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KR101405498B1 - 중계 방식의 무선통신 시스템에서 시공간 부호화 장치 및방법 - Google Patents

중계 방식의 무선통신 시스템에서 시공간 부호화 장치 및방법 Download PDF

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KR101405498B1
KR101405498B1 KR1020070085330A KR20070085330A KR101405498B1 KR 101405498 B1 KR101405498 B1 KR 101405498B1 KR 1020070085330 A KR1020070085330 A KR 1020070085330A KR 20070085330 A KR20070085330 A KR 20070085330A KR 101405498 B1 KR101405498 B1 KR 101405498B1
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space
time code
signal
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황인수
고은석
베즈 라훌
히스 로버스
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보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템
삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 중계 방식의 무선통신 시스템에 관한 것으로, 송신단은, 중계국과 상대 수신단 노드 간의 채널정보를 이용하여 송신단에서 사용될 제1시공간부호 및 상기 중계국에서 사용될 제2시공간부호를 결정하는 결정기와, 상기 제1시공간부호에 따라 상기 제2시공간부호 정보 및 데이터신호를 시공간 부호화하는 부호화기와, 시공간 부호화된 신호를 다수의 송신안테나들을 통해 상기 중계국으로 송신하는 송신기를 포함하여, 채널정보에 따라 송신단과 중계국에서 사용될 시공간부호를 결정하고, 중계국은 신호를 강화하여 시공간 부호화함으로써, 중계국의 복잡도를 증가시키지 않으면서 최대 다이버시티 오더(diversity order)를 달성할 수 있다.
Figure R1020070085330
중계국(relay station), 시공간 부호화(space time coding), 알라무티(alamouti), MRC(Maximum Ratio Combining)

Description

중계 방식의 무선통신 시스템에서 시공간 부호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SPACE TIEME ENCODING IN RELAY WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 중계 방식의 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 송신신호의 시공간 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 '4G'라 칭함) 무선통신 시스템에서는 단말의 이동성 및 무선망 구성의 유연성을 확보하고, 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서 더욱 효율적인 서비스를 제공하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 그 중 하나의 방법으로 중계기(Relay Station)을 이용하여 다중 홉(Multi Hop) 중계 형태의 데이터 전달 방식을 적용한 통신 시스템이 고려되고 있다.
상기 중계국은 신호 중계 방식에 따라 3가지로 분류된다. 첫째, 수신된 아날로그 신호를 증폭하여 송신하는 증폭 및 전달(Amplifying-and-Forward, 이하 'AF'라 칭함) 방식, 둘째, 수신된 아날로그 신호를 복호하여 재 변조한 후 송신하는 복 호 및 전달(Decode-and-Forward, 이하 'DF'라 칭함) 방식, 셋째, 복호결과 오류가 없는 경우에만 재 변조한 후 송신하는 복호 및 선택전달(Selective Decode-and-Forward, 이하 'SDF'라 칭함) 방식이 있다.
상기 AF 방식에 따르는 경우, 변복조를 수행하는 디지털 신호처리 블록이 존재하지 않으므로, 중계국의 동작이 간단하고 최대 다이버시티(diversity) 이득을 얻을 수 있는 장점이 있다. 하지만, 이 경우, 동작 지연이 심하며, 잡음 증폭으로 인해 낮은 신호대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio) 환경에서 성능 열화가 심한 단점이 있다. 상기 DF 방식 및 상기 SDF 방식에 따르는 경우, 신호를 복조하기 때문에 낮은 신호대 잡음비 환경이라 할지라도 좋은 성능을 발휘하고 신호처리에 걸리는 시간도 적다. 하지만, 이 경우, 중계국은 추가적인 디지털 신호처리 블록을 구비해야하기 때문에, 중계국 생산 비용이 증가하고, 높은 신호대 잡음비 환경에서 최대 다이버시티 이득을 얻지 못하는 단점이 있다. 더욱이, 상기 DF 방식 및 상기 SDF 방식에 따르는 경우, 기지국과 중계국의 연결 상태가 송수신 성능을 좌우하기 때문에, 기지국과 중계국이 근접해야 한다는 단점이 있다.
