미모 무선 통신 시스템에서 안테나 매핑을 위한 장치 및 방법 document_id A220623073401

전형직인 셀룰러 무선 시스템은 다수의 고정 기지국 및 이동 단말(이하 단말이라 칭한다)을 포함한다. 각각의 기지국은 셀이라고 불리우는 지형적인 영역을 커버한다. 전형적으로, 자연적인 또는 인위적인 물체가 기지국과 단말 사이에 위치하기 때문에 NLOS(non-line-of-sigh)의 무선 전파 경로가 기지국과 단말 사이에 위치한다. 결과적으로 무선 전파는 반사, 회절 및 산란을 겪으면서 전파된다. 하향링크에서 단말의 안테나에 도착하는 무선 전파 또는 상향링크에서 기지국의 테나에서의 무선 전파는 반사, 회절 및 산란 그리고 out-of-phase recombination 으로 인한 각각의 전파의 다른 위상 때문에 추가적인 또는 파괴적인 변형이 있을 수 있다. 이는, 전형적으로 높은 캐리어 주파수가 현재의 셀룰러 무선 통신에서는 사용되기 때문에 다른 전파 지연(propagation delay)을 가지는 작은 변화도 각각의 전파의 위상에 대해서는 큰 변화를 발생시킬 수 있기 때문이다. 만약, 단말이 이동하거나 또는 산란 환경에 변화가 있는 경우, 수신한 신호에서 크기 및 위상 측면에서의 공간 베리에이션(spatial variation)은 Rayleigh 페이딩으로 알려진 시간 베리에이션 또는 다중 경로 수신에 기인하는 패스트 페이딩으로 인해 명백해진다. 무선 채널의 시간 변화 환경은 바람직한 비트 에러 또는 패킷 에러 신뢰도를 제공하기 위해 매우 높은 SNR(signal-to-noise ratio )을 요구한다. 다이버시티 스킴(Diversity Scheme)은 수신기에 동일 정보 신호에 대한 다중 페이딩 반복 신호를 제공함으로써 패스트 페이딩 효과를 줄이기 위해 널리 사용된다. 다이버시티 스킴은 일반적으로 다음과 같은 카테고리를 가지고 있다. 공간, 각, 극성, 필드, 주파수, 시간 및 다중경로 다이버시티와 같은 카테고리를 가지고 있다. 공간 다이버시티는 다중 송신 안테나 또는 수신 안테나를 사용함으로써 얻을 수 있다. 다중 안테나 사이에서 공간 분리(spatial separation)가 선택된다. 따라서, 다이버시티 브랜치(diversity branch)(예를들어, 다중 안테나로부터 전송된 신호들)는 코릴레이션이 없거나 약한 코릴레이션을 겪으면서 페이딩된다. 전송 다이버시티(공간 다이버시티의 한 종류인)는, 수신기에게 동일 신호에 대한 다중이고 코릴레이션되지 않은 반복 신호를 제공하기 위해서 다중 전송 안테나를 사용한다. 전송 다이버시티 스킴은 개 루프 전송 다이버시티 및 폐 루프 전송 다이버시티 스킴으로 구분된다. 개 루프 전송 다이버시티는 피드백을 수신기로부터 요구하지 않는다. 페 루프 전송 다이버시티의 한 종류에서, 수신기는 전송 안테나의 어렌지먼트(arrarangement)를 알고 있다. 그리고, 위상 및 크기의 조절 값을 계산한다. 이러한 조절 값은 수신기에 수신되는 신호의 전력을 최대하화기 위해 전송 안테나에 적용된다. 페 루프 전송 다이버시티의 또 다른 어렌지먼트는 선택 전송 다이버시티(STD:Selection Trasmit Diversity)이다. 수신기는 어떠한 안테나가 전송에 사용되는지에 대한 피드백 정보를 송신기로 제공한다. 개 루프 전송 다이버시티 스킴의 한 예는 알라무티 2x1 공간-시간 다이버시티 스킴이다. 알라무티 2x1 공간-시간 다비버시티 스킴은 알라무티 2x2 블록 코드를, 2개의 타임 슬롯(i.e., Space Time Block Code (STBC) transmit diversity)으로 이용하거나 2개의 주파수 부 반송파(i.e., Space Frequency Block Code (SFBC) transmit diversity)를 사용하여 2개의 전송 안테나를 통해 전송한다. 알라무티 2x1 공간-시간 다이버시티 스킴에서의 제약점 중의 하나는 2개의 전송 안테나에만 적용가능하다는 것이다. 4개의 안테나를 이용하여 데이터를 전송하기 위해서는 FSTD(Frequency Switched Transmit Diversity) 또는 TSTD(Time Switched Transmit Diversity)가 블록 코드와 함께 병합되어야 한다. 병합된 SFBC+FSTD 의 스킴 및 STBC+TSTD 의 스킴에서의 문제는 모든 전송 안테나에서의 문제의 한 부분이고, 전력 증폭 기능이 주어진 주파수 또는 시간 자원 안에서 전송을 위해 사용된다. 이는 SFBC+FSTD 및 STBC+TSTD 행렬에서 0으로 표시된다. 행렬에서 0이 아닌 요소를 가지는 전송 전력이 증가할 때, 버스티 간섭(bursty interference )이 이웃 셀에 발생하고 시스템 성능을 감소시키다. 일반적으로 버스티 간섭 그 자체는 주파수 호핑 패턴의 특정 위상이 다른 위상보다 간섭이 더 심할 때 드러난다. 3GPP LTE(Third Generation Partnership Project Long Term Evolution) 시스템에서 4개의 전송 안테나를 위한 하향링크 기준 신호 매핑은 제 3 및 제 4 안테나 포트에 대한 전송 집중도가 제 1 및 제 2 안테나 포트에 대한 전송 집중도의 절반이라는 것을 나타낸다. 이는 더 약한 채널 추정이 제 3 및 제 4 안테나 포트에서 발생하는 것을 나타낸다. 더우기, 안테나 코릴레이션은 다른 요소들 중에서 각 스프레드(angular spread), 안테나 스페이싱(antennas spacing)과 같은 요소에 의존한다. 일반적으로, 주어진 각 스프레드에 대해서 안테나 스페이싱이 커질 수록 코릴레이션은 안테나사이에서 작아진다. 4개의 안테나를 가진 3GPP LTE 시스템에서, 4개의 안테나는 일반적으로 2개의 인접한 안테나 사이에서 같은 스페이싱을 가지고 순서적으로 정렬된다. 따라서, 제 1 및 제 2 안테나 사이에서의 코릴레이션은 제 1 및 제 3 안테나 사이에서의 코릴레이션보다 크다. 유사하게, 제 3 및 제 4 안테나 사이의 코릴레이션은 제 2 및 제 4 안테나 사이에서의 코릴레이션보다 크다. 왜냐하면, 안테나들 사이의 더 작은 코릴레이션 값은 높고 성취가능한 다이버시티를 의미한다. 이러한 안테나 어렌지먼트는 제 1 및 제 2 안테나 사이를 통해 전송된 심볼 및 제 3 및 제 4 안테나 사이를 통해 전송된 심볼에 대한 전송 다이버시티의 성능을 감소시킬 수 있는 문제점이 있다.