KR20150035682A - 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법 - Google Patents

다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법 Download PDF

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Abstract

다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법이 개시된다. 상기 중계기는, 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 순환 지연 다이버시티 (Cyclic Delay Diversity)를 위한 중계기에 있어서, 송신기에 의해 송신된 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 기 설정된 값으로 지연시켜 순환 지연 효과를 발생시키는 지연부; 및 상기 지연부에 의해 지연된 신호를 증폭한 후 재전송하는 송신부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법 {REPEATER, RECEIVER AND COMMUNICATION METHOD IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT - ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING SYSTEM}
본 출원은 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(MIMO-OFDM: Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방송 시스템의 다중 경로가 충분하지 않은 환경에서 중계기에 의해 순환 지연 다이버시티(CDD: Cyclic Delay Diversity) 효과를 발생시켜 MIMO-OFDM 시스템의 성능을 개선하기 위한 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법에 관한 것이다.
최근, 증가된 데이터 전송 용량과 향상된 수신 성능을 갖는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 구체적으로, 종래에 한 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나(SISO: Single Input Single Output) 기반에서 사용하던 직교 주파수 분할 송신 기법을 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 공간 다중화(Spatial Multiplexing)를 적용함으로써 송수신 데이터의 전송 효율을 향상시키고 또한 공간 다이버시티(Spatial Diversity)를 적용하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 일반적으로 통신 시스템은 오류정정부호를 사용하며, 부호화된 직교 주파수 분할 다중화 시스템은 부호화 되지 않은 시스템과 달리 송신기와 수신기 사이의 다중 경로가 충분하여 주파수 선택적 특징이 큰 채널 환경에서 우수한 성능을 가지게 된다. 도심지와 같이 다중 경로가 많은 환경에서는 성능을 유지할 수 있지만, 시외 환경에서는 다중 경로가 충분하지 않아 성능의 열화가 발생하게 된다. 따라서, 다중 안테나에 동일한 신호를 할당하여 각 안테나에 순환지연 값을 주어 임의로 주파수 선택적 특징을 극대화시켜 주파수 다이버시티를 얻음으로써 성능을 개선할 수 있다.
그러나, 이러한 순환 지연 기법을 이용한 주파수 다이버시티 기법은 한 개의 송신 안테나와 같은 데이터율을 가지고 있다. 최근 통신 시스템뿐만 아니라 방송 시스템에서도 큰 데이터 전송 용량이 요구됨에 따라 다중 안테나 시스템의 적용이 요구되고 있다. 또한, 다중 안테나 기법을 사용할 경우 각 안테나에 상이한 데이터율 또는 시공간 부호화를 적용함에 따라, 순환 지연을 이용한 주파수 다이버시티 기법을 적용할 수 없게 된다.
당해 기술분야에서는 다중 경로가 충분하지 않은 채널환경에서 오류정정부호를 사용한 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템의 성능을 개선을 하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기는, 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 순환 지연 다이버시티 (Cyclic Delay Diversity)를 위한 중계기에 있어서, 송신기에 의해 송신된 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 기 설정된 값으로 지연시켜 순환 지연 효과를 발생시키는 지연부; 및 상기 지연부에 의해 지연된 신호를 증폭한 후 재전송하는 송신부를 포함하여 구성된다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 수신기는, 순환 지연 다이버시티(Cyclic Delay Diversity)를 위한 중계기를 포함하는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 수신기에 있어서, 송신기에 의해 송신된 신호와 상기 중계기에 의해 송신된 신호를 모두 수신하는 수신부; 및 상기 수신부에 의해 수신된 신호들을 결합하여 채널 추정한 후 복조하는 채널 추정 및 복조부를 포함하여 구성된다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 통신 방법은, 송신기, 중계기 및 수신기를 포함하는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 통신 방법에 있어서, 상기 중계기에서, 상기 송신기로부터 수신한 신호를 기 설정된 지연 값으로 지연시킨 후 재송신하는 단계; 및 상기 수신기에서, 상기 송신기로부터 직접 수신한 신호와 상기 중계기로부터 수신한 신호를 결합하여 채널 추정 및 복조하는 단계를 포함하여 구성된다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
방송 시스템의 다중 경로가 충분하지 않은 환경에서 중계기에 의해 순환지연 다이버시티 효과를 발생시켜 MIMO-OFDM 시스템의 성능을 개선할 수 있는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템의 전체 구성도, 그리고
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 통신 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템의 전체 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템(100)은 2 이상의 송신 안테나를 포함하여 2 이상의 공간 다중화 직교 주파수 분할 다중화 신호를 송신하는 송신기(110), 송신기(110)에 의해 송신된 신호를 수신하여 순환 지연을 적용한 후 송신하는 중계기(120) 및 2 이상의 수신 안테나를 포함하여 송신기(110) 및 중계기(120)에 의해 송신된 2 이상의 신호를 수신하고, 수신한 2 이상의 신호를 결합 및 복조하는 수신기(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
송신기(110)는 신호 분리 및 변조부(111), OFDM 변조부(112) 및 송신부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 분리 및 변조부(111)는 송신하고자 하는 신호를 송신 안테나의 수에 대응하도록 분리하고, 분리된 각 신호에 공간 다중화 또는 시공간 부호화를 수행한 후 변조한다. 여기서, 송신하고자 하는 신호는 오류 정정 부호화된 비트 스트림으로서, 공간 다중화를 적용할 경우 송신 안테나 수에 대응하도록 신호를 분리하여 다중화를 수행하거나, 공간 다이버시티를 적용하기 위해 시공간 부호화를 수행할 수도 있다. 이후, 신호 분리 및 변조부(111)는 분리된 신호들을 변조 차수에 맞게 변조하여 출력한다.
OFDM 변조부(112)는 신호 분리 및 변조부(111)에 의해 변조된 신호들을 각 송신 안테나에 맞도록 OFDM 변조하여 출력한다.
송신부(113)는 OFDM 변조부(112)에 의해 OFDM 변조된 신호들을 각 송신 안테나를 통해 전송한다. 송신부(113)에 의해 전송된 신호들은 후술하는 중계기(120)와 수신기(130)에서 수신될 수 있다.
중계기(120)는 수신부(121), 지연부(122) 및 송신부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신부(121)는 송신기(110)에 의해 송신된 신호를 수신한다.
지연부(122)는 수신부(121)를 통해 수신된 신호를 순환 지연 효과를 얻기 위해 기 설정된 지연 값으로 지연시킨다. 송신부(123)는 지연부(122)에 의해 지연된 신호를 증폭하여 재전송한다.
수신기(130)는 수신부(131) 및 채널 추정 및 복조부(132)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신부(131)는 송신기(110)에 의해 송신된 신호와 중계기(120)에 의해 송신된 신호를 모두 수신한다.
채널 추정 및 복조부(132)는 수신부(131)를 통해 수신된 신호들을 결합하여 채널 추정한 후 복조한다. 여기서, 채널 추정 및 복조부(132)는 송신기(110)로부터 직접 수신된 신호와 중계기(120)를 통해 수신된 신호를 구분하지 않고, 수신된 신호들을 결합하여 이를 기반으로 유효한 채널(Effective channel)로 간주하여 채널을 추정하고, 추정된 채널을 기반으로 수신된 신호를 복조한다.
이처럼, 송신기(110) 및 중계기(120)로부터 수신된 신호들을 결합하여 가상의 다중 경로 환경이 생성되고, 이에 따라 채널의 선택적 특성을 극대화시켜 오류정정부호를 사용하는 신호의 수신 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 통신 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 우선, 송신기(110)에서, 신호분리 및 변조부(111)는 송신하고자 하는 신호를 송신 안테나의 수에 대응하도록 분리하고, 공간 다중화 또는 시공간 부호화를 수행한 후 변조한다(S11). 이후, OFDM 변조부(112)는 변조된 신호들을 각 송신 안테나에 맞도록 OFDM 변조한다(S12). 이후, 송신부(113)는 OFDM 변조된 신호들을 각 송신 안테나를 통해 송신한다(S13).
중계기(120)에서, 수신부(121)는 송신기(110)에 의해 송신된 신호를 수신하고(S21), 지연부(122)는 수신한 신호를 순환 지연 효과를 얻기 위해 기 설정된 지연 값으로 지연시키고, 송신부(123)는 지연된 신호를 증폭하여 재송신한다(S22).
수신기(130)에서, 수신부(131)는 송신기(110)에 의해 송신된 신호와 중계기(120)에 의해 송신된 신호를 모두 수신한다(S31). 이후, 채널 추정 및 복조부(132)는 수신된 신호들을 수신 경로와 상관없이 모두 결합하여 채널 추정한 후(S32) 복조한다(S33).
상술한 본 발명의 실시형태에 따르면, 오류정정부호를 사용하는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 신호를 중계기에 의해 지연 기법을 적용하여 순환지연 다이버시티 효과를 얻음으로써, 수신기의 성능을 향상시킬 수 있고 시스템의 오류 확률을 낮출 수 있다. 또한, 도심 환경 및 시외 방송 시스템 환경에 적용될 경우 보다 높은 성능 개선의 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템
110: 송신기
111: 신호분리 및 변조부
112: OFDM 변조부
113: 송신부
120: 중계기
121: 수신부
122: 지연부
123: 송신부
130: 수신기
131: 수신부
132: 채널추정 및 복조부

