WO2009134106A2 - 주파수 다이버시티 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

주파수 다이버시티 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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WO2009134106A2
WO2009134106A2 PCT/KR2009/002330 KR2009002330W WO2009134106A2 WO 2009134106 A2 WO2009134106 A2 WO 2009134106A2 KR 2009002330 W KR2009002330 W KR 2009002330W WO 2009134106 A2 WO2009134106 A2 WO 2009134106A2
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엄중선
황성현
고광진
송명선
김창주
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한국전자통신연구원
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    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0014—Three-dimensional division
    • H04L5/0023—Time-frequency-space
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path

Definitions

  • the present invention relates to a transmission and reception method and apparatus for obtaining a frequency diversity gain using a frequency selective fading characteristic in a wireless communication system. More specifically, the present invention relates to a transmission and reception method and apparatus for transmitting data without reducing the transmission rate by using at least one transmission and reception antenna without spatial constraints.
  • a wireless mobile communication system various methods are used to stably transmit data to be transmitted. Among them, there is a method for obtaining diversity by spatial, temporal and frequency diversity, or by combining one or more of them.
  • the method using the spatial characteristics uses a variety of different spatial channel characteristics by using a plurality of transmit and receive antennas or by using a plurality of receivers.
  • spatial diversity there are limitations in using multiple receivers.
  • a method using temporal or frequency diversity is a method of transmitting data in different time and frequency channels by assigning signals to different time or frequencies.
  • the method of using temporal diversity may use a time hopping method.
  • the signal may be additionally transmitted by delaying or using signals received by delaying in multiple paths at the receiver.
  • the method using the frequency diversity may use the frequency hopping method.
  • An example is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) transmission scheme, which is recently applied to various communication systems.
  • the OFDM transmission technique is a technique of dividing a data string having a high data rate into a large number of data strings having a low data rate and simultaneously transmitting them using a plurality of subcarriers.
  • frequency diversity can be obtained by transmitting adjacent data to non-adjacent subcarriers using subcarrier allocation techniques such as interleaving.
  • subcarrier allocation techniques such as interleaving.
  • a gain in frequency diversity can be obtained as compared with the existing OFDM performance.
  • the data rate is reduced by copying.
  • a multi-antenna technique used to stably transmit data, or a technique of copying data and transmitting the same data to different subcarriers also has problems of spatial limitations and data rate reduction.
  • 1 shows an example of selective fading in the frequency domain.
  • FIG. 2 shows an example of a transmitter combining N data.
  • FIG 3 shows an example of a receiver as a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows the results of analyzing the performance at the QPSK, 1/2 code rate by implementing an embodiment of the present invention in the IEEE802.22 standard.
  • the present invention provides a transmission and reception method and apparatus capable of transmitting data without reducing a transmission rate by using at least one transmission and reception antenna without spatial constraints.
  • the transmitter generates N new symbols by combining the N signals so as to be separated at the receiver, and transmits the symbols at different N frequency positions apart from the Coherent Bandwidth in the transmission band.
  • the receiver demodulates the desired N data using N received symbols in a similar manner to the transmitter.
  • the present invention has the advantage that the gain of diversity in frequency can be obtained without reducing the data rate. Since the present invention can transmit a frequency domain signal for a signal in the time domain even in a single carrier transmission scheme, the present invention can be applied to a single carrier transmission scheme as well as a multiple subcarrier transmission scheme. In addition, the present invention may also be applied to a system using multiple transmit or receive antennas such as a SISO antenna system or MIMO and a method using a distributed receiver.
  • a data combination unit generates N symbols by combining N data signals received from an encoded bitstream; And a subcarrier allocator for mapping the N symbols to subcarriers separated by more than a Coherent Bandwidth.
  • a receiver for receiving N symbols mapped to subcarriers separated by more than Coherent Bandwidth, generated by combining N data signals; A subcarrier role part for moving each of the N symbols mapped to the subcarriers separated by the coherent bandwidth or more to the original position; And a data separator for separating and demodulating N pieces of data from the separated N symbols. It proposes a receiver comprising a.
  • 1 shows an example of selective fading in the frequency domain.
  • N 2 in Figure 1 as follows. It should be noted that this is only an example to assist in understanding the present invention, and there may be various combination methods depending on the N value.
