KR20140129953A - 다중 안테나를 이용하는 송신, 수신, 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

다중 안테나를 이용하는 송신, 수신, 및 시스템에 대한 다양한 실시예들이 개시된다. 일실시예에 있어서, 송신 장치는 데이터를 알라무티 코드로 부호화하여 복수의 제1 심벌 열들을 생성하도록 동작 가능한 알라무티 코드 기반 부호화부; 데이터를 골든 코드로 부호화하여 복수의 제2 심벌 열들을 생성하도록 동작 가능한 골든 코드 기반 부호화부; 상기 복수의 제1 심벌 열들 또는 상기 복수의 제2 심벌 열들을 송신하도록 동작 가능한 송신부; 및 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 작으면, 상기 복수의 제1 심벌 열들이 송신되도록, 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 크거나 같으면, 상기 복수의 제2 심벌 열들이 송신되도록, 상기 송신부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

다중 안테나를 이용하는 송신, 수신, 및 시스템 {transmission, reception and system using multiple antennas}
본 발명은 다중 안테나를 이용하는 송신, 수신, 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알라무티 코드(Alamouti Code)와 골든 코드(Golden Code)를 결합한 하이브리드 다중안테나 코딩 기법에 관한 것이다.
최근에 다중 입력 다중 출력 (Multiple-Input Multiple-Output : MIMO) 시스템은 많은 관심을 받으며 광범위하게 연구되어지고 있다. 단일 안테나 시스템에 비해서 훨씬 큰 시스템 용량 (capacity)과 다양화 (Diversity)를 제공하기 때문에 많은 무선통신 표준안에서 채택되고 있으며 이미 상용화 된 제품들도 존재한다. 다양한 다중 안테나 전송 기법들이 연구되고 있는데 이들은 크게 두가지 유형으로 분류될 수 있다. 첫 번째는 공간 다중화 (Spatial Multiplexing) 기법이고 두 번째는 송신 다양화 (Transmit Diversity) 기법이다.
공간 다중화 기법은 독립적인 신호들을 각각의 송신안테나에 전송함으로써 추가적인 대역폭 확장 없이 시스템 용량을 증가시키게 된다. 대표적인 예는 V-BLAST등이다. 송신 다양화 기법은 다이버시티와 코딩 이득을 제공한다. 대표적인 예는 알라무티 부호(Alamouti code)와 같은 직교 시공간 블록 부호(Orthogonal Space-Time Block Code, OSTBC)이다.
한편, 다수의 안테나를 가지면서 더욱 우수하고 다양한 다중안테나 전송 기법들을 지원하는 송신 장치들 및 수신 장치들이 출현하고 있다.
따라서, 다양한 다중 안테나 전송 기법들을 이용하여 더욱 우수한 전송 성능을 달성하기 위한 다중 안테나 송/수신 기술이 필요할 수 있다.
본 개시의 일 측면은 데이터를 알라무티 코드로 부호화하여 복수의 제1 심벌 열들을 생성하도록 동작 가능한 알라무티 코드 기반 부호화부; 데이터를 골든 코드로 부호화하여 복수의 제2 심벌 열들을 생성하도록 동작 가능한 골든 코드 기반 부호화부; 상기 복수의 제1 심벌 열들 또는 상기 복수의 제2 심벌 열들을 복수의 송신안테나들을 통하여 송신하도록 동작 가능한 송신부; 및 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 작으면, 상기 복수의 제1 심벌 열들이 송신되도록, 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 크거나 같으면, 상기 복수의 제2 심벌 열들이 송신되도록, 상기 송신부를 제어하는 제어부를 포함하는 송신 장치를 제공한다.
본 개시의 다른 측면은 복수의 수신안테나들을 통하여 수신된 무선 신호들을 기초로, 복수의 수신 신호들을 출력하는 수신부; 상기 복수의 수신 신호들에 알라무티 코드 기반 복호화를 적용하도록 동작 가능한 알라무티 코드 기반 복호화부; 상기 복수의 수신 신호들에 골든 코드 기반 복호화를 적용하도록 동작 가능한 골든 코드 기반 복호화부; 및 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 작으면, 상기 알라무티 기반 복호화가 적용되도록, 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 크거나 같으면, 상기 골든 코드 기반 복호화가 적용되도록 상기 알라무티 코드 기반 복호화부 및 상기 골든 코드 기반 복호화부를 제어하는 제어부를 포함하는 수신 장치를 제공한다.