Claims (4)

  1. 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(Multiple Input Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 순환 지연 다이버시티 (Cyclic Delay Diversity)를 위한 중계기에 있어서,
    송신기에 의해 송신된 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부에 의해 수신된 신호를 기 설정된 값으로 지연시켜 순환 지연 효과를 발생시키는 지연부; 및
    상기 지연부에 의해 지연된 신호를 증폭한 후 재전송하는 송신부를 포함하는 중계기.
  2. 순환 지연 다이버시티(Cyclic Delay Diversity)를 위한 중계기를 포함하는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(Multiple Input Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 수신기에 있어서,
    송신기에 의해 송신된 신호와 상기 중계기에 의해 송신된 신호를 모두 수신하는 수신부; 및
    상기 수신부에 의해 수신된 신호들을 결합하여 채널 추정한 후 복조하는 채널 추정 및 복조부를 포함하는 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널 추정 및 복조부는 상기 송신기로부터 직접 수신된 신호와 상기 중계기를 통해 수신된 신호를 구분하지 않고 상기 수신부에 의해 수신된 신호들을 모두 결합한 후 채널을 추정하는 수신기.
  4. 송신기, 중계기 및 수신기를 포함하는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 통신 방법에 있어서,
    상기 중계기에서, 상기 송신기로부터 수신한 신호를 기 설정된 지연 값으로 지연시킨 후 재송신하는 단계; 및
    상기 수신기에서, 상기 송신기로부터 직접 수신한 신호와 상기 중계기로부터 수신한 신호를 결합하여 채널 추정 및 복조하는 단계를 포함하는 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 통신 방법.
KR20140130633A 2013-09-27 2014-09-29 다중안테나 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 중계기, 수신기 및 통신 방법 KR20150035682A (ko)

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