  • X k is a symbol on a constellation that combines two data s 0 and s 1 to be mapped to a k-th subcarrier position.
  • X k + ⁇ is a symbol on a constellation that combines two data, s 0 and s 1 , to be mapped to a k-th subcarrier and a k + ⁇ -th subcarrier separated by more than a coherent bandwidth.
  • Data other than s 0 and s 1 are also combined and mapped to subcarriers other than the k and k + ⁇ th subcarriers in the same manner.
  • mapping data to subcarriers farther than the coherent bandwidth can apply various techniques.
  • an OFDM transmission scheme uses a scheme for subcarrier allocation. After the data to be transmitted is modulated into constellation points using the subcarrier allocation scheme, the combination scheme is applied between adjacent constellation data and the combined symbols are mapped through the subcarrier allocation scheme. After all data is mapped, data is transmitted using a general OFDM transmission technique.
  • the signal received at the receiver is shown in Equation 2.
  • the receiving end converts the received signal into a signal in the frequency domain by FFTing.
  • Y k , Y k + ⁇ are the signals received at the k th and k + ⁇ th subcarriers.
  • H k , H k + ⁇ are the channel components of the k- th and k + ⁇ - th subcarriers.
  • W k and W k + ⁇ are the k- th and k + ⁇ - th white noise components.
  • the receiver takes a complex product of the received signal as shown in Equation (3).
  • C k , C k + ⁇ denotes the reciprocal of the k- th and k + ⁇ - th estimated channel components.
  • Equation 4 Channel Components Estimated in Equation 3 Assuming that the actual channel components H k and H k + ⁇ are the same, Equation 4 is calculated when Z k and Z k + ⁇ are calculated.
  • Equation 5 a calculation is performed as in Equation 5 to separate and demodulate desired data components using Equation 4.
  • the transmitted signal can be estimated as shown in Equation 6.
  • FIG. 2 shows an example of a transmitter combining N data.
  • the transmitter can transmit a combination of N data signals.
  • the transmitter may combine N different data so that the receiver can demodulate and demodulate and transmit them to N frequency positions. Basically, it is assumed that no loss of transmission rate occurs. However, it should be noted that data can be combined even when a loss of transmission rate may occur depending on the value of N (N is a natural number) or a combination method.
  • the transmitter can be implemented by adding the data combination unit 200 to a transmitter using a general OFDM transmission scheme.
  • the reason for multiplying is because the symbols in which N data signals are combined are not mapped and transmitted to adjacent subcarriers, thereby obtaining frequency diversity characteristics.
  • the data combiner 200 receives N data signals from the encoded bitstream and combines them. Subsequently, the subcarrier allocator 210 allocates N symbols combined by the data combiner 200 to subcarriers separated by more than a coherent bandwidth. As a result, symbols having a combination of N data signals are mapped to adjacent subcarriers and are not transmitted, thereby obtaining frequency diversity characteristics.
  • a method of mapping a symbol to subcarriers separated by more than a coherent bandwidth used by the subcarrier allocation unit 210 various methods may be applied. Among them, in the present invention, a subcarrier allocation scheme of the OFDM transmission scheme may be used.
  • the data combination unit 200 combines the N symbols into N symbols, and then the subcarrier allocation unit 210 uses a subcarrier allocation scheme to allow subcarriers to be used. Map N symbols to. After all N symbols are mapped, they are transmitted according to a general OFDM transmission technique.
  • FIG 3 shows an example of a receiver as a preferred embodiment of the present invention.
  • the data separator 300 and the subcarrier de-allocator 310 of FIG. 3 perform the functions of the data combiner 200 and the subcarrier allocator 210 of FIG. 2, respectively.
  • the sub-carrier de-allocation unit 310 extracts N symbols from subcarriers separated by more than the coherent bandwidth received from the transmitter, and N symbols in the data separator 300. N data signals are extracted.
  • the subcarrier role part 310 of the receiver plays the opposite role of the subcarrier allocation part in the transmitter. That is, it serves to move to the original position of the N symbols generated in the data combination unit of the receiver. More specifically, the subcarrier allocation unit of the transmitter moves N symbols to a position before dropping more than Coherent Bandwidth.
