KR20100003023A - 이중 직교 주파수 분할 다중화/이중 직교 주파수 분할 다중접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 신호 송수신/중계장치 및 방법 - Google Patents

이중 직교 주파수 분할 다중화/이중 직교 주파수 분할 다중접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 신호 송수신/중계장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서, 신호 송신 장치가 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성하고, 상기 제2신호를 신호 수신 장치로 송신하며, 상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 한다.
row wised OFDM 방식, column wised OFDM 방식, 중계기, CP, IDFT, DFT

Description

이중 직교 주파수 분할 다중화/이중 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 신호 송수신/중계 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING/REALYING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM USING AN ORTHOGONAL DOUBLE FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING/DOUBLE ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SCHEME}
본 발명은 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'DOFDM'이라 칭하기로 한다)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'DOFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하, 'DOFDM/DOFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 신호를 송수신 및 중계하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템은 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들에게 다양한 고속 대용량 서비스를 제공하는 형태로 발전해나가고 있다. 특히, 차세대 통신 시스템에서는 고속 대용량 서비스 제공을 위해 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 ‘OFDM’이라 칭하기로 한다) 방식/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 ‘OFDMA’이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하고 있으며, 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 차세대 통신 시스템의 대표적인 예로는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템과, Mobile WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 통신 시스템과, IEEE 802.11 통신 시스템 등이 있다. 여기서, 상기 Mobile WiMAX 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16 통신 시스템을 기반으로 하는 통신 시스템이며, 상기 IEEE 802.16 통신 시스템은 IEEE 802.16 표준을 사용하는 통신 시스템을 나타낸다. 또한, 차세대 통신 시스템에서는 셀 커버리지(cell coverage) 확대와, 데이터 처리율(throughput) 증가와, 채널 용량(capacity) 증가를 위해 중계(relay) 방식, 특히 협동 중계(cooperative relay) 방식의 사용을 적극적으로 고려하고 있다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 차세대 통신 시스템은 고속 대용량 서비스 제공을 위해 광대역 스펙트럼(spectrum) 자원을 필요로 한다. 하지만, 광대역 스펙트럼 자원이 사용될 경우에는 다중 경로 전파(multipath propagation)에 따른 무선 채널상에서의 페이딩(fading) 영향이 심각해지며, 실제 주파수 대역 내에서도 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 따른 영향이 발생한다.
따라서, 상기 광대역 스펙트럼 자원이 사용될 경우에는 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 주파수 선택적 페이딩 채널을 다수개의 주파수 비선택적 페이 딩(frequency flat fading) 채널로 분할할 수 있다. 여기서, 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템을 'OFDM/OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다. 한편, 상기 OFDM/OFDMA 통신 시스템에서 서브캐리어(sub-carrier)간 직교성을 보장하기 위해서는 신호 송신 장치에서 송신한 신호의 모든 다중 경로(multi-path) 신호가 신호 수신 장치에서 사이클릭 프리픽스(CP: Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 칭하기로 한다) 구간 내에 수신되어야만 한다. 만약, 상기 신호 수신 장치에서 상기 CP 구간내에 상기 송신 신호의 모든 다중 경로 신호를 수신하지 못할 경우, 상기 신호 수신 장치에서 복조한 신호에는 서브 캐리어간 간섭(ICI: Inter-Carrier Interference, 이하 'ICI'라고 칭하기로 한다)이 발생하게 되며, 상기 ICI는 상기 신호 수신 장치가 상기 송신 신호 추정을 난이하게 하는 요인으로 작용하게 된다.
특히, 상기 OFDM/OFDMA 통신 시스템에서 협동 중계 방식을 사용할 경우, 신호 송신 장치와 신호 수신 장치간의 직접 경로(direct path)를 통해 상기 신호 수신 장치로 수신되는 신호에 비해 중계기(RS: Relay Station)를 통해 상기 신호 수신 장치로 수신되는 신호의 지연 시간이 길다. 여기서, 상기 직접 경로를 통해 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호가 상기 신호 수신 장치로 수신되는데 소요되는 시간을 '직접 전달 지연 시간'이라 칭하기로 하고, 상기 중계기를 통해 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호가 상기 신호 수신 장치로 수신되는데 소요되는 시간을 '중계 전달 지연 시간'이라 칭하기로 한다. 상기에서도 설명한 바와 같이 상기 OFDM/OFDMA 통신 시스템에서의 신호 수신 지연은 ICI를 발생시키고, 상기 ICI는 송신 신호 추정 성능을 저하시키게 되므로, 상기 OFDM/OFDMA 통신 시스템에서 협동 중계 방식을 사용할 경우 그 신호 수신 지연으로 인한 신호 추정 성능 저하가 더욱 심각해질 수 있다. 즉, 상기 직접 전달 지연 시간에 비해서 중계 전달 지연 시간은 길기 때문에 ICI 발생 확률이 높아지기 때문에 상기 OFDM/OFDMA 통신 시스템에서 협동 중계 방식을 사용할 경우 그 신호 수신 지연으로 인한 신호 추정 성능 저하가 더욱 심각해질 수 있는 것이다.