상술한 바와 같이, 상기 AF 방식을 따르는 경우, 다이버시티 이득이 크지만, 열악한 채널 환경에서 성능이 열화되고, 상기 DF 방식 및 상기 SDF 방식에 따르는 경우, 열악한 채널 환경에서도 성능이 우수하지만, 다이버시티 이득이 적다. 따라서, 높은 다이버시티 이득을 획득함과 동시에 열악한 채널 환경에서도 성능을 유지하기 위한 대안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 높은 다이버시티(diversity) 이득을 획득함과 동시에 열악한 채널 환경에서도 성능을 유지하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 송신신호를 시공간 부호화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국 및 송신단이 사용할 시공간부호 코드를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 송신단 장치는, 중계국과 상대 수신단 노드 간의 채널정보를 이용하여 송신단에서 사용될 제1시공간부호 및 상기 중계국에서 사용될 제2시공간부호를 결정하는 결정기와, 상기 제1시공간부호에 따라 상기 제2시공간부호 정보 및 데이터신호를 시공간 부호화하는 부호화기와, 시공간 부호화된 신호를 다수의 송신안테나들을 통해 상기 중계국으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국 장치는, 송신단으로부터의 수신신호를 결합하여 강화하 는 처리기와, 상기 수신신호 중 제어신호를 해석하여 시공간부호를 확인하는 확인기와, 상기 시공간부호에 따라 데이터신호를 시공간 부호화하는 부호화기와, 상기 시공간부호화된 데이터신호를 적어도 하나의 송신안테나를 통해 수신단으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 송신단의 신호 송신 방법은, 중계국과 상대 수신단 노드 간의 채널정보를 이용하여 송신단에서 사용될 제1시공간부호 및 상기 중계국에서 사용될 제2시공간부호를 결정하는 과정과, 상기 제1시공간부호에 따라 상기 제2시공간부호 정보 및 데이터신호를 시공간 부호화하는 과정과, 시공간 부호화된 신호를 다수의 송신안테나들을 통해 상기 중계국으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국의 신호 중계 방법은, 송신단으로부터의 수신신호를 결합하여 강화하는 과정과, 상기 수신신호 중 제어신호를 해석하여 시공간부호를 확인하는 과정과, 상기 시공간부호에 따라 데이터신호를 시공간 부호화하는 과정과, 상기 시공간부호화된 데이터신호를 적어도 하나의 송신안테나를 통해 수신단으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
중계 방식의 무선통신 시스템에서 채널정보에 따라 송신단과 중계국에서 사 용될 시공간부호를 결정하고, 중계국은 신호를 강화하여 시공간 부호화함으로써, 중계국의 복잡도를 증가시키지 않으면서 최대 다이버시티 오더(diversity order)를 달성할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 시공간부호화를 적용한 중계 통신 기술에 대해 설명한다. 이하 설명에서, 본 발명은 기지국에서 단말로 신호가 송신되는 경우를 가정하여 설명하며, 다른 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 노드들 간 개략적인 신호 교환을 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 기지국(110)은 다수의 송신안테나들을, 중계국들(120) 각각은 한 쌍(pair)의 송수신안테나를, 단말(130)은 다수의 수신안테나들을 갖는다. 상기 기지국(110)은 상기 단말(130)로부터 상기 중계국들(120)과 상기 단말(130) 간의 하향링크 채널정보를 피드백받는다. 상기 기지국(110)은 상기 채널 정보를 이용하여 상기 중계국들(120)에서 사용될 시공간부호B를 결정하여 상기 중계국들(120)에게 알린다. 이후, 상기 기지국(110)은 최대 다이버시티 오더를 갖는 직교 시공간부호A를 데이터신호에 곱하여 상기 중계국들(120)에게 송신하고, 상기 중계국들(120) 각각은 MRC(Maximum Ratio Combining) 기법에 따라 신호를 재강화(re-enforce)한다. 그리고, 상기 중계국들(120) 각각은 상기 시공간부호B를 재강화된 데이터신호에 곱하여 상기 단말(130)로 송신한다.
i번째 중계국이 송신하는 신호는 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112007061435909-pat00001
상기 <수학식 1>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00002
는 i번째 중계국이 송신하는 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00003
은 i번째 중계국의 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
Figure 112007061435909-pat00004
는 i번째 중계국에서 강화된 신호를 의미한다.
중계국이 송신하는 신호를 모든 중계국들에 대해 표현하면 하기 <수학식 2>와 같다.