  • the data separator 300 separates N pieces of data from the N symbols moved to the original position and performs demodulation.
  • the data separator 300 of the receiver plays the opposite role of the data combiner in the transmitter. By solving N equations from N symbols, N data are separated and demodulated.
  • a signal in the frequency domain is formed by FFTing a signal in the time domain passing through a mapper in the transmitter as shown in FIG. IFFTs the generated signal through the data combiner 200 and the subcarrier assignment unit 210 to transmit a single carrier.
  • the receiver estimates and compensates the channel by FFT of the single carrier transmitted from the transmitter, passes through the subcarrier role 310 and the data separator 300, and then adds an IFFT block to obtain a similar effect in transmitting and receiving a single carrier. have.
  • Equation 7 is only an example, and other types of combinations are possible.
  • Figure 4 shows the results of analyzing the performance at the QPSK, 1/2 code rate by implementing an embodiment of the present invention in the IEEE802.22 standard.
  • the present invention is applicable to a transmitter and a receiver composed of at least one antenna.
  • multiple antennas can be used to further obtain spatial diversity. It can also be used in conjunction with diversity techniques to achieve time and frequency diversity through time or frequency hopping.
  • the present invention is applicable to both a multi-carrier transmission method and a single-carrier transmission method.
  • it can be applied to SISO antenna system and can be applied to MIMO, MISO, SIMO system, so it can be applied to multiple antenna system or distributed reception method.
  • the present invention may be implemented by storing computer readable codes in a computer readable storage medium.
  • the computer readable storage medium includes all kinds of storage devices for storing data that can be read by a computer system.
  • Examples of computer readable storage media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and also include implementing in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the computer readable storage medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

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Abstract

본 발명의 바람직하게 송신기에서 서로 다른 N 개의 신호를 수신기에서 분리 할 수 있도록 조합하여 N 개의 새로운 심볼을 생성하고, 전송 대역 내에서 Coherent Bandwidth 이상 떨어진 서로 다른 N 개의 주파수 위치에 심볼을 실어 전 송한다. 수신기에서는 송신기와 유사한 방법으로 송신기로부터 수신한 N개의 수신 심볼을 이용하여 원하는 N 개의 데이터를 복조한다.

Description

　 주파수 다이버시티 송수신 장치 및 방법
기술분야
본 발명은 무선 통신 시스템에서 주파수 선택적 페이딩 특성을 이용하여 주파수 다양성 이득을 얻을 수 있는 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세히, 본 발명은 공간적 제약 없이 최소 하나의 송수신 안테나를 이용하여 전송률의 감소 없이 데이터를 전송하는 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
배경기술
무선 이동 통신 시스템에서는 전송하고자 하는 데이터를 안정적으로 송신하기 위하여 다양한 방법을 활용하고 있다. 그 중 공간적, 시간적, 주파수적 다양성 또는 이들을 하나 이상 조합하여 다양성을 얻기 위한 방법이 있다.
공간적 특성을 이용하는 방법은 다수 개의 송수신 안테나를 이용하거나 다수 개의 수신기를 이용하여 서로 다른 공간적 채널 특성의 다양성을 이용한다. 그러나, 공간적 다양성의 경우 다수의 수신기를 이용해야 하는 제약이 있다.
시간적 또는 주파수적 다양성을 이용하는 방법은 서로 다른 시간 또는 주파수에 신호를 할당하여 서로 다른 시간 및 주파수 채널로 데이터를 전송하는 방법이다. 시간적 다양성을 이용하는 방법은 시간 홉핑(hopping) 방법을 이용할 수 있다. 이로써, 신호를 지연하여 추가적으로 송신하거나 수신기에서 다중 경로에서 지연되어 수신되는 신호들을 이용할 수 있다.
주파수 다양성을 이용하는 방법은 주파수 홉핑 방법을 이용할 수 있다. 그 일 예로는 최근 다양한 통신 시스템에 적용되고 있는OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 방식이 있다. OFDM 전송 기술은 고속의 전송률을 갖는 데이터열을 낮은 전송률을 갖는 많은 수의 데이터열로 나누고, 이들을 다수의 부반송파를 사용하여 동시에 전송하는 기술이다.
