 예시적인 주파수-공간 단일 캐리어 시스템의 비트 에러 레이트(BER; bit error rate) 성능이 시뮬레이션으로 계산되었다. 상기 시뮬레이션은, COST207 6-레이(L=6)의 일반적 도시(urban) 채널로 가정되는 주파수 선택성 채널에서의 블록당 N=64개 데이터 심볼들을 구비하는 단일 캐리어 전송을 이용하였다. 상기 BER 성능은, K.F.Lee 및 D.B.Williams에 의해 기술된, 2000년 3월의 IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop에서의 "A space-time coded transmitter diversity technique for frequency selective fading"의 149-152페이지 및 2000년 11월의 IEEE GLOBECOM의 "A space-frequency diversity technique for OFDM system"의 1473-1477 페이지(이하, "Lee 및 Williams"라고 지칭함)에 기술된 ST-OFDM보다 성능이 더 낫다고 여겨진다. 또한, 이는 동일한 채널에서의 일반적인 OFDM 시스템보다 성능이 더 낫다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 SF-SCFDE는, 2002년 5월, 올랜도에서의 제3차 IEEE Int. Conf. Accoust.,Speech, Signal Process, "Adaptive frequency-domain equalization of space-time block-coded transmissions" 2353-2356 페이지에서 W.M.Younis, N.Al-Dhahir, A.H.Sayed에 의해 기술된 저속 페이딩 채널(정규화된 도플러(Doppler) 주파수가 0.001인) 및 고속 페이딩 채널(정규화된 도플러 주파수가 0.05인)에 관한 ST-SCFDE(이하, "Younis"로 지칭함)와 비교되었다. 시뮬레이션 결과들은 본 명세서에서 기술되는 SF-SCFDE 방식들이 더 좋은 BER 을 갖는다는 것을 보여준다. 더 좋은 성능을 갖는 하나의 원인은, 추가적인 주파수 도메인 다양성을 야기시키는 주파수 도메인 확산(spreading)이다. 게다가, 예시적 실시예들에 따른 기술들은 상기 PAPR(피크대평균 파워 비) 문제를 겪지 않는다.
도 3은 본 명세서에서 기술되는 예시적 SF-DCFDE의 성능을, Lee 및 Williams의 ST-SCFDE(좌측), 및 저속(fdTs=0.001) 및 고속(fdTs=0.05) 페이딩 COST207 6-레이 도심 지역(TU; typical urban) 채널에서의 Younis의 SF-OFDM을 구비한 SF-SCFDE(오른쪽)의 성능과 비교한 그래프를 도시한다.
전술한 예시적 실시예들의 기술이 본 발명을 기술하고 설명할 목적으로 제공된다. 본 발명이 개시된 명확한 형태에 소모적이거나 제한되는 의도가 아니며, 다양한 변형들 및 수정들이 상기한 기술들에 비추어보아 가능하고, 본 발명의 실시로부터 획득될 수 있다. 본 발명의 원리들을 설명하기 위해서 상기 실시예들이 선택되어 기술되고, 그것의 실용적 어플리케이션은 당업자로 하여금 본 발명의 다양한 실시예들 및 계획된 특정 이용에 적합한 다양한 수정들을 이용할 수 있도록 한다.

Claims (20)

