다중 안테나 시스템에서 송신 장치 및 방법 document_id A220623018082

본 발명은 다중 안테나 시스템에서 송신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 순환 지연 다이버시티( CDD : Cyclic delay diversity) 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 안테나별 순환 지연 시간을 가변하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다. 최근에 다중 안테나(MIMO : Multiple Input Multiple Output)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 간단한 수신기 구조와 함께 공간 다이버시티 이득 및 다중 경로(multi-path) 이득을 얻을 수 있다는 점에서 차세대 통신의 강력한 후보로 대두되고 있다. 또한, MIMO-OFDM 시스템에서 다중 경로 이득을 최대화하기 위해 오류 정정 부호(error control coding) 기술이 함께 사용되고 있다. 즉, 지연 확산이 클수록 코딩(coding)을 이용하여 더 큰 주파수 선택성(selectivity)을 획득할 수 있다. 그런데, 채널이 작은 지연 확산을 가지면, 다중 경로 이득을 효율적으로 얻을 수 없다. 그래서, 충분한 다중 경로 이득을 제공하기 위한 CDD기법이 제안되었다. 상기 CDD 기술은 안테나 별로 미리 결정된(deterministic) 지연 시간을 두어 다이버시티 이득을 높이는 방법이다. 이러한 시간 영역에서의 순환 지연은 주파수 영역에서 부반송파간에 위상 회전을 야기하므로 부반송파간 상관성을 감소시키게 된다. 이러한 상관성 감소는 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수 선택성(selectivity)을 증가시키고, 결과적으로 오류 성능을 개선시킬 수 있다. 상기 CDD 기술에서 중요한 사항은 바로 지연 시간의 선택이라 할 수 있다. 기존에, 인접 부반송파간의 주파수 상관성이 0이 되게 하는 지연 시간을 선택하는 방법이 제안된바 있다. 하지만, 이 방법은 간단한 반면에 개 ( 는 송신 안테나 수)의 연속된 부반송파들간의 상관성만이 0이 된다는 단점이 있다. 도 2는 종래기술에 따른 CDD를 적용한 MIMO-OFDM 시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 송신기는, 부호기(200), 변조기(202), IFFT연산기(204), 복수의 지연기들(206-2 내지 206-Nt), 복수의 보호구간 삽입기들(208-1 내지 208-Nt), 복수의 안테나들(210-1 내지 210-Nt)로 포함하여 구성된다. 도 2를 참조하면, 먼저 부호기(200)는 송신 데이터를 주어진 부호율로 부호화하여 부호 심볼들을 출력한다. 여기서, 상기 부호기(200)는 트렐리스(trellis)부호기이다. 변조기(202)는 상기 부호기(200)로부터의 데이터를 주어진 변조방식에 따라 변조하여 변조 심볼들을 출력한다. IFFT연산기(204)는 상기 변조기(202)로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 샘플데이터를 출력한다. 이렇게 출력된 샘플데이터는 제1보호구간 삽입기(208-1)와 다수의 지연기들(206-2 내지 206-Nt)로 제공된다. 상기 다수의 지연기들(206-2 내지 206-Nt) 각각은 입력되는 샘플데이터를 결정된 지연 시간에 따라 순환 지연하여 출력한다. 상기 제1보호구간 삽입기(208-1)는 상기 IFFT연산기(204)로부터의 샘플데이터에 보호구간(GI : Guard Interval)을 삽입하여 출력한다. 또한, 나머지 보호구간 삽입기들(208-2 내지 208-Nt) 각각은 대응되는 지연기로부터의 샘플데이터에 보호구간을 삽입하여 출력한다. 이렇게 보호구간 삽입기들(208-1 내지 208-Nt)로부터 출력되는 샘플데이터들 각각은 대응되는 안테나를 통해 송신된다. 예를 들어, 주파수 선택적 레일리(Rayleigh) 페이딩 채널을 가정하고, 한 OFDM심볼 주기에서는 채널이 정적(static)이고 매 심볼마다 독립적으로 채널이 변하는 블록 페이딩을 가정하기로 한다. 이때, L을 채널 탭 수라 하면, 이산시간 기저대역 채널 임펄스 응답 벡터는 와 같다. 또한, 은 서로 독립적이고, 을 만족하는 전력 분포를 가지며, 의 통계치(statistic)는 각 송신 안테나별로 동일하다고 가정한다. 그러면, 채널 벡터 의 상관 행렬 은 평균이 '0'인 복소 가우시안이 된다. 수신기는 지연 시간의 효과를 고려한 효율적인 채널의 전달 함수(transfer function)를 완전히 알고 있다고 가정할 때, 보호구간을 제거하고 FFT를 수행한후 p번째 부반송파에서의 수신 신호는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, w(p)는 평균 0, 분산 N0을 갖는 i.i.d(independent and identically distributed) 복소 가우시안 잡음이 된다. 그리고, 효율적인 채널 는 다음 003c#수학식 2003e#와 같이 나타낼 수 있다. 이때, 는 채널 임펄스 응답의 전달함수가 된다. 상기 003c#수학식 2003e#에서 알 수 있듯이, 순환 지연 시간은 전달함수에서의 위상 회전을 야기한다. 한편, 상기 효율적인 채널 는 다음 003c#수학식 3003e#과 같이 정리될 수 있다. 따라서, 상기 003c#수학식 1003e#은 다음 003c#수학식 4003e#와 같이 정리될 수 있다. 상기 003c#수학식 4003e#로부터 는 SF(space-frequency) 코드의 심볼로 해석될 수 있고, 를 브랜치(branch)에서의 심볼로 정의하면 비터비 복호기는 와 같이 브랜치 매트릭을 계산할수 있다. 상기 도 2와 같은 시스템 모델에서, 상기 지연기들(206-2 내지 206-Nt)에서 사용되는 지연 시간은 인접한 부반송파들간의 상관성을 제로 포싱(zero-forcing)하도록 설계된다. 번째 안테나에서의 지연 시간은 다음 003c#수학식 5003e#와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 는 부반송파 개수(FFT 사이즈)를 나타내고, 는 송신 안테나의 개수를 나타낸다. 상기 003c#수학식 5003e#와 같이, 지연 시간을 결정하는 경우, 개의 인접한 부반송파들 사이의 상관값은 '0'이 되는 반면, 부반송파만큼 떨어진 거리에서의 상관값은 '0'이 되지 않는다. 뿐만 아니라, 거리를 주기로 상관 패턴이 반복되는 특징을 갖는다. 2개의 송신 안테나를 갖는 시스템을 예로 들면, 홀수번째와 짝수번째 부반송파 간의 상관값은 '0'이 되지만, 홀수번째들 혹은 짝수번째들 사이의 상관값은 '0'이 되지 않는다. 이상 살펴본 바와 같이, 종래 기술은 주파수 영역의 선택성(selectivity)만 고려하고 있고, 다이버시티(diversity)를 얻기 위해 사용되는 코딩(coding)에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다. 하지만, 코딩(coding)은 CDD의 성능을 판단하는데 중요한 부분을 차지하므로, 지연 시간을 결정하는데 있어 코딩(coding)도 함께 고려되는 것이 바람직하다. 즉, 채널 특성 및 코딩 기법을 고려하였을 때, 종래 기술은 최적 지연 시간을 보장하지 못하는 문제점이 있다.