특히, 인접한 데이터를 예를 들어, 인터리빙 등의 부반송파 할당 기술을 이용하여 인접하지 않은 부반송파에 전송함으로써 주파수 다양성을 얻을 수 있다. 그러나, 하나의 데이터를 복사하여 서로 다른 부반송파에 전송함으로써 기존 OFDM 성능에 비하여 주파수 다양성의 이득은 얻을 수 있으나, 복사하는 만큼 전송률이 저하되는 단점이 있다.
이상의 방법 외에도, 데이터를 안정적으로 송신하기 위하여 이용하고 있는 다중 안테나 기술이나 데이터를 복사하여 서로 다른 부반송파에 동일한 데이터를 전송하는 기술 등 역시 공간적 제약이나 전송률 감소의 문제를 지니고 있다.
 도면의 간단한 설명
도 1 은 주파수 영역에서 선택적 페이딩의 예를 도시한다.
도 2 는 N 개의 데이터를 조합하는 송신기의 일 예를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 수신기의 일 예를 도시한다.
도 4 는 IEEE802.22 표준 규격에 본 발명의 실시예를 구현하여 QPSK, 1/2 코드율에서 성능을 분석한 결과를 도시한다.
 기술적 과제
본 발명에서는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 공간적 제약 없이 적어도 하나의 송수신 안테나를 이용하여 전송률의 감소없이 데이터를 전송할 수 있는 송수신 방법 및 장치를 제시하고자 한다.
기술적 해결방법
본 발명의 바람직하게 송신기에서 서로 다른 N 개의 신호를 수신기에서 분리할 수 있도록 조합하여 N 개의 새로운 심볼을 생성하고, 전송 대역 내에서 Coherent Bandwidth 이상 떨어진 서로 다른 N 개의 주파수 위치에 심볼을 실어 전송한다.
수신기에서는 송신기와 유사한 방법으로 N개의 수신 심볼을 이용하여 원하는 N 개의 데이터를 복조한다.
 유리한 효과
본 발명은 데이터의 전송률을 감소시키지 않고도 주파수의 다양성 이득을 얻을 수 있는 이점이 있다. 본 발명은 단일 반송파 전송 방식에서도 시간 영역의 신호에 대한 주파수 영역 신호를 전송할 수 있으므로 다중 부반송파 전송 방식 뿐만 아니라 단일 반송파 전송 방식에도 적용이 가능하다. 또한, 이 외에도SISO 안테나 시스템이나 MIMO 등의 다중 송신 또는 수신 안테나를 이용하는 시스템 및 분산 수신기를 이용한 방법에도 적용이 가능하다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 부호화된 비트스트림에서 수신한 N 개의 데이터 신호를 조합하여 N 개의 심볼을 생성하는 데이터조합부; 및 상기 N 개의 심볼을 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑하는 부반송파할당부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기를 제시한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, N 개의 데이터 신호를 조합하여 생성한, Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑된 N개의 심볼을 수신하는 수신부; 상기 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑된 N개의 심볼 각각을 원위치로 이동시키는 부반송파 역할당부; 및 상기 분리된N 개의 심볼로부터 N개의 데이터를 분리하여 복조하는 데이터 분리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기를 제시한다.
 발명의 실시를 위한 형태
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1 은 주파수 영역에서 선택적 페이딩의 예를 도시한다.
무선 이동 통신 시스템에서는 다중 경로의 영향으로 인하여 주파수 영역에서 채널이 흔들거리는 주파수의 선택적 페이딩 특성이 나타난다. 주파수 영역에서 채널을 추정하는 경우, 깊은 페이딩(Deep Fading) 위치에 있는 데이터는 채널의 영향을 심하게 받게 된다.
따라서, 본 발명에서는 동일한 데이터를 N 개(N은 자연수)의 서로 다른 주파수 위치에 전송하는 것을 기본으로 한다. 도1 에서 H1, H2,..., HN-1, HN 은 s1, s2,...,sN으로 조합된 값을 나타낸다. 즉, 일 예를 들면 H1 = s1+s2+,...+sn, H2=s1-s2+,...,-sn-1+s n 등과 같이 표시될 수 있다.
