KR20050089818A - 다이버시티 송신기 및 무선 통신 시스템에서 송신노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법 - Google Patents

다이버시티 송신기 및 무선 통신 시스템에서 송신노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법 Download PDF

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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

직교 주파수 분할 변조(OFDM) 통신 시스템에서 백워드 호환가능한 송신기 다이버시티를 제공하는 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 한 특징에 의하면, 입력 데이터 비트 스트림을 수신하는 단계와, 상기 수신된 입력 데이터 비트 스트림을 우수 및 기수 개의 심볼들로 구성된 OFDM 심볼 스트림으로 변환시키는 단계와, 상기 OFDM 심볼 스트림을 제 1 심볼 서브 스트림과 제 2 심볼 서브 스트림으로 분할하는 단계와, 상기 제 1 심볼 서브 스트림을 제 1 처리 블럭으로 처리하여 제 1 처리된 심볼 서브 스트림을 출력하는 단계와, 상기 제 2 심볼 서브 스트림을 제 2 처리 블럭으로 처리하여 제 2 처리된 심볼 서브 스트림을 출력하는 단계와, 상기 제 1 처리된 심볼 서브 스트림을 제 1 다이버시티 안테나로부터 송신하는 단계와, 상기 제 2 처리된 심볼 서브 스트림을 제 2 다이버시티 안테나로부터 송신하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림은 중첩하지 않는 주파수들을 통해 송신된다.