본 개시의 또 다른 측면은 데이터 전송률을 미리 설정된 문턱 값과 비교하는 단계; 및 상기 데이터 전송률이 상기 문턱 값보다 작으면 송신 다양화(Transmit Diversity) 기반의 전송 기법으로 송신하고, 그렇지 않으면, 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 기반의 전송 기법으로 송신하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 송신 방법을 제공한다.
본 개요는 이하의 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들 중 선택된 것들을 단순한 형태로 소개하기 위해 제공된 것이다. 본 개요는 청구되는 발명의 주제의 핵심적인 특징 또는 본질적인 특징을 식별하도록 의도된 것이 아니며, 청구되는 발명의 주제의 범위를 제한하기 위해 사용되도록 의도된 것도 아니다. 또한, 청구되는 발명의 주제는 본 명세서의 임의의 부분에서 언급된 문제점들 중 일부 또는 전부를 해결하는 구현들로만 한정되지 않는다. 전술한 예시적인 양태들, 실시예들 및 특징들에 더하여, 추가적인 양태들, 실시예들, 및 특징들이 이하의 상세한 설명 및 도면을 참조로 명확해질 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 모든 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
몇몇 실시예에 따르면, 데이터의 전송율을 스펙트럼 효율(Spectral Efficiency) 문턱값과 비교하는 간단한 스위칭 블록을 추가함으로써 구현 용이하다. 아날로그 회로등의 수정이 필요 없으며 기저단에서의 마이크로프로세서나 디지털 로직회로만을 수정하면 되므로 구현 용이하다.
도 1은 일실시예에 따른 다중안테나를 이용한 시스템을 예시한다.
도 2는 일실시예에 따른 송신 장치 및 수신 장치를 예시하는 블록도이다.
도 3은 골든 코드와 알라무티 코드의 비트 오율(BER) 성능을 비교한 것이다.
이하의 상세한 설명에서, 본 개시의 일부를 구성하는 첨부 도면에 대해 참조가 이루어진다. 도면에서, 유사한 기호는, 문맥 상 다른 의미를 갖지 않는 한, 일반적으로 유사한 구성요소를 나타낸다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 기재된 예시적 실시예는 제한적으로 의도된 것이 아니다. 본 개시에 제시된 대상의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서, 다른 실시예가 사용될 수 있으며, 다른 변경들이 가해질 수 있다. 본 개시에서 일반적으로 기재되고 도면에 도시된 것과 같은 본 개시의 양상들은, 매우 다양한 서로 다른 구성에서 배열, 대체, 조합, 분리 및 설계될 수 있으며, 이 모두가 본 개시에서 명시적으로 고려되었음이 명백히 이해될 것이다.
골든 코드는 알라무티 코드와 비교했을 때 데이터 전송율이 높을수록 더 좋은 성능을 보인다. 예를 들어서 단위 심볼 구간동안 8bit을 전송할 경우 (즉 스펙트럼 효율이 8 bits/sec/Hz가 일 때) 골든 코드는 알라무티 코드보다 훨씬 우수한 비트 오율(BER) 성능을 보인다. 그러나 데이터 전송율이 낮아질수록 골든 코드와 알라무티 코드 간의 성능 차는 줄어들고, 데이터 전송률이 더욱 낮아지면, 알라무티 코드의 성능이 골든 코드의 성능보다 우수할 수 있다.
본 개시는 골든 코드와 알라무티 코드의 강점을 결합하여 데이터 전송율에 따라 두 개의 코드 사이를 스위칭하는 다중 안테나 기법을 포함한다.
도 1은 일실시예에 따른 다중안테나를 이용한 시스템을 예시한다.
도 1을 참조하면, 시스템(100)은 복수의 송신안테나들을 구비한 송신 장치(110) 및 다양한 개수의 수신안테나들을 구비한 수신 장치들(120_2, ..., 120_N)을 포함할 수 있다.
시스템(100)은 셀룰러 통신 시스템, 방송 시스템, 애드 혹 통신 시스템 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 셀룰러 통신 시스템의 경우, 송신 장치(110)는 기지국에 포함될 수 있으며, 수신 장치들(120_2, ..., 120_N) 각각은 사용자 단말에 포함될 수 있다. 방송 시스템의 경우, 송신 장치(110)는 방송 신호 송신국에 포함될 수 있으며, 수신 장치들(120_2, ..., 120_N) 각각은 방송 수신 단말에 포함될 수 있다. 애드 혹 통신 시스템인 경우, 송신 장치(110), 수신 장치들(120, 130, 140) 각각은 애드 혹 단말일 수 있다.