Figure 112007061435909-pat00005
상기 <수학식 2>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00006
는 i번째 중계국이 송신하는 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00007
은 i번째 중계국의 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
Figure 112007061435909-pat00008
는 i번째 중계국에서 강화된 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00009
는 중계국 개수를 의미한다.
상기 <수학식 2>와 같은 신호들이 상기 단말(130)로 수신되면 하기 <수학식 3>과 같다.
Figure 112007061435909-pat00010
상기 <수학식 3>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00011
은 n번째 수신안테나로 수신된 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00012
는 k번째 중계국과 n번째 수신안테나 간의 하향링크 채널, 상기
Figure 112007061435909-pat00013
은 i번째 중계국의 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
Figure 112007061435909-pat00014
는 i번째 중계국에서 강화된 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00015
은 수신안테나 개수, 상기
Figure 112007061435909-pat00016
는 중계국 개수를 의미한다.
이때, 상기 단말(130)은 중계국과의 하향링크 채널과 시공간부호B를 이용하여 학 <수학식 4>와 같이 신호를 검출한다.
Figure 112007061435909-pat00017
상기 <수학식 4>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00018
는 k번째 중계국에서 강화된 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00019
는 시공간부호B, 상기
Figure 112007061435909-pat00020
는 중계국들과의 하향링크 채널, 상기
Figure 112007061435909-pat00021
은 k번째 중계국의 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
Figure 112007061435909-pat00022
은 수신안테나 개수, 상기
Figure 112007061435909-pat00023
는 중계국 개수를 의미한다.
이때, 상기 기지국(110)과 상기 중계국들(120)의 신호 송신 방식은 다음과 같다. 도 2의 (a)는 상기 기지국(110)의 송신채널과 상기 중계국들(120)의 송신채널이 시분할된 경우의 예를 도시하고, 도 2의 (b)는 상기 기지국(110)의 송신채널과 상기 중계국들(120)의 송신채널이 주파수분할된 경우의 예를 도시하고 있다. 상기 도 2의 (a)를 참조하면, 상기 기지국(110)과 상기 중계국들(120)이 순차적으로 신호를 송신한다. 상기 도 2의 (b)를 참조하면, 상기 기지국(110)이 대역A의 1번째 시간구간을 통해 신호를 송신하면, 상기 중계국들(120)은 대역B의 2번째 시간구간을 통해 신호를 송신한다. 이때, 채널의 상관 시간(coherence time) 구간 동안 동일한 시공간부호A, 시공간부호B가 사용된다.
이하 본 발명은 상술한 방식에 따라 중계통신을 수행하는 기지국, 중계국의 구성 및 동작 절차를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 부호코드결정기(302), 데이터버퍼(304), 제어정보생성기(306), 부호화 및 변조기(308), 시공간부호화기(310), 다수의 RF(Radio Frequency)송신기들(312-1 내지 312-N)을 포함하여 구성된다.
상기 부호코드결정기(302)는 단말로부터 피드백되는 중계국들과 단말 간의 하향링크 채널정보를 이용하여 기지국에서 사용되는 시공간부호A 및 중계국에서 사용되는 시공간부호B를 결정한다. 예를 들어, 중계국이 추가적인 정보가 없더라도 MRC 기법에 따라 복원가능하도록, 상기 시공간부호A는 알라무티(alamouti)와 같은 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 부호코드결정기(302)는 상기 채널정보를 이용하여 송신신호의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정한다. 사익 부호코드결정기(302)는 시공간부호A 정보를 상기 시공간부호화기(310)로 제공하고, 시공간부호B 정보를 상기 제어정보생성기(306)로 제공하고, 상기 MCS 레벨 정보를 상기 부호화 및 변조기(308)로 제공한다.
상기 데이터버퍼(304)는 단말로 송신할 데이터를 임시 저장하고, 송신 시 데이터를 상기 부호화 및 변조기(308)로 제공한다. 상기 제어정보생성기(306)는 중계 국에게 송신할 제어정보, 즉, 시공간부호B 정보를 포함하는 메시지를 생성한다. 상기 부호화 및 변조기(308)는 상기 데이터버퍼(304) 및 상기 제어정보생성기(306)로부터 제공되는 비트열을 상기 MCS 레벨에 따라 부호화 및 변조하여 복소심벌로 변환한다. 상기 시공간부화기(310)는 상기 부호코드결정기(302)에서 결정된 시공간부호A에 따라 송신신호들을 처리한다. 상기 다수의 RF송신기들(312-1 내지 312-N) 각각은 대응되는 스트림의 신호들을 아날로그 변환(analog convert) 및 상향변환(up conversion)하여 안테나를 통해 송신한다. 상기 도 1과 같이 다수의 중계국들이 사용되는 경우, 데이터신호 및 제어정보신호는 상기 다수의 중계국들 모두에게 송신된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중계국은 RF수신기(402), 채널추정기(404), MRC처리기(406), 제어정보확인기(408), 신호버퍼(410), 시공간부호화기(412), RF송신기(414)를 포함하여 구성된다.