따라서, 상기 광대역 스펙트럼을 사용하는 통신 시스템에서 ICI가 발생하지 않도록 신호를 송수신 및 중계하는 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 신호를 중계하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 신호 송신 장치는; 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템의 신호 송신 장치에 있어서, N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하는 row wised OFDM 블록과, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성하는 column wised OFDM 블록과, 상기 제2신호를 신호 수신 장치로 송신하는 송신 유닛을 포함하며, 상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 신호 수신 장치는; 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템의 신호 수신 장치에 있어서, 수신 신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 column wised OFDM 블록과, 상기 N개의 서브 캐리어 신호를 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 row wised OFDM 블록을 포함하며, 상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 신호 중계 장치는; 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에 있어서, N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 제1로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 제1컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성한 후, 상기 제2신호를 송신하는 신호 송신 장치와, 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 신호 수신 장치로 중계하는 신호 중계 장치와, 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호와 상기 신호 중계 장치에서 중계한 신호가 포함된 협동 신호를 수신하며, 상기 협동 수신 신호를 제2 column wised OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 신호를 제2 row wised OFDM 방식을 사용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 상기 신호 수신 장치를 포함하며, 상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 신호 송신 방법은; 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법에 있어서, N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하는 과정과, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성하는 과정과, 상기 제2신호를 신호 수신 장치로 송신하는 과정을 포함하며, 상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 신호 수신 방법은; 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 신호 수신 방법에 있어서, 수신 신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 과정과, 상기 N개의 서브 캐리어 신호를 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사 용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 과정을 포함하며, 상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 신호 중계 방법은; 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서 신호 중계 방법에 있어서, 신호 송신 장치가 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 제1로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 제1컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성한 후, 상기 제2신호를 송신하는 과정과, 신호 중계 장치가 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 신호 수신 장치로 중계하는 과정과, 상기 신호 수신 장치는 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호와 상기 신호 중계 장치에서 중계한 신호가 포함된 협동 신호를 수신하며, 상기 협동 수신 신호를 제2 column wised OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 신호를 제2 row wised OFDM 방식을 사용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 과정을 포함하며, 상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 한다.
본 발명은, DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 신호를 송수신 및 중계하는 장치 및 방법을 제공함으로써 광대역 스펙트럼을 사용할 경우의 지연으로 인한 ICI 발생을 방지하여 전체 시스템 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다.
이하, 본 발명에 따른 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'DOFDM'이라 칭하기로 한다)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'DOFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하, 'DOFDM/DOFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 신호를 송수신 및 중계하는 장치 및 방법을 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 협동 중계(cooperative relay) 방식을 사용하는 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템은 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)(110)와, 기지국(BS: Base Station)(120)과, 중계기(RS: Relay Station)(130)를 포함한다. 여기서, 상기 중계기(130)는 풀-듀플렉스(full-duplex) 방식을 사용한다고 가정하기로 하며, 상기 MS(110)와 기지국(120) 모두는 신호 송신 장치가 될 수도 있고 신호 수신 장치가 될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템이 협동 중계 방식을 사용한다고 가정하였으므로 상기 MS(110)와 기지국(120) 사이에 중계기(130)가 설치되어 있다고 하더라도 로 상기 MS(110)와 기지국(120)간의 직접 경로(direct path) 역시 사용 가능함은 물론이다. 여기서, 상기 MS(110)와 기지국(120)간의 직접 경로를 사용하여 상기 MS(110)와 기지국(120)간에 수신되는 신호를 '직접 수신 신호'라 칭하기로 하며, 상기 중계기(130)를 통해 상기 MS(110)와 기지국(120)간에 수신되는 신호를 '중계 수신 신호'라 칭하기로 한다.
또한, 상기 MS(110)와 기지국(120)간의 직접 경로를 사용하여 상기 MS(110)와 기지국(120)간에 직접 수신 신호가 수신되는데 소요되는 시간을 '직접 지연 시간'이라 칭하기로 하고, 상기 중계기(130)를 통해 상기 MS(110)와 기지국(120)간에 중계 수신 신호가 수신되는데 소요되는 시간을 '중계 지연 시간'이라 칭하기로 한다. 또한, 상기 MS(110)와 기지국(120)간의 채널을 'HBM'이라 칭하기로 하고, 상기 MS(110)와 중계기(130)간의 채널을 'HRM'이라 칭하기로 하고, 상기 중계기(130)와 기지국(120)간의 채널을 'HBR'이라 칭하기로 하고, 상기 HBM과, HRM과 HBR 모두는 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading) 채널이라 가정하기로 한다.
한편, 일반적으로 통신 시스템에서 협동 중계 방식과 OFDM 방식을 사용하게 되면 주파수 선택적 페이딩 채널인 HBM과, HRM과 HBR 모두는 서브캐리어(sub-carrier)별로 수신되는 신호가 플랫 페이딩(flat fading) 채널로 변환되어 각 링크(link)별 신호 수신 프로세싱이 비교적 간단해진다. 또한, 신호 수신 장치는 직접 수신 신호와 중계 수신 신호를 함께 수신하게 되므로 공간 다이버시티(spatial diversity) 이득과 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 이득을 획득할 수 있게 된다.
한편, 서브 캐리어간 직교성을 보장하기 위해서는 신호 수신 장치가 신호 송신 장치에서 송신한 신호의 모든 다중 경로(multi-path) 신호를 사이클릭 프리픽스(CP: Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 칭하기로 한다) 구간 내에 수신해야만 한다. 만약, 신호 수신 장치가 상기 CP 구간내에 신호 송신 장치에서 송신한 신호의 모든 다중 경로 신호를 수신하지 못할 경우에는, 신호 수신 장치가 복조한 신호에는 서브 캐리어간 간섭(ICI: Inter-Carrier Interference, 이하 'ICI'라고 칭하기로 한다)이 발생하게 되고, 상기 ICI 발생으로 인해 신호 수신 장치는 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 추정하는 것이 난이해진다.
특히, 신호 수신 장치는 상기 중계기(130)를 통해 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 수신할 경우, 상기 중계 전달 지연 시간으로 인해 CP 구간 내에 신호 송신 장치에서 송신한 신호의 모든 다중 경로 신호를 수신하지 못할 확률이 높아지게 된다. 이렇게, 중계 지연 시간이 CP 구간보다 길어지는 경우를 방지하기 위해 상기 중계기(130)는 신호 송신 장치에서 수신한 신호를 미리 설정된 심볼(symbol) 구간, 일 예로 1 OFDM 심볼 구간만큼 지연시켜 신호 수신 장치로 중계할 수 있다. 하지만, 이 경우 상기 중계기(130)를 통해 중계되는 신호는 모두 1 OFDM 심볼 구간 지연되는 결과를 초래하므로 신호 수신 장치 입장에서는 각 서브 캐리어별로 직접 수신 신호에 1 OFDM 심볼 구간 이전의 중계 수신 신호를 가산하여 수신하는 결과를 초래하게 된다.