송신 장치(110)는 다중 안테나 전송 기법을 이용하여 수신 장치들(120_2, ..., 120_N)에게 브로드캐스트 방식으로 데이터를 송신하거나, 수신 장치들(120_2, ..., 120_N) 중 어느 하나에 유니캐스트 방식으로 데이터를 송신할 수 있다.
송신 장치(110)가 유니캐스트 방식으로 데이터를 송신할 때, 타겟 수신 장치(120_2, ..., 또는 120_N)의 수신 성능을 미리 파악할 수 있는 경우, 그 수신 성능에 적합한 전송 방식으로 송신할 수 있다. 수신 성능에는 복호 가능한 다중 안테나 전송 기법, 채널 상태 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 채널 상태가 우수한 경우 송신 장치(110)는 최대의 전송률을 제공하는 다중 안테나 전송 기법을 사용하여 데이터를 송신할 수 있다.
송신 장치(110)가 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 방식으로 데이터를 수신 장치들(120_2, ..., 120_N)에게 송신할 때에는, 타겟 수신 장치들(120_2, ..., 120_N) 모두가 원하는 신호를 복호할 수 있도록 하는 전송 기법을 사용해야 한다.
도 2는 일실시예에 따른 송신 장치 및 수신 장치를 예시하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 송신 장치(110)는 데이터 소스(T210), 제1 연결부(T220), 알라무티 코드 기반 부호화부(T230), 골든 코드 기반 부호화부(T240), 제2 연결부(T250), 송신안테나들(T260_1, T260_2), 및 제어부(T270)를 포함할 수 있다.
데이터 소스(T210)는 데이터를 제1 연결부(T220)에 제공할 수 있다.
제1 연결부(T220)는 데이터 소스(T210)로부터 제공받는 데이터를 알라무티 코드 기반 부호화부(T230) 및 골든 코드 기반 부호화부(T240) 중에서 제어부(T270)에 의해 선택된 부호화부에 제공할 수 있다.
알라무티 코드 기반 부호화부(T230)는 입력되는 데이터를 알라무티 코드로 부호화하여 복수의 제1 심벌 열들을 생성하도록 제어부(T270)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
골든 코드 기반 부호화부(T240)는 입력되는 데이터를 골든 코드로 부호화하여 복수의 제2 심벌 열들을 생성하도록 제어부(T270)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
제2 연결부(T250)는 알라무티 코드 기반 부호화부(T230)의 출력(즉, 복수의 제1 심벌 열들) 및 골든 코드 기반 부호화부(T240)의 출력(즉, 복수의 제2 심벌 열들) 중에서 제어부(T270)에 의해 선택된 출력을 송신안테나들(T260_1, T260_2)에 제공하여 무선 송신되도록 할 수 있다.
제어부(T270)는 상술한 제어를 위해, 다중안테나 시스템을 통해 전송되려는 데이터의 전송율을 미리 설정된 문턱값과 비교하여, 두 부호화 기법 중에 하나를 선택할 수 있다. 일례로, 제어부(T270)는 데이터 전송율이 문턱 값보다 크거나 같으면 골든 코드가 사용되도록, 데이터 전송률이 문턱 값보다 낮으면 알라무티 코드가 사용되도록 송신 장치내 모듈들 전부 또는 일부에 대한 제어를 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, 수신 장치(120)는 수신안테나들(R260_1, ..., R260_N), 제2 연결부(R250), 알라무티 코드 기반 복호화부(R230), 골든 코드 기반 복호화부(R240), 제1 연결부(R220), 데이터 싱크(R210), 및 제어부(R270)를 포함할 수 있다.
제2 연결부(R250)는 수신안테나들(R260_1, ..., R260_N)을 통하여 획득되는 수신신호들을 알라무티 코드 기반 복호화부(R230) 및 골든 코드 기반 복호화부(R240) 중에서 제어부(R270)에 의해 선택된 복호화부에 제공할 수 있다.
알라무티 코드 기반 복호화부(R230)는 입력되는 수신 신호들에 알라무티 코드 기반 복호화를 적용하도록 제어부(R270)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
골든 코드 기반 복호화부(R240)는 입력되는 수신 신호들에 골든 코드 기반 복호화를 적용하도록 제어부(R270)의 제어에 따라 동작할 수 있다.
제1 연결부(R220)는 알라무티 코드 기반 복호화부(R230)의 출력 및 골든 코드 기반 복호화부(R240)의 출력 중에서 제어부(270)에 의해 선택된 출력을 데이터 싱크(R210)에 제공할 수 있다.