상기 RF수신기(402)는 기지국으로부터 수신되는 RF대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환(down conversion)하고 디지털 변환(digital convert)한다. 상기 채널추정기(404)는 상기 기지국과 중계국 간의 하향링크 채널을 추정한다. 상기 MRC처리기(406)는 MRC 기법에 따라 수신신호를 결합한다. 즉, 상기 MRC처리기(406)는 상기 채널추정기(404)에서 추정된 채널값을 곱하여 신호를 강화한다.
상기 제어정보확인기(408)는 수신된 제어정보를 해석하여 중계국에서 사용될 시공간부호B를 확인한다. 상기 신호버퍼(410)는 수신된 데이터신호를 임시저장한다. 상기 시공간부호화기(412)는 상기 시공간부호B에 따라 데이터신호를 처리하여 출력한다. 상기 RF송신기(414)는 상기 시공간부호화기(412)로부터 제공되는 신호를 아날로그 변환 및 상향변환하여 안테나를 통해 송신한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 기지국의 신호 송신 절차를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 기지국은 501단계에서 단말로부터 채널정보가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 채널정보는 중계국과 단말 간의 하향링크 채널정보이다.
상기 채널정보가 수신되면, 상기 기지국은 503단계로 진행하여 상기 채널정보를 바탕으로 기지국에서 사용될 MCS 레벨, 기지국에서 사용될 시공간부호A, 중계국에서 사용될 시공간부호B를 결정한다.
이어, 상기 기지국은 505단계로 진행하여 상기 시공간부호B 정보를 포함하는 제어정보를 생성한다.
이후, 상기 기지국은 507단계로 진행하여 상기 MCS 레벨 및 상기 시공간부호A에 따라 상기 제어정보 및 데이터의 비트열을 처리하여 송신신호를 생성한다. 다시 말해, 상기 기지국은 비트열을 MCS 레벨에 따라 부호화 및 변조하여 복소심벌로 변환하고, 상기 복소심벌을 상기 시공간부호A와 곱한다.
상기 송신신호를 생성한 후, 상기 기지국은 509단계로 진행하여 상기 시공간부호A와 곱해진 데이터신호 및 제어정보신호를 다수의 송신안테나들을 통해 중계국으로 송신한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국의 신호 중계 절차를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 중계국은 601단계에서 기지국으로부터 신호가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 신호는 데이터신호 및 제어정보신호를 포함하는 의미이다.
상기 신호가 수신되면, 상기 중계국은 603단계로 진행하여 MRC 기법에 따라 수신된 신호를 강화한다. 다시 말해, 상기 중계국은 기지국과 중계국 간의 하향링크 채널을 추정하고, 추정된 채널값을 곱하여 신호를 강화한다.
이후, 상기 중계국은 605단계로 진행하여 수신된 제어정보신호를 해석하여 자신이 사용할 시공간부호B를 확인한다.
상기 시공간부호B를 확인한 후, 상기 중계국은 상기 시공간부호B에 따라 데이터신호를 처리하여 송신신호를 생성한다. 다시 말해, 상기 중계국은 데이터신호와 상기 시공간부호B를 곱한다.
상기 송신신호를 생성한 후, 상기 중계국은 609단계로 진행하여 상기 시공간부호B와 곱해진 데이터신호를 단말에게 송신한다.
상기 시공간부호A 및 상기 시공간부호B의 구체적인 예를 들어 신호의 처리 과정을 설명하면 다음과 같다. 기지국의 송신안테나 개수가 2, 중계국 개수가 2, 단말의 수신안테나 개수가 2라고 가정한다.
먼저, 상기 시공간부호A는 하기 <수학식 5>와 같은 알라무티 코드이다.
Figure 112007061435909-pat00024
상기 <수학식 5>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00025
는 시공간부호A, 상기
Figure 112007061435909-pat00026
는 복소심벌을 의미한다.