이렇게, 직접 수신 신호에 1 OFDM 심볼 구간 이전의 중계 수신 신호가 가산되어 수신될 경우 신호 수신 장치에서는 각 서브 캐리어별로 인접 심볼간 간섭(ISI: Inter-Symbol Interference, 이하 'ISI'라고 칭하기로 한다) 현상이 발생된다. 즉, 상기 중계기(130)에서 1 OFDM 심볼 구간을 지연시켜 신호를 중계함으로 인해 각 서브캐리어별로 2-탭(tap) ISI 채널을 겪게 되며, 상기 2-탭 ISI 채널을 겪은 신호를 신호 수신 장치에서 복조하기 위해서는 각 서브 캐리어별로 복잡한 등화기(equalizer)를 구현해야만 할 뿐만 아니라, 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 한다) 방식과 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식 등과 같이 차세대 통신 시스템에서 그 사용을 적극적으로 고려하고 있는 다양한 방식들을 사용하는 것이 난이하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 DOFDM/DOFDMA 방식을 제안하기로 한다. 여기서, 상기 DOFDM/DOFDMA 방식은 로우 와이즈드(row wised, 이하 'row wised'라 칭하기로 한다) OFDM 방식과 컬럼 와이즈드(column wised, 이하 'column wised' 라 칭하기로 한다) OFDM 방식이 결합된 방식이다. 그러면 여기서, 신호 송신 장치와 신호 수신 장치 각각의 측면에서 상기 row wised OFDM 방식과 상기 column wised OFDM 방식에 대해서 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 신호 송신 장치 측면에서 상기 row wised OFDM 방식과 상기 column wised OFDM 방식에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 row wised OFDM 방식은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수가 N개일 경우, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플(sub-sample)에 대해 M 포인트(point) 역 이산 푸리에 변환(IDFT: Inverse Distribute Fourier Transform, 이하 'IDFT'라 칭하기로 한다)을 수행하고, 상기 M 포인트 IDFT 변환된 신호에 CP를 삽입하는 방식을 나타낸다. 상기 column wised OFDM 방식은 상기 row wised OFDM 방식에서 CP까지 삽입된 N개의 서브 캐리어 신호에 대해서 N 포인트 IDFT를 수행하고, 상기 N 포인트 IDFT 수행된 신호를 병렬/직렬(P/S: Parallel to Serial) 변환하여 생성된 직렬 신호에 CP를 삽입하는 방식을 나타낸다. 이하, M 포인트 IDFT를 M-IDFT라 칭하기로 하며, N 포인트 IDFT를 N-IDFT라 칭하기로 한다.
두 번째로, 신호 수신 장치 측면에서 상기 row wised OFDM 방식과 상기 column wised OFDM 방식에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 column wised OFDM 방식은 수신 신호에서 CP를 제거하고, 상기 CP가 제거된 신호를 직렬/병렬(S/P: Serial to Parallel) 변환하여 생성된 N개의 서브 캐리어 신호 각각에 대해서 N 포인트 이산 푸리에 변환(DFT: Distribute Fourier Transform, 이하 'DFT'라 칭하기로 한다)을 수행하는 방식을 나타낸다. 상기 row wised OFDM 방식은 상기 column wised OFDM 방식에서 N 포인트 DFT 변환된 신호 각각으로부터 M+NCP 샘플을 버퍼링(buffering)한 후, 그 버퍼링한 신호에서 CP를 제거하고, 상기 CP가 제거된 신호에 대해서 M 포인트 DFT를 수행하는 방식을 나타낸다. 이하, N 포인트 DFT를 N-DFT라 칭하기로 하며, M 포인트 DFT를 M-DFT라 칭하기로 한다. 여기서, NCP는 CP의 길이를 나타낸다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 사용하는 DOFDM/DOFDMA 방식을 사용하지 않고, 상기 중계기(130)가 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 1 OFDM 심볼 지연시켜 신호 수신 장치로 중계하는 경우에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
먼저, i번째 서브 캐리어를 기준으로, 신호 송신 장치가 k번째 OFDM 심볼에서 신호 Xi[k]를 송신하면, 상기 중계기(130)는 상기 신호 Xi[k]를 수신한 후 1 OFDM 심볼을 지연시켜 신호 수신 장치로 중계한다. 이런 식으로 상기 중계기(130)가 신호 송신 장치로부터 수신한 신호를 1 OFDM 심볼 지연시켜 중계할 경우, 신호 수신 장치는 1 OFDM 심볼 이전에 신호 송신 장치가 송신한 신호, 즉 Xi[k-1]를 수신하게 된다. 따라서, 상기 신호 수신 장치에서 수신하는 신호는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00001
상기 수학식 1에서, Yi[k]는 k번째 OFDM 심볼 구간에서 i번째 서브 캐리어를 통해 신호 수신 장치가 수신하는 신호를 나타내며, Xi[k]는 k번째 OFDM 심볼 구간에서 i번째 서브 캐리어를 통해 신호 송신 장치가 송신하는 신호를 나타내며, HBMi는 기지국(120)과 MS(110)간 i번째 서브 캐리어의 채널 행렬을 나타내며, HBRi는 기지국(120)과 중계기(130)간 i번째 서브 캐리어의 채널 행렬을 나타낸다.