Description

다이버시티 송신기 및 무선 통신 시스템에서 송신 노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법{A BACKWARD COMPATIBLE TRANSMITTER DIVERSITY SCHEME FOR USE IN AN OFDM COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 전반적으로 무선 통신 분야에 관한 것이다. 특히 본 발명은 OFDM 시스템에 사용하기 위한 백워드 호환가능한 송신기 다이버시티 체계에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 통상적으로 하나의 송신 소스로부터 한 영역 내의 하나 이상의 수신기로 무선 송신되는 정보 전달 변조 캐리어 신호(information carrying modulated carrier signal)를 포함한다. 무선 통신 시스템에서 주요한 설계상의 목표는 간섭(interference)과 시변 다경로 채널이 존재할 시의 시스템 능력 및 성능을 극대화하는 것이다. 다경로 전파는 송신기 및 수신기에 인접한 곳의 물체들에서 반사되어 다중 경로들을 통해 수신기에 도달하는 송신 신호에 의해 야기되는데, 이 다중 경로에서 수신된 각각의 신호는 시간에 따라 진폭 및 위상이 모두 서로 달라진다. 다중 경로 페이딩(multipath fading)은 부가적인 백색 가우션 노이즈(additive white Gaussian noise;AWGN) 채널에서보다 신뢰성있는 수신을 보다 더 어렵게 한다. 다중 경로의 존재는 수신되는 신호를 심각하게 왜곡시킬 수 있다. 다중 경로 환경에서, 송신된 신호의 다수의 복사본은 점유된 대역폭의 일부분에서 간섭을 심각하게 일으킬 수 있다. 점유 대역폭의 다른 부분에서, 다수의 복사본은 상기 수신기에서 간섭을 심각하게 일으킬 수 있다. 이러한 신호 복사본은 대역폭을 통한 수신된 신호 세기에서의 원하지 않는 변동을 야기한다. 다이버시티는 이러한 문제를 해결하기 위한 효과적인 방식이다. 현재, 대부분의 다이버시티 체계는 수신기 측에서 구현되며, 상기 수신기는 다른 안테나로부터 수신된 신호들이 동시에 페이딩을 경험하지 않을 것이라는 것을 기대하면서 다수의 안테나 소자들로부터 수신된 신호들을 결합한다. 상이한 안테나로부터 획득되는 신호들은 스위치 다이버시티 및 최대 비율 결합과 같은 기법을 통해 수신기에서 결합된다. 가령, 현재의 IEEE 802.11a 표준안은 낮은 비용의 솔루션을 제공하는 수신기 측의 스위치 다이버시티 체계의 사용을 참조하고 있다. 잘 알려진 바와 같이, 스위치 다이버시티는 수신기에서 다수의 안테나 소자의 사용을 요구한다.
수신기 측에서 스위치 다이버시티를 사용하는 것과 관련한 한가지 결점은 네트워크 내의 각각의 모바일 스테이션이 다수의 안테나 소자들을 사용해야만 하는 점에서 비용 절감적인 것이 아니라는 것이다. 보다 비용 절감적인 방법은 베이스 스테이션에서 송신기 다이버시티를 구현하여 모바일 사용자에 대하여 낮은 비용으로 다중 경로 페이딩을 해결하도록 하는 것이다. 송신기 다이버시티는 송신기에 두개 이상의 (N)개의 안테나를 제공하도록 하는 기법이다. 이러한 N개의 안테나는 통계학적으로 독립적인 방식으로 페이딩으로부터 고통을 겪는 N개의 채널을 의미한다. 따라서, 다중 경로 간섭의 파괴적인 효과로 인해 하나의 채널이 페이딩할 경우, 다른 채널은 동시에 페이딩으로부터 고통을 당할 것 같지는 않다. 이러한 독립적인 채널들에 의해 제공되는 리던던시로 인해, 수신기는 종종 페이딩의 악영향을 감소시킬 수가 있다.
두개의 송신기 안테나(10,11) 및 하나의 수신기 안테나(12)를 구비하는 기본적인 송신기 다이버시티 시스템이 도 1에 도시된다. 이러한 독립적인 채널에 의해 제공되는 리던던시로 인해, 수신기는 페이딩의 악영향을 감소시킬 수가 있다.
도 1은 단일의 다이버시티 수신기 및 단일의 넌 다이버시티 수신기(non-diversity receiver)를 포함한 OFDM 통신 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이버시티 송신기의 처리 회로의 블럭도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 무선 통신 수신기의 예를 도시한 도면이다.
이러한 목적 달성을 위해, 본 발명은 기존의 OFDM 시스템과 백워드 호환가능한 IEEE 802.11a 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 송신기 다이버시티 체계에 관한 것이다. 주목할 것은 본 발명은 기본적으로 802.11a 무선 통신 시스템의 애플리케이션을 대상으로 하고 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명은 직교 주파수 분할 변조(OFDM) 통신 시스템에서 백워드 호환가능한 송신기 다이버시티를 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 한 특징에 의하면, 백워드 호환가능한 송신기 다이버시티를 제공하는 방법이 제공된다. 본 방법은 일반적으로 입력 데이터 비트 스트림을 수신하는 단계와, 상기 수신된 입력 데이터 비트 스트림을 우수 및 기수 개의 심볼들로 구성된 OFDM 심볼 스트림으로 변환시키는 단계와, 상기 OFDM 심볼 스트림을, 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 우수개의 심볼들만을 포함하는 제 1 심볼 서브 스트림과 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 기수 개의 심볼들만을 포함하는 제 2 심볼 서브 스트림으로 분할하는 단계와, 상기 제 1 심볼 서브 스트림을 제 1 처리 블럭으로 처리하여 제 1 처리된 심볼 서브 스트림을 출력하는 단계와, 상기 제 2 심볼 서브 스트림을 제 2 처리 블럭으로 처리하여 제 2 처리된 심볼 서브 스트림을 출력하는 단계와, 상기 제 1 처리된 심볼 서브 스트림을 제 1 다이버시티 안테나로부터 송신하는 단계와, 상기 제 2 처리된 심볼 서브 스트림을 제 2 다이버시티 안테나로부터 송신하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림은 중첩하지 않는 주파수들을 통해 송신된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 백워드 호환가능한 송신기 다이버시티 시스템이 제공된다. 