이때, k번째 중계국이 수신하는 신호는 하기 <수학식 6>과 같다.
Figure 112007061435909-pat00027
상기 <수학식 6>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00028
은 기지국 n번째 송신안테나로부터 k번째 중계국에 수신된 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00029
는 송신 복소심벌, 상기
Figure 112007061435909-pat00030
는 기지국의 n번째 송신안테나와 중계국 간의 하향링크 채널, 상기
Figure 112007061435909-pat00031
은 기지국의 n번째 송신안테나와 중계국 간 채널의 잡음을 의미한다.
상기 <수학식 6>은 하기 <수학식 7>과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112007061435909-pat00032
상기 <수학식 7>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00033
은 기지국 n번째 송신안테나로부터 k번째 중계국에 수신된 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00034
는 송신 복소심벌, 상기
Figure 112007061435909-pat00035
는 기지국의 n번째 송신안테나와 중계국 간의 하향링크 채널, 상기
Figure 112007061435909-pat00036
은 기지국의 n번째 송신안테나와 중계국 간 채널의 잡음을 의미한다.
상기 k번째 중계국은 채널을 추정하고,
Figure 112007061435909-pat00037
을 수신신호에 곱하여 강화한다. 상기
Figure 112007061435909-pat00038
와 곱해진 수신신호는 하기 <수학식 8>와 같다.
Figure 112007061435909-pat00039
상기 <수학식 8>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00040
은 기지국 n번째 송신안테나로부터 k번째 중계국에 수신된 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00041
는 송신 복소심벌, 상기
Figure 112007061435909-pat00042
는 기지국의 n번째 송신안테나와 중계국 간의 하향링크 채널, 상기
Figure 112007061435909-pat00043
은 기지국의 n번째 송신안테나와 중 계국 간 채널의 잡음을 의미한다.
그리고, 상기 <수학식 8>과 같은 신호는 시공간부호B에 따라 시공간부호화되어 하기 <수학식 9>와 같이 변형된다.
Figure 112007061435909-pat00044
상기 <수학식 9>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00045
는 전력 평준화(power normalization) 인수, 상기
Figure 112007061435909-pat00046
는 k번째 중계국이 사용하는 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
Figure 112007061435909-pat00047
는 k번째 중계국에서 강화된 신호를 의미한다.
이때, 상기 시공간부호B는 하기 <수학식 10>의 랭크(rank)를 최대화하도록 결정된다.
Figure 112007061435909-pat00048
상기 <수학식 10>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00049
는 k번째 중계국이 사용하는 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
Figure 112007061435909-pat00050
는 중계국에서 강화된 신호 벡터를 의미한다.
상기 <수학식 10>의 조건을 만족하는 시공간부호B의 일 예는 하기 <수학식 11>과 같다.
Figure 112007061435909-pat00051
Figure 112007061435909-pat00052
Figure 112007061435909-pat00053
Figure 112007061435909-pat00054
상기 <수학식 11>에서 상기
Figure 112007061435909-pat00055
는 k번째 중계국이 사용하는 시공간부호B의 n번째 행렬을 의미한다.
2개의 중계국들에서 송신되는 신호를 정리하면 하기 <수학식 11>과 같다.
Figure 112007061435909-pat00056
상기 <수학식 12>에서, 상기
Figure 112007061435909-pat00057
는 2개의 중계국들에서 송신되는 신호 벡터, 상기
Figure 112007061435909-pat00058
는 k번째 중계국에서 송신되는 신호, 상기
Figure 112007061435909-pat00059
는 송신 복소심벌, 상기
Figure 112007061435909-pat00060
는 기지국의 n번째 송신안테나와 중계국 간의 하향링크 채널을 의미한다.
이 경우, 상기
Figure 112007061435909-pat00061
는 최대 랭크를 가지기 때문에, 시공간부호B는 최대 다이버시티 오더를 만족한다.
상술한 실시 예에서, 중계국은 한 쌍의 송수신안테나를 가지며, 다수의 중계국들이 신호 중계에 사용된다. 하지만, 다른 실시 예로, 상술된 다수의 중계국들의 동작은 다수의 송수신안테나들을 갖는 하나의 중계국에서 수행될 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 노드들 간 개략적인 신호 교환을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 기지국과 중계국의 신호 송신 방식의 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 기지국의 신호 송신 절차를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국의 신호 중계 절차를 도시하는 도면.