한편, 각 서브 캐리어 별로 M개의 서브 샘플을 송신하고, 상기 HBM과, HRM과 HBR 모두는 M개의 OFDM 심볼 구간 동안 채널이 변하지 않는 준정적(quasi-static) 채널을 나타내는 채널 행렬이고, k와 M은
Figure 112008047343306-PAT00002
의 관계를 가진다고 가정할 경우 i번째 서브 캐리어를 통해 신호 수신 장치가 수신하는 신호는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00003
상기 수학식 2에서 채널 행렬 Hi를 살펴보면, 채널 행렬 HBRi 성분으로 인해 각 서브 캐리어별로 ISI 현상이 발생되는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기에서 설명한 바와 같이 통신 시스템에서 일반적인 OFDM 방식만을 사용할 경우, 신호 수신 장치는 연속 간섭 제거(SIC: Successive Interference Cancellation, 이하 'SIC'라 칭하기로 한다) 방식 혹은 최대 우도 시퀀스 추정(MLSE: Maximum Likelihood Sequence Estimation, 이하 'MLSE'라 칭하기로 한다) 방식 등을 사용하여 신호 송신 장치에서 i번째 서브 캐리어를 통해 송신한 신호 Xi를 추정할 수 있다. 하지만, 상기 SIC 방식의 경우 송신 신호 추정시 에러가 발생할 경우에는 그 에러가 전파된다는 단점을 가지고 있으며, 상기 MLSE 방식의 경우 각 서브 샘플의 변조 방식과, 다중 경로의 개수에 따라 그 프로세싱(processing) 복잡도가 증가한다는 단점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명에서는 DOFDM/DOFDMA 방식을 사용함으로써 circulant 행렬 형태를 가지는 주파수 선택적 페이딩 채널의 채널 행렬을 플랫 페이딩(flat fading) 채널의 채널 행렬로 변환시키는 것과 동일한 이득을 획득하도록 한다. 상기 DOFDM/DOFDMA 방식을 사용할 경우 상기 수학식 2는 하기 수학식 3과 같이 변경하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00004
또한, 상기 수학식 3은 하기 수학식 4와 같이 간략화시켜 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00005
상기 수학식 4에서 Xi는 M개의 서브 샘플들에 대해서 M-IDFT를 수행한 신호와 동일하며, 이는 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00006
상기 수학식 5에서 FH는 M-IDFT 행렬을 나타내며, 위첨자 H는 허미시안(Hermitian)을 나타내며, Gi는 i번째 서브 캐리어를 통해 송신할 M개의 서브 샘플들을 나타내며, F는 M-DFT 행렬을 나타내며, 상기 M-DFT 행렬 F는 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00007
상기 수학식 6에서 WM은
Figure 112008047343306-PAT00008
를 나타낸다.
한편, 상기 수학식 4에 상기 수학식 5를 대입할 경우 상기 수학식 4는 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00009
여기서, 상기 채널 행렬
Figure 112008047343306-PAT00010
는 상기 수학식 3에 나타낸 바와 같이 일반적인 OFDM 방식을 사용하는 경우의 채널 행렬, 즉 상기 수학식 2에 나타낸 바와 같은 채널 행렬 Hi와는 달리 추가된 CP로 인해 circulant 행렬 형태를 가짐을 알 수 있다.
그런데, circulant 행렬 형태를 가지는 채널 행렬
Figure 112008047343306-PAT00011
는 하기 수학식 8과 같은 조건을 만족하므로, 아이겐밸류(eigen value, 이하 'eigen value'라 칭하기로 한다) 디컴포지션(decomposition, 이하 'decomposition'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하여 분해하면 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00012
Figure 112008047343306-PAT00013
상기 수학식 9에서, ∧i는 채널 행렬
Figure 112008047343306-PAT00014
의 eigen value로 구성된 대각 행렬(diagonal matrix)을 나타내며, Ui는 컬럼(column)이 아이겐 벡터(eigen vector, 이하 'eigen vector'라 칭하기로 한다)로 구성된 유니터리(unitary) 행렬을 나타낸다. 여기서, circulant 행렬의 특성에 따라 DFT 행렬의 컬럼은 채널 행렬
Figure 112008047343306-PAT00015
의 eigen vector와 동일하기 때문에 채널 행렬 Hi를 eigen decomposition 방식을 사용하여 분해한 유니터리 행렬 Ui는 M-IDFT 행렬, 즉 행렬 FH로 대체할 수 있다. 이와 같은 circulant 행렬의 특성으로 인한 유니터리 행렬 Ui의 행렬 FH로의 대체 특성을 사용하기 위해서는 신호 수신 장치에서는 수신 신호 Yi에 M-DFT 행렬 F를 곱하는 동작을 수행해야하는데, 이는 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00016
상기 수학식 10에 상기 수학식 9를 대입하면, 상기 수학식 10은 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00017
즉, 상기 DOFDM/DOFDMA 방식을 사용할 경우 2-tap 채널을 M-병렬 채널로 변환하여 비교적 간단하게 등화 가능함을 알 수 있으며, 이를 행렬 형태로 표현하면 하기 수학식 12와 같이 대각 행렬(
Figure 112008047343306-PAT00018
)을 획득할 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00019
한편, 일반적인 OFDM 방식과, 협동 중계 방식을 사용하는 통신 시스템의 경우 채널 행렬 Hi가 하기 수학식 13과 같은 형태로 표현되며, 따라서 본 발명에서 제안하는 DOFDM/DOFDMA 방식을 사용할 경우와 같이 채널 행렬 Hi를 대각 행렬 형태로 변환하는 것이 불가능하게 된다.
Figure 112008047343306-PAT00020
상기 수학식 13에 나타낸 바와 같이 채널 행렬 Hi가 대각 행렬 형태를 가지지 않기 때문에, 일반적인 OFDM 방식을 사용할 경우에는 신호 수신 장치에서 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 추정하기 위해서는 상기 SIC 방식과, MLSE 방식 등을 사용해야만 하는 것이다.