  1. 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법으로서,
    통신 블록 스트림들을 수신하는 단계;
    통신 블록들을 생성하기 위해 상기 수신된 통신 블록 스트림들을 인코딩하는 단계;
    전송 블록들을 형성하기 위해 각 통신 블록에 사이클릭 프리픽스를 부가하는 단계; 및
    주파수 선택성 페이딩 채널을 통해서 각 전송 블록을 전달하는 단계를 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    통신 블록 스트림들을 수신하는 단계는, 데이터 심볼들을 다수의 통신 블록 스트림들로 디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    통신 블록들을 생성하기 위해 상기 수신된 통신 블록 스트림들을 인코딩하는 단계는,
    상기 통신 블록들을 압축 벡터들로 압축시키는 단계;
    벡터 블록들을 형성하기 위해 상기 압축 벡터들을 두 번 반복하는 단계; 및
    위상 천이 매트릭스를 이용하여 상기 벡터 블록들을 위상 천이하는 단계를 더 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위상 천이 매트릭스는 Φ 4N이고,
    Figure 112009041341523-PCT00063
    로 정의되는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 선택성 페이딩 채널은, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 임펄스 응답이
    Figure 112009041341523-PCT00064
    로 표현되도록 하는 오더 L의 채널이고, 여기서 hk(l)은 l번째 응답인,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    주파수 선택성 페이딩 채널을 통해 각 전송 블록을 전달하는 단계는, N-포인트 이산 푸리에 변환(DFT; Discrete Fourier Transform)을 이용하여, k번째 송신 안테나에 의해 상기 전송 블록을 전송하는 단계를 포함하고,
    여기서 형태
    Figure 112009041341523-PCT00065
    의 4N 엘리먼트 벡터의 4N-포인트 DFT는
    Figure 112009041341523-PCT00066
    이고,
    Figure 112009041341523-PCT00067
    이며, P e
    Figure 112009041341523-PCT00068
    이고, 상기 벡터
    Figure 112009041341523-PCT00069
    Figure 112009041341523-PCT00070
    의 상기 N-포인트 DFT인,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    수신 안테나에서, 상기 사이클릭 프리픽스를 제거하고, 4N-포인트 이산 푸리 에 변환(DFT)을 수행하는 단계를 더 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 방법.
  8. 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 장치로서,
    통신 블록 스트림들을 수신하여 인코딩하는 주파수-공간 인코더;
    각 통신 블록에 사이클릭 프리픽스를 부가하는 사이클릭 프리픽스 애더; 및
    각 통신 블록을 전달하는 안테나들을 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주파수-공간 인코더는, 상기 인코딩된 통신 블록 스트림들을 압축시키기 위한 압축기, 상기 통신 블록 스트림들을 반복시켜 벡터 블록들을 형성하기 위한 회로, 및 위상 천이를 수행하기 위한 위상 천이기를 더 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위상 천이는
    Figure 112009041341523-PCT00071
    로 정의되는 위상 천이 매트릭스 Φ 4N를 이용하여 수행되는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    데이터 심볼들을 다수의 통신 블록 스트림들로 디멀티플렉싱하는 디멀티플렉서를 더 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    각 통신 블록을 전달하는 상기 안테나들은 고속 페이딩 채널을 이용하여 전달하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 장치.
  13. 주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템으로서,
    통신 블록 스트림들을 수신하여 인코딩하는 주파수-공간 인코더, 각 통신 블록에 사이클릭 프리픽스를 부가하는 사이클릭 프리픽스 애더, 및 각 통신 블록을 전달하는 안테나들을 포함하는 송신기; 및
    상기 송신기로부터의 통신 블록들을 수신하는 안테나들, 상기 사이클릭 프리픽스를 제거하는 조물, 및 디코더를 포함하는 수신기를 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공간-주파수 인코더는, 상기 인코딩된 통신 블록 스트림들을 압축시키기 위한 압축기, 상기 통신 블록 스트림들을 반복시켜 벡터 블록들을 형성하기 위한 회로, 및 위상 천이를 수행하기 위한 위상 천이기를 더 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위상 천이는
    Figure 112009041341523-PCT00072
    로 정의되는 위상 천이 매트릭스 Φ 4N를 이용하여 수행되는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    데이터 심볼들을 다수의 통신 블록 스트림들로 디멀티플렉싱하는 디멀티플렉서를 더 포함하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 안테나들은 주파수 선택성 페이딩 채널을 통하여 상기 통신 블록들을 전달하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 주파수 선택성 페이딩 채널은, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 임펄스 응답이
    Figure 112009041341523-PCT00073
    로 표시되도록 하는 오더 L의 채널이고, 여기서 hk(l)은 l번째 응답인,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 주파수 선택성 페이딩 채널을 통한 전달은, N-포인트 이산 푸리에 변환(DFT; Discrete Fourier Transform)을 구비하는 k번째 송신 안테나를 이용하고,
    여기서 형태
    Figure 112009041341523-PCT00074
    의 4N 엘리먼트 벡터의 4N-포인트 DFT는
    Figure 112009041341523-PCT00075
    이고,
    Figure 112009041341523-PCT00076
    이며, P e
    Figure 112009041341523-PCT00077
    이고, 상기 벡터
    Figure 112009041341523-PCT00078
    Figure 112009041341523-PCT00079
    의 상기 N-포인트 DFT인,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 수신기는, 상기 사이클릭 프리픽스가 제거된 이후에 상기 통신 블록들의 4N-포인트 이산 푸리에 변환(DFT)을 수행하는,
    주파수 선택성 고속 페이딩 채널을 통한 단일 캐리어 공간-주파수(SF-SCFDE) 전송 시스템.
KR1020097014191A 2006-12-11 2007-12-21 주파수 선택성 고속 페이딩 채널들을 통한 단일-캐리어 주파수-공간 블록 코딩 전송을 위한 시스템 및 방법 KR101149182B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US87414406P 2006-12-11 2006-12-11
PCT/IB2007/004115 WO2008072085A1 (en) 2006-12-11 2007-12-21 System and method for single-carrier space-frequency block coded transmission over frequency selective and fast fading channels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090087955A true KR20090087955A (ko) 2009-08-18
KR101149182B1 KR101149182B1 (ko) 2012-05-30