발명의 이해를 돕기 위하여, 다중 반송파 전송 방식인 OFDM의 예를 통하여 설명하겠다. 도 1 에서 N=2로 간략화하여 설명하면 다음과 같다. 주의할 것은 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예일 뿐, N 값에 따라 다양한 조합 방법이 존재할 수 있다.
N=2 의 s0, s1은 성좌점으로 변조된 데이터를 나타내며, 두 데이터를 수신기에서 분리 및 복조할 수 있도록 조합하는 방법은 수학식 1과 같다.
【수학식 1】
Xk=(s0+s1)
Xk+ α =(s0-s1)
수학식 1에서 Xk는 k번째 부반송파 위치에 매핑될 두 데이터 s0, s1가 합으로 조합된 성좌점 상의 심볼이다. Xk+ α는 k번째 부반송파와 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 k+α번째 부반송파에 매핑될 두 데이터 s0, s1가 차로 조합된 성좌점 상의 심볼이다. k와 k+α번째 부반송파 외의 부반송파에도 s0, s1외의 데이터가 동일한 방식으로 조합되어 매핑된다.
Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 데이터를 매핑하는 방식은 다양한 기술들을 적용할 수 있다. 본 발명에서는 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 데이터를 매핑하는 일 실시예로서, OFDM 전송 방식에서 부반송파 할당(Subcarrier Allocation)에 방식을 이용한다. 부반송파 할당방식을 이용하여 전송하고자 하는 데이터가 성좌점으로 변조된 후 인접한 성좌점 데이터 간에 상기 조합방식을 적용하고 조합된 심볼들을 부반송파 할당 방식을 통하여 매핑한다. 모든 데이터를 매핑한 이후에는 일반적인 OFDM 전송 기법을 이용하여 데이터를 전송한다.
수신단에서 수신한 신호는 수학식 2와 같다. 수신단에서는 수신 신호를 FFT하여 주파수 영역의 신호로 변환시킨다.
【수학식 2】
Yk=(s0+s1)Hk + Wk
Yk+ α =(s0-s1)Hk+ α + Wk+ α
Yk, Yk+ α 는 k 번째와 k+α번째 부반송파에 수신된 신호이다. Hk, Hk+ α는 k 번째와 k+α번째 부반송파의 채널 성분이다. Wk, Wk+ α는 k 번째와 k+α번째 백색잡음 성분이다.
수신기에서 각 부반송파의 채널 성분을 추정하기 위해 수학식 3과 같이 수신신호에 복소곱을 취한다.
【수학식 3】
Figure PCTKR2009002330-appb-I000001
Ck, Ck+ α 는 k 번째와 k+α번째 추정된 채널 성분의 역수값을 나타낸다.
수학식 3에서 추정된 채널 성분
Figure PCTKR2009002330-appb-I000002
이 실제 채널 성분 Hk, Hk+ α와 같다고 가정하고 Zk와 Zk+ α 를 계산하면 수학식 4와 같다.
【수학식 4】
Figure PCTKR2009002330-appb-I000003
이 후 수학식 4를 이용하여 원하는 데이터 성분을 분리하여 복조하기 위하여 수학식 5와 같이 연산한다.
【수학식 5】
Figure PCTKR2009002330-appb-I000004
Figure PCTKR2009002330-appb-I000005
수학식 5를 이용하여, 수학식 6과 같이 전송된 신호를 추정할 수 있다.
수학식 6에서 살펴볼 수 있는 바와 같이, 두 부반송파 위치의 채널 정보
Figure PCTKR2009002330-appb-I000006
를 통해 주파수 다양성 이득을 얻을 수 있다.
【수학식 6】
Figure PCTKR2009002330-appb-I000007
도 2 는 N 개의 데이터를 조합하는 송신기의 일 예를 도시한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서 송신기는 N 개의 데이터 신호를 조합하여 전송이 가능하다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 송신기는 서로 다른 N 개의 데이터를 수신기가 분리 복조할 수 있도록 조합하여 N 개의 주파수 위치에 전송할 수 있다. 기본적으로는 전송률의 손해가 발생하지 않는 것을 가정하나, N(N은 자연수) 값이나 조합하는 방식에 따라 다소 전송률의 손해가 발생할 수 있는 경우라도 데이터 조합이 가능함을 유의하여야 한다.