그러면 여기서 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 송신 장치 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 송신 장치 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 신호 송신 장치는 N개의 M-IDFT 유닛, 즉 M-IDFT 유닛 #0(211-0) 내지 M-IDFT 유닛 # N-1(211-N-1)과, N개의 CP 삽입 유닛, 즉 CP 삽입 유닛 #0(213-0) 내지 CP 삽입 유닛 #N-1(213-N-1)과, N-IDFT 유닛(215)과, P/S 변환 유닛(217)과, CP 삽입 유닛(219)과, 송신 유닛(221)과, P개의 송신 안테나(Tx.ANT), 즉 송신 안테나 #0(223-1) 내지 송신 안테나 #P-1(223-P-1)를 포함한다. 여기서, 상기 신호 송신 장치가 포함하는 유닛들 중 상기 N개의 M-IDFT 유닛과 N개의 CP 삽입 유닛은 row wised OFDM 방식을 사용하는 row wised OFDM 블록(block)이 되는 것이며, 나머지 유닛들이 column wised OFDM 방식을 사용하는 column wised OFDM 블록이 되는 것이다.
먼저, 상기 N개의 서브 캐리어 각각에 대해서 송신할 M개의 서브 샘플이 발생되면, 상기 N개의 서브 캐리어 각각에 대해서 송신할 M개의 서브 샘플은 해당 M-IDFT 유닛으로 전달된다. 여기서, 각 서브 캐리어별로 송신할 M개의 서브 샘플은 하기 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00021
상기 N개의 M-IDFT 유닛 각각은 입력된 M개의 서브 샘플에 대해 M-IDFT를 수행한 후 해당 CP 삽입 유닛으로 출력한다. 그러면, 상기 N개의 CP 삽입 유닛 각각은 입력된 M-IDFT 수행된 신호에 CP를 삽입한 후 상기 N-IDFT 유닛(215)으로 출력한다. 여기서, 상기 N개의 CP 삽입 유닛 각각에서 삽입하는 CP의 길이는 일 예로 1이라고 가정하기로 한다. 이 경우, 상기 N개의 CP 삽입 유닛 각각은 해당 M-IDFT 유닛에서 출력한 신호의 M번째 서브 샘플을 복사하여 CP로 삽입한다.
상기 N-IDFT 유닛(215)은 상기 N개의 CP 삽입 유닛으로부터 입력되는 신호에 대해 N-IDFT 수행하여 상기 P/S 변환 유닛(217)으로 출력한다. 상기 P/S 변환 유닛(217)은 상기 N-IDFT 유닛(215)에서 출력한 신호를 P/S 변환한 후 상기 CP 삽입 유닛(219)으로 출력한다. 상기 CP 삽입 유닛(219)은 상기 P/S 변환 유닛(217)에서 출력한 신호를 입력하여 CP를 삽입한 후 상기 송신 유닛(221)으로 출력한다. 상기 송신 유닛(221)은 상기 CP 삽입 유닛(219)에서 출력한 신호를 입력하여 송신 처리한 후 상기 P개의 송신 안테나를 통해 신호 수신 장치로 송신한다. 여기서, 상기 송신 처리 방식 자체는 본 발명과 직접적인 연관이 없으므로 그 상세한 설명을 생략하기로 하며, 도 2에서는 상기 신호 송신 장치가 P개의 송신 안테나를 사용하는 경우를 일 예로 하여 설명하였으나 상기 신호 송신 장치는 1개의 송신 안테나만을 사용할 수도 있음은 물론이다.
다음으로 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 수신 장치 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 수신 장치 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 신호 수신 장치는 Q개의 수신 안테나(Rx.ANT), 즉 ㅅ수신 안테나 #0(311-0) 내지 수신 안테나 #Q-1(311-Q-1)와, 수신 유닛(313)과, CP 제거 유닛(315)과, S/P 변환 유닛(317)과, N-DFT 유닛(319)과, N개의 버퍼(buffer), 즉 버퍼 #0(321-0) 내지 버퍼 #N-1(321-N-1)와, N개의 CP 제거 유닛, 즉 CP 제거 유닛 #0(323-0) 내지 CP 제거 유닛 #N-1(323-N-1)과, N개의 M-DFT 유닛, 즉 M-DFT 유닛 #0(323-0) 내지 M-DFT 유닛 #N-1(323-N-1)을 포함한다. 여기서, 상기 신호 수신 장치가 포함하는 유닛들 중 상기 CP 제거 유닛(315)과, S/P 변환 유닛(317)과, N-DFT 유닛(319)은 column wised OFDM 방식을 사용하는 column wised OFDM 블록이 되는 것이며, 나머지 유닛들이 row wised OFDM 방식을 사용하는 row wised OFDM 블록이 되는 것이다.
먼저, 상기 Q개의 수신 안테나를 통해 수신되는 신호는 상기 수신 유닛(313)으로 전달되고, 상기 수신 유닛(313)은 상기 Q개의 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 수신 처리한 후 상기 CP 제거 유닛(315)으로 출력한다. 여기서, 상기 수신 처리 방식 자체는 본 발명과 직접적인 연관이 없으므로 그 상세한 설명을 생략하기로 하며, 도 2에서는 상기 신호 수신 장치가 Q개의 수신 안테나를 사용하는 경우를 일 예로 하여 설명하였으나 상기 신호 수신 장치는 1개의 수신 안테나만을 사용할 수 도 있음은 물론이다.