Family

ID=39262570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097014191A KR101149182B1 (ko) 2006-12-11 2007-12-21 주파수 선택성 고속 페이딩 채널들을 통한 단일-캐리어 주파수-공간 블록 코딩 전송을 위한 시스템 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8130846B2 (ko)
EP (1) EP2103027A1 (ko)
JP (1) JP5102305B2 (ko)
KR (1) KR101149182B1 (ko)
CN (1) CN101589571B (ko)
GB (1) GB2458837B (ko)
WO (1) WO2008072085A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8218694B2 (en) * 2004-08-03 2012-07-10 Agency For Science, Technology And Research Method for transmitting a digital signal, method for receiving a digital signal, transmitter and receiver
KR101043332B1 (ko) * 2007-11-16 2011-06-21 뉴저지 인스티튜트 오브 테크놀로지 다중 입출력 단일 반송파 무선통신 시스템에서 주파수 공간블록 부호화 장치 및 방법
US8958408B1 (en) * 2008-06-05 2015-02-17 The Boeing Company Coded aperture scanning
WO2012030319A2 (en) 2009-06-26 2012-03-08 Hypres, Inc. System and method for controlling combined radio signals
US8893210B2 (en) * 2010-08-20 2014-11-18 Sony Corporation Server load balancing for interactive television
US8918801B2 (en) 2010-08-30 2014-12-23 Sony Corporation Transmission apparatus, transmission method, reception apparatus, reception method, program, and broadcasting system
CN102064915B (zh) * 2010-12-15 2013-05-22 西安交通大学 一种适合快衰落信道的分布式差分空时编码传输方法
CN107317874B (zh) * 2017-07-26 2020-05-19 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机载多拓扑双交换结构的网络设计方法
CN108156101B (zh) * 2017-12-18 2020-10-20 中国人民解放军空军工程大学 一种mimo-scfde系统联合迭代信道估计与迭代均衡方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377632B1 (en) * 2000-01-24 2002-04-23 Iospan Wireless, Inc. Wireless communication system and method using stochastic space-time/frequency division multiplexing
WO2006060651A2 (en) 2004-12-02 2006-06-08 New Jersey Institute Of Technology Method and/or system for reduction of papr
KR100950639B1 (ko) * 2005-03-23 2010-04-01 삼성전자주식회사 주파수 공간 블록 부호화 기법과 단일 반송파 주파수 영역등화 방식을 이용한 송수신 장치 및 방법
KR100981495B1 (ko) 2005-10-12 2010-09-10 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치
US7729433B2 (en) * 2006-03-07 2010-06-01 Motorola, Inc. Method and apparatus for hybrid CDM OFDMA wireless transmission

Also Published As

Publication number Publication date
US8130846B2 (en) 2012-03-06
CN101589571A (zh) 2009-11-25
JP2010524270A (ja) 2010-07-15
GB2458837B (en) 2011-05-11
WO2008072085A1 (en) 2008-06-19
KR101149182B1 (ko) 2012-05-30
CN101589571B (zh) 2013-08-21
EP2103027A1 (en) 2009-09-23
GB0911878D0 (en) 2009-08-19
GB2458837A (en) 2009-10-07
US20080165865A1 (en) 2008-07-10
JP5102305B2 (ja) 2012-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101149182B1 (ko) 주파수 선택성 고속 페이딩 채널들을 통한 단일-캐리어 주파수-공간 블록 코딩 전송을 위한 시스템 및 방법
US7269127B2 (en) Preamble structures for single-input, single-output (SISO) and multi-input, multi-output (MIMO) communication systems
EP1338110B1 (en) Methods and arrangements in a telecommunications system
JP5031337B2 (ja) 時空間コード化/デコード化方式の動的切り替えのための方法および装置
US7929511B2 (en) Method and apparatus for producing/recovering OFDM/OFDMA signals
KR100800806B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법
KR101534349B1 (ko) Stbc 기법을 이용한 데이터 전송방법
US7120201B2 (en) Method and system for optimization of channel estimation and synchronization in an OFDM-MIMO wireless communication system
KR20060106223A (ko) 직교 주파수 분할 다중 시스템에서 비트 삽입 및 코드 변조방식의 송신 장치 및 방법
GB2391775A (en) Space and time diversity in multicarrier CDMA transmission
CN106992952B (zh) Ofdm系统中基于pts算法降低峰均比的方法
KR20070092589A (ko) 다중 안테나를 위한 심볼 생성 장치 및 방법
KR100849338B1 (ko) 직교주파수분할다중 방식의 이동통신시스템에서시공간-주파수 부호화/복호화 장치 및 방법
KR20070015998A (ko) 직교주파수분할다중화-코드분할다중화 시스템을 위한 2차원확산기법
JP2013529015A (ja) データと、送信元と少なくとも1つの受信機との間の無線リンクの推定を可能にする情報とを転送する方法
KR101345351B1 (ko) 공간-시간-주파수 코딩 방법 및 장치
CN1791081A (zh) 一种无线通信系统中的基于cazac码的训练符号传输方法
KR100843251B1 (ko) 다중 안테나를 이용한 신호 송신 장치 및 방법
JP2005012531A (ja) 送信装置および通信システム
KR101285885B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 파일롯 심볼 전송 방법 및 장치
WO2007104203A1 (fr) Procédé de transmission multi-antenne dans un système de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence et appareil associé
KR101225649B1 (ko) 다중 안테나 통신시스템의 채널추정 장치 및 방법
KR20070009366A (ko) Mimo-ofdm 시스템에서의 전치부호 전송 방법 및데이터 전송 장치
JP2006339686A (ja) 通信方法、通信システム、及び受信装置
Marchetti et al. Combining Spatial Multiplexing and Transmit Diversity in SCFDE Systems in High-Mobility Environment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160330

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180329

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190327

Year of fee payment: 8