도 2 에서는 2개의 데이터 신호를 조합하는 송신기의 일 예를 도시하였다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 송신기는 일반적인 OFDM 전송 방식을 이용하는 송신기에 데이터 조합부(200)를 부가하여 구현이 가능하다. 도 2에 도시된 데이터 조합부(200)에서
Figure PCTKR2009002330-appb-I000008
를 곱하는 이유는 N 개의 데이터 신호들이 조합된 심볼들이 인접한 부반송파에 매핑되어 전송되지 않음으로써 주파수의 다양성 특성을 얻을 수 있다.
데이터 조합부(200)는 부호화된 비트스트림에서 N 개의 데이터 신호를 수신하여 이를 조합한다. 그 후, 부반송파 할당부(210)에서는 데이터 조합부(200)에서 조합한 N 개의 심볼을 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 할당한다. 이로써 N 개의 데이터 신호들이 조합된 심볼들이 인접한 부반송파에 매핑되어 전송되지 않음으로써 주파수의 다양성 특성을 얻을 수 있다.
부반송파 할당부(210)에서 사용하는 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 심볼을 매핑하는 방식은 여러가지 방식이 적용될 수 있다. 그 중, 본 발명에서는 일 실시예로서, OFDM 전송 방식의 부반송파 할당(Subcarrier Allocation) 방식을 사용할 수 있다.
즉, 전송하고자 하는 N 개의 데이터가 성좌점으로 변조된 후 이를 데이터 조합부(200)에서 N 개의 심볼로 조합하고, 그 후 부반송파 할당부(210)에서 부반송파 할당(Subcarrier Allocation) 방식을 사용하여 부반송파에 N 개의 심볼을 매핑한다. N 개의 심볼이 모두 매핑된 후에는 일반적인 OFDM 전송 기법에 따라 전송된다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 수신기의 일 예를 도시한다.
본 발명의 수신기는 이상에서 서술한 송신기로부터 수신한 N 개의 데이터를 분리한다. 도 3에서는 N=2인 경우의 예를 들어 도시하였다. 도 3의 데이터분리부(300) 및 부반송파 역-할당부(310)는 각각 도 2의 데이터 조합부(200) 및 부반송파 할당부(210)의 기능을 역으로 수행한다.
본 발명의 수신기에서는 부반송파 역-할당부(Sub-carrier De-Allocation)(310)에서는 송신기로부터 수신한 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파로부터 N개의 심볼을 추출하고, 데이터분리부(300)에서 N개의 심볼로부터 N 개의 데이터 신호를 추출한다.
수신기의 부반송파 역할당부(310)는 송신기에서 부반송파 할당부의 반대 역할을 수행한다. 즉, 수신기의 데이터 조합부에서 생성된 N 개의 심볼의 원래 위치로 이동시키는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로 송신기의 부반송파 할당부에서 N 개의 심볼을 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어뜨리기 이전의 위치로 이동시킨다.
데이터분리부(300)에서는 상기 원위치로 이동된 N 개의 심볼로부터 N개의 데이터를 분리하여 복조를 수행한다. 수신기의 데이터 분리부(300)는 송신기에서 데이터 조합부의 반대 역할을 수행한다. N 개의 심볼로부터 N 개의 방정식을 해결함으로써, N 개의 데이터를 분리하여 복조한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 단일 반송파 전송 방식의 경우 도 2와 같은 송신기에서 Mapper를 통과한 시간 영역의 신호를 FFT 하여 주파수 영역의 신호를 형성한다. 생성된 신호를 데이터 조합부(200)와 부반송파 할당부(210)를 거쳐 IFFT하여 단일 반송파를 송신한다. 수신기에서는 송신기에서 송신한 단일 반송파를 FFT하여 채널 추정 및 보상한 후, 부반송파 역할당부(310)와 데이터분리부(300)를 거친 후 IFFT 블록을 추가함으로써 단일반송파 전송 및 수신에서도 유사한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 송신기에서는 N=3일 경우 수학식 7과 같은 조합의 일 예를 들 수 있다. 주의할 것은 수학식 7은 일 예일 뿐 다른 형태의 조합도 가능하다.