상기 CP 제거 유닛(315)은 상기 수신 유닛(313)에서 출력한 신호를 입력하여 CP를 제거한 후 상기 S/P 변환 유닛(317)으로 출력한다. 여기서, 상기 CP 제거 유닛(315)에서 제거하는 CP의 길이는 신호 송신 장치의 CP 삽입 유닛(219)에서 삽입한 CP의 길이와 동일하다. 상기 S/P 변환 유닛(317)은 상기 CP 제거 유닛(315)에서 출력한 신호를 입력하여 S/P 변환한 후 상기 N-DFT 유닛(319)으로 출력한다. 상기 N-DFT 유닛(319)은 상기 S/P 변환 유닛(317)에서 출력한 신호를 입력하여 N-DFT를 수행한 후 해당 신호를 상기 N개의 버퍼로 출력한다. 상기 N개의 버퍼 각각은 상기 N-DFT 유닛(319)에서 출력한 신호로부터 M+NCP길이 만큼씩 버퍼링을 수행한 후 해당 CP 제거 유닛으로 출력한다. 상기 N개의 CP 제거 유닛 각각은 해당 버퍼에서 출력하는 신호를 입력하여 CP를 제거한 후 해당 M-DFT 유닛으로 출력한다. 여기서, 상기 N개의 CP 제거 유닛 각각에서 제거하는 CP의 길이는 1이며, 이는 신호 송신 장치의 N개의 CP 삽입 유닛에서 삽입한 CP의 길이가 1이기 때문이다. 상기 N개의 M-DFT 유닛 각각은 해당 CP 제거 유닛에서 출력한 신호를 입력하여 M-DFT를 수행함으로써 신호 송신 장치에서 해당 서브 캐리어별로 송신한 신호를 추정하게 된다. 여기서, 상기 N개의 M-DFT 유닛 각각에서 출력하는 신호는 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008047343306-PAT00022
다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 송신 장치 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 송신 장치 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 신호 송신 장치는 411단계에서 N개의 서브 캐리어 각각 별로 송신할 M개의 서브 샘플이 발생되면, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 송신할 M개의 서브 샘플에 대해서 M-IDFT를 수행한 후 413단계로 진행한다. 상기 413단계에서 상기 신호 송신 장치는 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M-IDFT가 수행된 신호에 CP를 삽입한 후 415단계로 진행한다. 상기 415단계에서 상기 신호 송신 장치는 상기 CP가 삽입된 N개의 서브 캐리어 신호에 대해 N-IDFT를 수행한 후 417단계로 진행한다. 상기 417단계에서 상기 신호 송신 장치는 상기 N-IDFT 수행된 신호를 P/S 변환한 후 419단계로 진행한다. 상기 419단계에서 상기 신호 송신 장치는 상기 P/S 변환한 신호에 CP를 삽입한 후 421단계로 진행한다. 상기 419단계에서 상기 신호 송신 장치는 상기 CP 삽입한 신호를 송신 처리한 후 신호 수신 장치로 송신한다.
다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 수신 장치 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 수신 장치 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 신호 수신 장치는 511단계에서 상기 신호 수신 장치 로 수신된 신호에 대해서 수신 처리한 후 513단계로 진행한다. 상기 513단계에서 상기 신호 수신 장치는 상기 수신 처리한 신호에서 CP를 제거한 후 515단계로 진행한다. 상기 515단계에서 상기 신호 수신 장치는 상기 CP가 제거된 신호를 S/P 변환한 후 517단계로 진행한다. 상기 517단계에서 상기 신호 수신 장치는 상기 S/P 변환된, N개의 서브 캐리어 신호에 대해 N-DFT를 수행한 후 519단계로 진행한다. 상기 519단계에서 상기 신호 수신 장치는 N개의 서브 캐리어 신호별로 M+NCP개의 샘플을 버퍼링한 후 521단계로 진행한다. 상기 521단계에서 상기 신호 수신 장치는 상기 N개의 서브 캐리어 신호별로 버퍼링한 M+NCP개의 샘플에서 CP를 제거한 후 523단계로 진행한다. 상기 523단계에서 상기 신호 수신 장치는 상기 N개의 서브 캐리어 별로 CP가 제거된 신호에 대해 M-DFT를 수행함으로써 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 추정한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 IDFT 방식과 DFT 방식을 일 예로 하여 신호 송수신 및 중계를 위한 장치 및 방법에 대해서 설명하였지만, 상기 IDFT 방식 대신 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform) 방식을 사용하고, 상기 DFT 방식 대신 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 방식을 사용하는 것 역시 가능함은 물론이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술 하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 협동 중계(cooperative relay) 방식을 사용하는 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 송신 장치 구조를 도시한 도면
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 수신 장치 구조를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 송신 장치 동작 과정을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템의 신호 수신 장치 동작 과정을 도시한 도면

Claims (26)

  1. 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법에 있어서,
    N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하는 과정과,
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성하는 과정과,
    상기 제2신호를 신호 수신 장치로 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 하는 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 제1신호를 생성하는 과정은;
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 상기 M개의 서브 샘플에 대해 M 포인트 역 이산 푸리에 변환(IDFT: Inverse Distribute Fourier Transform)(M-IDFT)을 수 행하는 단계와,
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M-IDFT를 수행한 신호에 제1길이를 가지는 사이클릭 프리픽스(CP: Cyclic Prefix)를 삽입하여 상기 제1신호를 생성하는 단계를 포함하는 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2신호를 생성하는 과정은;
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호에 대해 N 포인트 IDFT(N-IDFT)를 수행하는 단계와,
    상기 N-IDFT를 수행한 신호를 병렬/직렬 변환하는 단계와,
    상기 병렬/직렬 변환된 신호에 제2길이를 가지는 CP를 삽입하여 상기 제2신호를 생성하는 단계를 포함하는 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  4. 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 신호 수신 방법에 있어서,
    수신 신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 과정과,
    상기 N개의 서브 캐리어 신호를 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 과정을 포함하며,
    상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 하는 신호 수신 장치의 신호 수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 과정은;
    상기 수신 신호에서 제1길이를 가지는 CP를 제거하는 단계와,
    상기 제1길이를 가지는 CP가 제거된 신호를 직렬/병렬 변환하여 상기 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 단계를 포함하는 신호 수신 장치의 신호 수신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 과정은;
    상기 N개의 서브 캐리어 신호 각각에서 M+NCP 길이의 샘플을 버퍼링하는 단계와,
    상기 N개의 서브 캐리어 신호 각각에 대해 버퍼링된, M+NCP 길이의 샘플에서 제2길이를 가지는 CP를 제거하는 단계와,
    상기 제2길이를 가지는 CP가 제거된, N개의 서브 캐리어 신호 각각에 대해 M 포인트 DFT(M-DFT)를 수행하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 단계를 포함하며,
    상기 제2길이는 NCP 길이임을 특징으로 하는 신호 수신 장치의 신호 수신 방법.