이 시스템은 입력 데이터 비트 스트림 bi를 OFDM 심볼 스트림으로 변환하고 상기 OFDM 심볼 스트림을 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림으로 분할하기 위한 제 1 처리 회로 모듈―상기 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림은 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 우수 개의 심볼들만으로 구성되며, 상기 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림은 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 기수 개의 심볼들만으로 구성됨―과, 상기 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림을 더 처리하기 위한 제 2 처리 회로 모듈과, 상기 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림을 더 처리하기 위한 제 3 처리 회로 모듈과, 상기 더 처리된 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림을 송신하기 위한 제 1 안테나와, 상기 더 처리된 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림을 송신하기 위한 제 2 안테나를 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 스트림은 중첩하지 않는 주파수들을 통해 송신된다.
본 발명은 통신 시스템 내의 다수의 수신 노드를 변경시킬 필요없이 하나의 송신 노드에 대한 변경만을 요구함으로써 비용 절감적인 이점을 제공한다. 본 발명의 다른 이점은 기존의 OFDM 시스템들과 백워드 호환가능하다는 것이다.
본 발명의 전술한 특징들은 첨부한 도면과 연계한 본 발명의 실시예의 상세한 설명을 참조함으로써 보다 더 명백하게 이해될 것이다.
본 발명의 아래의 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 위해 수많은 특징적인 세부항목들이 기술되고 있다. 그러나, 당업자에게는 본 발명이 이러한 세부적인 사항이 없더라도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 일예에서, 잘 알려진 구조 및 장치는 본 발명의 모호성을 없애기 위해 상세하게 설명되기 보다는 블럭도 형태로 도시되고 있다.
도 1은 다이버시티 송신기(20) 및 넌 다이버시티 수신기(30)를 포함한 통신 시스템(10)을 블럭도로 도시하고 있다. 두개의 별도의 전파 채널, H1 및 H2가 도시된다. 다이버시티 송신기(20)는 두개의 안테나(110,112)를 포함한다. 다이버시티 안테나에서, 데이터 비트 스트림 bi(102)는 제 1 처리 회로 모듈(22)에 제공되며, 이 모듈로부터 두개의 OFDM 심볼 스트림(OFDM-odd)(105) 및 OFDM-even(106)이 출력된다. 제 1 OFDM 심볼 스트림(OFDM-even)(105)은 단지 우수 개의 OFDM 심볼들만을 포함하며, 제 2 처리 회로 모듈(24)에 의해 수신되어 처리된다. 제 2 OFDM 심볼 스트림(OFDM-odd)(106)은 단지 기수 개의 OFDM 심볼들만으로 구성되며 제 3 처리 회로 모듈(26)에 의해 수신되어 처리된다. 상기 제 2 처리 회로 모듈(24)로부터 출력되는 처리된 OFDM-odd 심볼 스트림(114)은 전파 채널 H1을 통해 송신용 안테나(110)에 전달되어 다이버시티 수신기(30)에 의해 수신된다. 유사하게도, 상기 제 3 처리 회로 모듈(26)로부터 출력되는 처리된 OFDM-even 심볼 스트림(116)은 전파 채널 H1을 통해 송신용 안테나(112)에 전달되어 다이버시티 수신기(30)에 의해 수신된다. 넌 다이버시티 수신기(30)는 종래의 것이며 따라서 이하에서는 간략히 설명될 것이다.
주목할 것은 도 1의 실시예가 단지 두개의 다이버시티 안테나만을 포함한다는 것이다. 그러나, 본 발명은 통신 시스템(10)의 견고성을 더욱 향상시키기 위해 두개 이상의 (N)개의 송신 안테나를 포함할 수도 있다는 것을 이해해야 할 것이다.
다이버시티 송신기
도 2는 도 1의 다이버시티 송신기(20)의 보다 상세한 설명을 블럭도로 도시하고 있다. 수신기로 송신되는 데이터는 데이터 비트 스트림 bi으로서 제 1 처리 회로 모듈(22)에 대한 입력으로서 제공된다. 가령 송신될 최초 데이터 비트 스트림 bi은 넌 다이버시티 수신기(non-diversity receiver)(30)에 송신될 보이스, 비디오 혹은 다른 데이터를 나타내는 데이터 비트의 스트림이 될 수 있다.
본 실시예에서, 최초 데이터 비트 스트림 bi을 처리하기 위한 제 1 처리 회로 모듈(22)은 스크램블러(253), FEC 코딩 유닛(255) 및 인터리빙 및 매핑 유닛(257)을 포함하는데, 이들 모두는 종래의 기술이다. 특히 중요한 것은 인터리빙 및 매핑 유닛(257)이 두개의 별도의 OFDM 심볼 스트림, 즉 OFDM-odd(105) 및 OFDM-even(106)을 출력한다는 것을 인식하는 것이다. 우수 개의 심볼 스트림(105)은 단지 우수개의 OFDM 심볼로 구성되고, 기수 개의 심볼 스트림(106)은 단지 기수 개의 OFDM 심볼로 구성된다.
이 실시예에서, 모든 처리 회로 모듈(24, 26)은 동일한 처리 회로를 포함한다. 즉, 모듈(24, 26)은 시리얼 대 패러렐 컨버터(260a, 280a), 역 고속 퓨리에 변환 장치(IFFT)(260b, 280b), GI 가산 모듈(260c, 280c), 심볼 파형 성형 모듈(260d, 280d), 및 IQ 모듈(260e, 280e)를 포함한다.
제 2 및 제 3 처리 회로 모듈(24,26)은 각각의 송신 안테나(110, 112)에 접속된 것으로 도시된다.
넌 다이버시티 수신기
도 3은 본 발명의 실시예와 관련한 종래 기술에 따른 무선 통신 수신기(250)의 일예를 도시하고 있다. 본 발명의 핵심적 특징은 송신 다이버시티 체계가 수신기에게 투명하여 기존 수신기와의 백워드 호환가능성을 제공한다는 것이다. 이와 관련하여, 도 3의 수신기는 종래의 것이며 단지 간략히 기술될 것이다. 안테나(210)는 안테나(110, 112)에 의해 송신되는 송신 신호(송신 채널에 의해 변형되는 우수 개 및 기수 개의 심볼 스트림)를 수신한다. 안테나(210)는 수신된 멀티 캐리어 심볼 스트림을 종래의 처리 유닛들, 즉 복조기(214), 가드 인터벌 제거 유닛(guard interval removing unit)(216), FET 유닛(218) 및 파일럿 제거 유닛(220), 채널 추정기(222), 비트 메트릭 계산 유닛(224), 비트 디인터리빙 유닛(226), 비터비 디코딩 유닛(228), 디스크램블링 유닛(230), 데이터 비트(232) 및 BER 계산 유닛(234)을 포함한 제 1 처리 블럭(212)에 제공한다.
전술한 것은 단지 본 발명의 실시예로서만 구성된다. 자는 본 발명의 기본적인 원리 혹은 영역 내에서 이 실시예와 유사한 기능을 제공하는 다른 장치를 용이하게 고안할 수 있다.