【수학식 7】
Xk=(s0+s1+s2)
Xk+ α =(s0+s1-s2)
Xk+ β =(s0-s1+s2)
또한, 수신단에서는 N=2인 경우일 때 서술한 과정과 유사한 과정을 통해 수학식 8과 같이 원하는 데이터를 분리하여 복조할 수 있다.
【수학식 8】
Figure PCTKR2009002330-appb-I000009
N=2, 3 인 예와 같이 N 값이 증가하는 경우에도, 수학식 1 내지 8 에서 기술한 방식과 유사하게 신호를 조합할 수 있다.
도 4 는 IEEE802.22 표준 규격에 본 발명의 실시예를 구현하여 QPSK, 1/2 코드율에서 성능을 분석한 결과를 도시한다.
기존의 일반적인 전송 방식을 사용한 경우(400)에 비하여 본원 발명의 방식을 이용한 경우 SNR 이득이 증가되는 것을 확인할 수 있다(410).
본 발명은 적어도 하나의 안테나로 구성된 송신기 및 수신기에 적용이 가능하다. 따라서 공간 다양성을 추가로 획득하기 위해서 다중 안테나를 사용할 수 있다. 또한 시간 또는 주파수 홉핑 등을 통해 시간 및 주파수 다양성을 얻기 위한 다양성 기법들과도 연동하여 활용이 가능하다.
본 발명은 다중 부반송파(Multi-carrier) 전송 방식 및 단일 부반송파(Single-carrier) 전송 방식에 모두 적용이 가능하다. 또한 SISO 안테나 시스템에서도 적용이 가능하며, MIMO, MISO, SIMO 시스템으로도 확장이 가능하므로 다중 안테나 시스템 또는 분산 수신 방법에도 적용할 수 있다.
한편, 본 발명은 컴퓨터 판독가능 저장매체에 컴퓨터가 판독 가능한 코드를 저장하여 구현하는 것이 가능하다. 상기 컴퓨터 판독가능 저장매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 반송파(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 부호화된 비트스트림에서 수신한 N 개의 데이터 신호를 조합하여 N 개의 심볼을 생성하는 데이터조합부; 및
    상기 N 개의 심볼을 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑하는 부반송파할당부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부반송파 할당부는
    OFDM 전송 방식의 부반송파 할당(Subcarrier Allocation) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터조합부는
    상기 N 개의 데이터 신호를 이용하여 N 개의 방정식을 형성하도록 상기 데이터 신호를 조합하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 송신기는
    적어도 하나의 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 송신기는
    다중 부반송파(Multi-carrier) 전송 방식 및 단일 부반송파(Single-carrier) 전송 방식 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  6. N 개의 데이터 신호를 조합하여 생성한, Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑된 N개의 심볼을 수신하는 수신부;
    상기 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑된 N개의 심볼 각각을 원위치로 이동시키는 부반송파 역할당부; 및
    상기 원위치로 이동된 N 개의 심볼로부터 N개의 데이터를 분리하여 복조하는 데이터 분리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 데이터 분리부는
    상기 N 개의 데이터 신호를 이용하여 생성된 상기 N 개의 심볼로부터 N 개의 방정식을 도출하여 상기 N 개의 데이터를 분리하여 복조하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 수신기는
    적어도 하나의 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 수신기는
    다중 부반송파(Multi-carrier) 전송 방식 및 단일 부반송파(Single-carrier) 전송 방식 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 송신기와 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 수신기를 포함하는 송수신 시스템.
  11. 주파수 다이버시티 송수신 시스템에서 송수신하는 방법으로서,
    부호화된 비트스트림에서 수신한 N 개의 데이터 신호를 조합하여 N 개의 심볼을 생성하는 데이터조합단계;
    상기 N 개의 심볼을 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑하는 부반송파할당단계;
    상기 매핑된 N 개의 심볼을 수신한 후, 상기 Coherent Bandwidth 이상으로 떨어진 부반송파에 매핑된 N개의 심볼 각각을 원위치로 이동시키는 부반송파 역할당 단계; 및
    상기 원위치로 이동된 N 개의 심볼로부터 N개의 데이터를 분리하여 복조하는 데이터 분리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 송수신방법.
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