  7. 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서 신호 중계 방법에 있어서,
    신호 송신 장치가 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 제1로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 제1컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성한 후, 상기 제2신호를 송신하는 과정과,
    신호 중계 장치가 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 신호 수신 장치로 중계하는 과정과,
    상기 신호 수신 장치는 상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호와 상기 신호 중계 장치에서 중계한 신호가 포함된 협동 신호를 수신하며, 상기 협동 수신 신호를 제2 column wised OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 신호를 제2 row wised OFDM 방식을 사용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 과정을 포함하며,
    상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템에서 신호 중계 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 신호 송신 장치가 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 제1신호를 생성하는 과정은;
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 상기 M개의 서브 샘플에 대해 M 포인트 역 이산 푸리에 변환(IDFT: Inverse Distribute Fourier Transform)(M-IDFT)을 수행하는 단계와,
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M-IDFT를 수행한 신호에 제1길이를 가지 는 사이클릭 프리픽스(CP: Cyclic Prefix)를 삽입하여 상기 제1신호를 생성하는 단계를 포함하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템에서 신호 중계 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 송신 장치가 상기 제2신호를 생성하는 과정은;
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호에 대해 N 포인트 IDFT(N-IDFT)를 수행하는 단계와,
    상기 N-IDFT를 수행한 신호를 병렬/직렬 변환하는 단계와,
    상기 병렬/직렬 변환된 신호에 제2길이를 가지는 CP를 삽입하여 상기 제2신호를 생성하는 단계를 포함하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템에서 신호 중계 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 수신 장치가 상기 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 과정은;
    상기 협동 수신 신호에서 제1길이를 가지는 CP를 제거하는 단계와,
    상기 제1길이를 가지는 CP가 제거된 신호를 직렬/병렬 변환하여 상기 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 단계를 포함하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템에서 신호 중계 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 수신 장치가 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 과정은;
    상기 N개의 서브 캐리어 신호 각각에서 M+NCP 길이의 샘플을 버퍼링하는 단계와,
    상기 N개의 서브 캐리어 신호 각각에 대해 버퍼링된, M+NCP 길이의 샘플에서 제2길이를 가지는 CP를 제거하는 단계와,
    상기 제2길이를 가지는 CP가 제거된, N개의 서브 캐리어 신호 각각에 대해 M 포인트 DFT(M-DFT)를 수행하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 단계를 포함하며,
    상기 제2길이는 NCP 길이임을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템에서 신호 중계 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 협동 수신 신호는 하기 수학식 16과 같이 표현됨을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템에서 신호 중계 방법.
    Figure 112008047343306-PAT00023
    상기 수학식 16에서,
    Figure 112008047343306-PAT00024
    는 i번째 서브 캐리어에서의 채널 행렬을 나타내며, Yi[k]는 i번째 서브 캐리어를 통해 k번째 OFDM 심볼 구간에서 수신되는 신호를 나타내며, HBMi는 상기 신호 송신 장치와 상기 신호 수신 장치간 i번째 서브 캐리어의 채널 행렬을 나타내며, HBRi는 상기 신호 송신 장치와 신호 중계 장치간 i번째 서브 캐리어의 채널 행렬을 나타내며, Xi[k]는 상기 신호 송신 장치가 k번째 OFDM 심볼 구간에서 i번째 서브 캐리어를 통해 송신한 신호를 나타냄.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 채널 행렬
    Figure 112008047343306-PAT00025
    는 하기 수학식 17과 같은 대각 행렬(
    Figure 112008047343306-PAT00026
    )로 표현됨을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템에서 신호 중계 방법.
    Figure 112008047343306-PAT00027
    상기 수학식 17에서 F는 M-DFT 행렬을 나타내며, FH는 M-IDFT 행렬을 나타내며, 위첨자 H는 허미시안(Hermitian)을 나타냄.
  14. 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템의 신호 송신 장치에 있어서,
    N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하는 row wised OFDM 블록과,
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성하는 column wised OFDM 블록과,
    상기 제2신호를 신호 수신 장치로 송신하는 송신 유닛을 포함하며,
    상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 row wised OFDM 블록은;
    상기 M개의 서브 샘플에 대해 M 포인트 역 이산 푸리에 변환(IDFT: Inverse Distribute Fourier Transform)(M-IDFT)을 수행하는, N개의 M-IDFT 유닛과,
    상기 M-IDFT를 수행한 신호에 제1길이를 가지는 사이클릭 프리픽스(CP: Cyclic Prefix)를 삽입하여 상기 제1신호를 생성하는, N개의 제1CP 삽입 유닛을 포함하는 신호 송신 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 column wised OFDM 블록은;
    상기 N개의 제1CP 삽입 유닛 각각에서 생성한 제1신호에 대해 N 포인트 IDFT(N-IDFT)를 수행하는 N-IDFT 유닛과,
    상기 N-IDFT를 수행한 신호를 병렬/직렬 변환하는 병렬/직렬 유닛과,
    상기 병렬/직렬 변환된 신호에 제2길이를 가지는 CP를 삽입하여 상기 제2신 호를 생성하는 제2CP 삽입 유닛을 포함하는 신호 송신 장치.