Claims (22)

  1. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 송신단 장치에 있어서,
    중계국과 상대 수신단 노드 간의 채널정보를 이용하여 송신단에서 사용될 제1시공간부호 및 상기 중계국에서 사용될 제2시공간부호를 결정하는 결정기와,
    상기 제1시공간부호에 따라 상기 제2시공간부호 정보 및 데이터신호를 시공간 부호화하는 부호화기와,
    시공간 부호화된 신호를 다수의 송신안테나들을 통해 상기 중계국으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결정기는, 상기 송신단에서 사용할 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 MCS 레벨에 따라 송신 비트열을 부호화하고 변조하는 부호화 및 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1시공간부호는, 중계국이 MRC(Maximum Ratio Conbining) 기법에 의해 신호를 강화할 수 있도록 하는 시공간부호인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1시공간부호는, 알라무티(alamouti) 코드의 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2시공간부호는, 하기 수식의 랭크(rank)를 최대화하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 장치,
    Figure 112007061435909-pat00062
    여기서, 상기
    Figure 112007061435909-pat00063
    는 k번째 중계국이 사용하는 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
    Figure 112007061435909-pat00064
    는 송신신호 벡터, 상기
    Figure 112007061435909-pat00065
    는 중계국 개수를 의미함.
  7. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국 장치에 있어서,
    송신단으로부터의 수신신호를 결합하여 강화하는 처리기와,
    상기 수신신호 중 제어신호를 해석하여 적어도 한 쌍(pair)의 제1행렬과 제2행렬로 구성된 시공간부호를 확인하는 확인기와,
    상기 시공간부호에 따라 데이터신호를 시공간 부호화하는 부호화기와,
    상기 시공간부호화된 데이터신호를 적어도 하나의 송신안테나를 통해 수신단으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 처리기는, MRC(Maximum Ratio Combining) 기법에 의해 상기 수신신호를 강화하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 송신단과의 안테나 별 채널을 추정하여 상기 처리기로 제공하는 추정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 부호화기는, 상기 데이터신호와 상기 제1행렬의 곱과 상기 데이터신호의 공액(conjugate)과 상기 제2행렬의 곱을 가산함으로써 시공간 부호화하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 송신단의 신호 송신 방법에 있어서,
    중계국과 상대 수신단 노드 간의 채널정보를 이용하여 송신단에서 사용될 제1시공간부호 및 상기 중계국에서 사용될 제2시공간부호를 결정하는 과정과,
    상기 제1시공간부호에 따라 상기 제2시공간부호 정보 및 데이터신호를 시공간 부호화하는 과정과,
    시공간 부호화된 신호를 다수의 송신안테나들을 통해 상기 중계국으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 송신단에서 사용할 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 MCS 레벨에 따라 송신 비트열을 부호화하고 변조하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제1시공간부호는, 중계국이 MRC(Maximum Ratio Conbining) 기법에 의해 신호를 강화할 수 있도록 하는 시공간부호인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1시공간부호는, 알라무티(alamouti) 코드의 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 제2시공간부호는, 하기 수식의 랭크(rank)를 최대화하도록 결정되는 것 을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112007061435909-pat00066
    여기서, 상기
    Figure 112007061435909-pat00067
    는 k번째 중계국이 사용하는 시공간부호B의 n번째 행렬, 상기
    Figure 112007061435909-pat00068
    는 송신신호 벡터, 상기
    Figure 112007061435909-pat00069
    는 중계국 개수를 의미함.
  18. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계국의 신호 중계 방법에 있어서,
    송신단으로부터의 수신신호를 결합하여 강화하는 과정과,
    상기 수신신호 중 제어신호를 해석하여 적어도 한 쌍(pair)의 제1행렬과 제2행렬로 구성된 시공간부호를 확인하는 과정과,
    상기 시공간부호에 따라 데이터신호를 시공간 부호화하는 과정과,
    상기 시공간부호화된 데이터신호를 적어도 하나의 송신안테나를 통해 수신단으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 수신신호 강화는, MRC(Maximum Ratio Combining) 기법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 송신단과의 안테나 별 채널을 추정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 삭제
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 시공간 부호화는, 상기 데이터신호와 상기 제1행렬의 곱과 상기 데이터신호의 공액(conjugate)과 상기 제2행렬의 곱을 가산함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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