일관되지 않은 유형의 ＭＩＭＯ ＵＷＢ 통신 시스템 document_id A220623070865

근래에 UWB 원거리통신에 대해 많은 연구가 수행되어 왔다. 이런 시스템들은 그 시스템들이 소위 초광대역 신호들 상에서 기저 대역 내에서 직접적으로 동작한다는 점에서 특별하다. UWB 신호는 2002년 2월 14일에 FCC 규정에서 규정되고 2005년 3월에 개정된 스펙트럼 마스크를 따르는 것이 보통이며, 즉, 이 신호는 본질적으로 -10dB에서 적어도 500 MHz의 대역폭을 가지는 3.1 내지 10.6 GHz 스펙트럼 대역 내의 신호이다. UWB 신호들은 다중 대역 OFDM (multi-band OFDM, MB-OFDM) 신호들 및 UWB 펄스 유형 신호들의 두 개의 분류로 나누어질 수 있다. UWB 펄스 신호는 몇백 피코초부터 나노초까지의 차수 (order)의 매우 짧은 펄스들로 구성된다. 설명의 나머지 부분들은 펄스 UWB 시스템들로 한정될 것이다. 더 나아가, 다중-안테나 유형 시스템들은 본 발명의 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 이 시스템들은 복수의 방출 및/또는 수신 안테나를 사용하며, 채택된 구성 유형에 따라서 MIMO (Multiple Input Multiple Output), MISO (Multiple Input Single Output) 또는 SIMO (Single Input Multiple Output)로 이름이 붙여진다. 이하에서, 우리는 상기에서 언급된 MIMO 및 MISO 변형들을 커버하기 위해 동일한 용어 MIMC 를 사용한다. 방출 및/또는 수신에서 공간 다이버시티 (diversity)를 사용하는 것은 이런 시스템들이 전통적인 단일 안테나 시스템들 (또는 SISO (Single Input Single Output)) 보다 막대하게 더 많은 채널 용량을 제공하는 것을 가능하게 한다. 이런 공간 다이버시티는 공간-시간 부호화 (space-time coding, STC)에 의한 시간 다이버시티에 의해 완성되는 것이 보통이다. 부호화의 이런 유형에서, 전송될 정보 심볼은 여러 안테나들 및 여러 전송 인스턴트들 (instants) 상에서 부호화된다. 다음의 시스템들 간의 구별이 될 수 있다: - 방출 단말에 의해 전송된 파일럿 심볼들로부터 만들어진 채널 추정에 의해 전형적으로 수신기가 전송 채널의 특성들을 아는 일관성 수신을 하는 시스템. 그러면 상기의 채널 추정은 정보 심볼들을 탐지하는데 사용된다. 일관성 시스템들은 고속 애플리케이션을 위한 것이 보통이다; - 수신기가 블라인드 상태에서, 즉, 전송 채널의 특성들에 대해 미리 알지 못하고, 정보 심볼들을 탐지하는 일관되지 않은 수신 시스템. UWB 신호 전송을 사용하는 공간-시간 부호화를 구비하는 MIMO 시스템들은 일관된 그리고 일관되지 않은 수신 모두에 대해 문서로 제안되었다. 특히, 2004.3월에 발표된 IEEE Trans. on Comm., Vol. 52, No. 3, pages 507-517의 003c#003c# Analog space-time coding for multi-antenna ultra-wideband transmissions 003e#003e# 제목의 L. Yang의 논문은 각 안테나에서 전송 심볼들을 코드화하기 위해 PPM (Pulse Position Modulation) 변조를 사용하는 비일관성 수신을 구비한 MIMO UWB 시스템을 설명한다. 권고된 시스템에서, PPM 변조 알파벳에 속한 심볼 (s)을 전송하기 위한 P 개의 안테나들을 구비한 주어진 사용자 단말에 대해 한 안테나 p 1, ..., P에 의해 방출되는 신호는 심볼 시간 동안에 다음과 같이 쓰여질 수 있다. 이때에 는 기본 펄스의 모양이며, 는 유지시간 를 가진 N 개의 프레임들로 이루어진 심볼 시간이며, 는 가 기본 칩 (chip)의 유지 기간일 때에 시간 도약 (time hops) 에 대한 사용자 정의에 특정된 액세스 시퀀스이며, s 는 0, ...,M-1에 속한 PPM 위치이며, 는 두 개의 연속적인 PPM 위치들을 구별시키는 시간 차이이며, , p = 1, ..., P 는 변조 시퀀스들이며, 예를 들면, 직교한 상이한 안테나들에 의해 방출된 신호들을 만들 수 있게 하는 BPSK 변조 시퀀스들이다. 상이한 사용자들이 시간 도약들의 직교 시퀀스들에 의해 분리되기 때문에, 수학식 1에 의해 주어진 신호는 TH-UWB (Time Hopped UWB) 유형이라고 언급될 수 있다. 도 1a 및 도 1b는 동일한 PPM 심볼에 대해 한 사용자 단말의 두 안테나에 의해 방출되는 전송 신호들을 도시한 것이다. 이 경우에서의 사용자 시퀀스는 cn = 7,1,4,7 이며, PPM 위치는 s = 0이다. a 1 = (+1, +1, +1, +1) 및 a 2 = (+1, -1, +1, -1)의 벡터 형식으로 표현된 이런 두 안테나들의 대응 BPSK 가중치 시퀀스들은 방출 상에서 서로 실제로 직교하며, 즉, 이다. 상기에서 설명된 시스템은 채널 추정을 위한 필요 없이도 최대 다이버시티를 달성할 수 있다. 그러므로, 일관적이지 않은 수신에 대해 이론적으로 적합하다. 그러나, 특정한 사용자 단말의 상이한 안테나로부터 신호들을 분리하기 위해 BPSK 변조 시퀀스들을 사용하는 것은 수신기에서 극성 (polarity) 정보를 회수하는 능력을 필요로 한다. 사용되는 펄스들의 아주 짧은 유지 시간을 고려하면, UWB 신호 내에 있는 위상 정보를 회수하는 것은 아주 어렵다. 더 나아가, 방출에서 사용되는 BPSK 변조는 도 1a 및 도 1b에서 볼 수 있는 것과 같이, 특정 펄스들의 극성의 반전 (inversion)의 결과를 초래한다. 실제로, 이는 고전적인 PPM 변조 알파벳이라기 보다는, 각 심볼이 변조기의 복잡도를 늘어나게 하는 펄스 위치 및 표시 (sign)에 의해 각 심볼이 정의되는 혼성 알파벳을 사용하는 것과 동등하다.