  17. 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템의 신호 수신 장치에 있어서,
    수신 신호를 컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 column wised OFDM 블록과,
    상기 N개의 서브 캐리어 신호를 로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 row wised OFDM 블록을 포함하며,
    상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 하는 신호 수신 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 column wised OFDM 블록은;
    상기 수신 신호에서 제1길이를 가지는 CP를 제거하는 제1CP 제거 유닛과,
    상기 제1길이를 가지는 CP가 제거된 신호를 직렬/병렬 변환하여 상기 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하는 직렬/병렬 변환기를 포함하는 신호 수신 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 row wised OFDM 블록은;
    입력 서브 캐리어 신호에서 M+NCP 길이의 샘플을 버퍼링하는 N개의 버퍼와,
    상기 버퍼링된, M+NCP 길이의 샘플에서 제2길이를 가지는 CP를 제거하는 N개의 제2CP 제거 유닛과,
    상기 제2길이를 가지는 CP가 제거된 신호에 대해 M 포인트 DFT(M-DFT)를 수행하여 상기 신호 송신 장치가 해당 서브 캐리어를 통해 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는, N개의 M-DFT 유닛을 포함하며,
    상기 제2길이는 NCP 길이임을 특징으로 하는 신호 수신 장치.
  20. 이중 직교 주파수 분할 다중화(DOFDM: Double Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/이중 직교 주파수 분할 다중 접속(DOFMA: Double Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에 있어서,
    N개의 서브 캐리어 각각 별로 M개의 서브 샘플을 제1로우 와이즈드(row wised) OFDM 방식을 사용하여 제1신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호를 제1컬럼 와이즈드(column wised) OFDM 방식을 사용하여 제2신호로 생성한 후, 상기 제2신호를 송신하는 신호 송신 장치와,
    상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 신호 수신 장치로 중계하는 신호 중계 장치와,
    상기 신호 송신 장치에서 송신한 신호와 상기 신호 중계 장치에서 중계한 신호가 포함된 협동 신호를 수신하며, 상기 협동 수신 신호를 제2 column wised OFDM 방식을 사용하여 N개의 서브 캐리어 신호로 생성하고, 상기 N개의 서브 캐리어 신호를 제2 row wised OFDM 방식을 사용하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하는 상기 신호 수신 장치를 포함하며,
    상기 N은 상기 DOFDM/DOFDMA 통신 시스템에서 사용하는 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, M은 1 이상의 정수를 나타냄을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 신호 송신 장치는;
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 상기 M개의 서브 샘플에 대해 M 포인트 역 이산 푸리에 변환(IDFT: Inverse Distribute Fourier Transform)(M-IDFT)을 수행하고,
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 M-IDFT를 수행한 신호에 제1길이를 가지는 사이클릭 프리픽스(CP: Cyclic Prefix)를 삽입하여 상기 제1신호를 생성함을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 신호 송신 장치는;
    상기 N개의 서브 캐리어 각각 별로 생성된 제1신호에 대해 N 포인트 IDFT(N-IDFT)를 수행하고, 상기 N-IDFT를 수행한 신호를 병렬/직렬 변환하고, 상기 병렬/직렬 변환된 신호에 제2길이를 가지는 CP를 삽입하여 상기 제2신호를 생성함을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 신호 수신 장치는;
    상기 협동 수신 신호에서 제1길이를 가지는 CP를 제거하고, 상기 제1길이를 가지는 CP가 제거된 신호를 직렬/병렬 변환하여 상기 N개의 서브 캐리어 신호로 생성함을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 신호 수신 장치는;
    상기 N개의 서브 캐리어 신호 각각에서 M+NCP 길이의 샘플을 버퍼링하고, 상기 N개의 서브 캐리어 신호 각각에 대해 버퍼링된, M+NCP 길이의 샘플에서 제2길이를 가지는 CP를 제거하고, 상기 제2길이를 가지는 CP가 제거된, N개의 서브 캐리어 신호 각각에 대해 M 포인트 DFT(M-DFT)를 수행하여 상기 N개의 서브 캐리어 각각별로 상기 신호 송신 장치에서 송신한 M개의 서브 샘플을 추정하며,
    상기 제2길이는 NCP 길이임을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 협동 수신 신호는 하기 수학식 18과 같이 표현됨을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템.
    Figure 112008047343306-PAT00028
    상기 수학식 18에서,
    Figure 112008047343306-PAT00029
    는 i번째 서브 캐리어에서의 채널 행렬을 나타내며, Yi[k]는 i번째 서브 캐리어를 통해 k번째 OFDM 심볼 구간에서 수신되는 신호를 나타내며, HBMi는 상기 신호 송신 장치와 상기 신호 수신 장치간 i번째 서브 캐리어의 채널 행렬을 나타내며, HBRi는 상기 신호 송신 장치와 신호 중계 장치간 i번째 서브 캐리어의 채널 행렬을 나타내며, Xi[k]는 상기 신호 송신 장치가 k번째 OFDM 심볼 구간에서 i번째 서브 캐리어를 통해 송신한 신호를 나타냄.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 채널 행렬
    Figure 112008047343306-PAT00030
    는 하기 수학식 19와 같은 대각 행렬(
    Figure 112008047343306-PAT00031
    )로 표현됨을 특징으로 하는 DOFDM/DOFMDA 통신 시스템.
    Figure 112008047343306-PAT00032
    상기 수학식 19에서 F는 M-DFT 행렬을 나타내며, FH는 M-IDFT 행렬을 나타내며, 위첨자 H는 허미시안(Hermitian)을 나타냄.
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