제어부(T270)는 상술한 제어를 위해, 다중안테나 시스템을 통해 전송되려는 데이터의 전송율을 미리 설정된 문턱값과 비교하여, 두 부호화 기법 중에 하나를 선택할 수 있다.
송신 장치(110)의 제어부(T270) 및 수신 장치(120)의 제어부(R270)는 데이터 전송률 정보의 교환 또는 기타 제어 정보의 교환을 위해 별도의 제어 채널을 통하여 통신할 수 있다.
도 3은 골든 코드와 알라무티 코드의 비트 오율(BER) 성능을 비교한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스펙트럼 효율이 8 bits/sec/Hz가 일 때 골든 코드는 알라무티 코드보다 훨씬 우수한 성능을 가질 수 있다. 한편, 데이터 전송율이 낮아질수록 골든 코드와 알라무티 코드 간의 성능 차는 점점 줄어들어서 스펙트럼 효율이 4 bits/sec/Hz일 때 골든 코드가 알라무티 코드보다 약간 우수한 BER 성능을 가질 수 있다. 스펙트럼 효율이 2 bits/sec/Hz가 일 때는 알라무티 코드의 성능이 골든 코드의 성능 보다 우수할 수 있다.
일례로, 도 3의 결과를 참조하면, 송신 장치(110)의 제어부(T270)에서 사용될 수 있는 문턱 값은 4 bits/sec/Hz와 2 bits/sec/Hz 사이의 값일 수 있다.
다른 일례로, 문턱 값은 4 bits/sec/Hz보다 클 수 있다. 4 bits/sec/Hz일 때는 골든 코드의 성능이 더 우수하지만 둘간의 성능 차가 크지 않기 때문에, 복호화 복잡도를 고려한다면 알라무티 코드로 코딩을 하는 것이 더 나을 수 있기 때문이다.
당업자는 여기서 개시된 본 프로세스 및 방법 및 다른 프로세스 및 방법에 있어서, 그 프로세스 및 방법에서 실행되는 기능이 다른 순서에 따라 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 개략 설명된 단계 및 동작은 예로서만 제공된 것이며, 여기서 개시된 실시예의 본질로부터 벗어나지 않으면서, 일부 단계 및 동작은 선택적이며, 더 적은 수의 단계 및 동작으로 조합될 수 있거나 추가적인 단계 및 동작으로 확장될 수 있다.
예시적 실시예에서, 본 개시에 기재된 동작, 프로세스 등의 어떤 것도 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 판독가능 명령어로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 명령어는, 모바일 장치의 프로세서, 네트워크 구성요소 및/또는 다른 어떤 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 수 있다.
이러한 본원 발명인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 데이터를 알라무티 코드로 부호화하여 복수의 제1 심벌 열들을 생성하도록 동작 가능한 알라무티 코드 기반 부호화부;
    데이터를 골든 코드로 부호화하여 복수의 제2 심벌 열들을 생성하도록 동작 가능한 골든 코드 기반 부호화부;
    상기 복수의 제1 심벌 열들 또는 상기 복수의 제2 심벌 열들을 복수의 송신안테나들을 통하여 송신하도록 동작 가능한 송신부; 및
    데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 작으면, 상기 복수의 제1 심벌 열들이 송신되도록, 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 크거나 같으면, 상기 복수의 제2 심벌 열들이 송신되도록, 상기 송신부를 제어하는 제어부를 포함하는 송신 장치.
  2. 복수의 수신안테나들을 통하여 수신된 무선 신호들을 기초로, 복수의 수신 신호들을 출력하는 수신부;
    상기 복수의 수신 신호들에 알라무티 코드 기반 복호화를 적용하도록 동작 가능한 알라무티 코드 기반 복호화부;
    상기 복수의 수신 신호들에 골든 코드 기반 복호화를 적용하도록 동작 가능한 골든 코드 기반 복호화부; 및
    데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 작으면, 상기 알라무티 기반 복호화가 적용되도록, 데이터 전송률이 미리 설정된 문턱 값보다 크거나 같으면, 상기 골든 코드 기반 복호화가 적용되도록 상기 알라무티 코드 기반 복호화부 및 상기 골든 코드 기반 복호화부를 제어하는 제어부를 포함하는 수신 장치.
  3. 데이터 전송률을 미리 설정된 문턱 값과 비교하는 단계; 및
    상기 데이터 전송률이 상기 문턱 값보다 작으면 송신 다양화 기반의 전송 기법으로 송신하고, 그렇지 않으면, 공간 다중화 기반의 전송 기법으로 송신하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 송신 방법.
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