Claims (10)

  1. 다이버시티 송신기에 있어서,
    (a) 입력 데이터 비트 스트림 bi를 OFDM 심볼 스트림으로 변환하고 상기 OFDM 심볼 스트림을 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림으로 분할하기 위한 제 1 처리 회로 모듈―상기 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림은 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 우수 개의 심볼들만을 포함하며, 상기 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림은 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 기수 개의 심볼들만을 포함함―과,
    (b) 상기 제 1 처리 회로 모듈의 제 1 출력단에 접속되어, 상기 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림을 더 처리하기 위한 제 2 처리 회로 모듈과,
    (c) 상기 제 1 처리 회로 모듈의 제 2 출력단에 접속되어, 상기 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림을 더 처리하기 위한 제 3 처리 회로 모듈과,
    (d) 상기 제 2 처리 회로 모듈의 출력단에 접속되어, 상기 더 처리된 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림을 송신하기 위한 제 1 안테나와,
    (e) 상기 제 3 처리 회로 모듈의 출력단에 접속되어, 상기 더 처리된 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림을 송신하기 위한 제 2 안테나를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 스트림은 중첩하지 않는 주파수들을 통해 송신되는
    다이버시티 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 처리 회로 모듈은 스크램블러, FEC 인코더 및 인터리빙 및 매핑 모듈을 포함하는 다이버시티 송신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인터리빙 및 매핑 모듈은 상기 OFDM 심볼 스트림을 상기 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림 및 상기 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림으로 분할하는 다이버시티 송신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 안테나는 공간적으로 분리되어 있는 다이버시티 송신기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이버시티 송신기는 IEEE 802.11a 표준안에 따라 동작하는 다이버시티 송신기.
  6. 다이버시티 송신기에 있어서,
    입력 데이터 비트 스트림 bi를 OFDM 심볼 스트림으로 변환하고 상기 OFDM 심볼 스트림을 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림으로 분할하기 위한 수단―상기 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림은 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 우수 개의 심볼들만을 포함하며, 상기 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림은 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 기수 개의 심볼들만을 포함함―과,
    상기 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림을 더 처리하기 위한 수단과,
    상기 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림을 더 처리하기 위한 수단과,
    상기 더 처리된 제 1 OFDM 심볼 서브 스트림을 송신하기 위한 수단과,
    상기 더 처리된 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림을 송신하기 위한 수단을 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 스트림은 중첩하지 않는 주파수들을 통해 송신되는
    다이버시티 송신기.
  7. 무선 통신 시스템 내의 송신 노드로부터의 입력 심볼 스트림을 송신하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 입력 데이터 비트 스트림을 수신하는 단계와,
    (b) 상기 수신된 입력 데이터 비트 스트림을 우수 및 기수 개의 심볼들로 구성된 OFDM 심볼 스트림으로 변환시키는 단계와,
    (c) 상기 OFDM 심볼 스트림을, 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 우수개의 심볼들만을 포함하는 제 1 심볼 서브 스트림과 상기 OFDM 심볼 스트림으로부터 단지 기수 개의 심볼들만을 포함하는 제 2 심볼 서브 스트림으로 분할하는 단계와,
    (d) 상기 제 1 심볼 서브 스트림을 제 1 처리 블럭으로 처리하여 제 1 처리된 심볼 서브 스트림을 출력하는 단계와,
    (e) 상기 제 2 심볼 서브 스트림을 제 2 처리 블럭으로 처리하여 제 2 처리된 심볼 서브 스트림을 출력하는 단계와,
    (f) 상기 제 1 처리된 심볼 서브 스트림을 제 1 다이버시티 안테나로부터 송신하는 단계와,
    (g) 상기 제 2 처리된 심볼 서브 스트림을 제 2 다이버시티 안테나로부터 송신하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 OFDM 심볼 서브 스트림은 중첩하지 않는 주파수들을 통해 송신되는
    무선 통신 시스템 내의 송신 노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 (f) 및 (g)는 서로 독립적으로 수행되는 무선 통신 시스템 내의 송신 노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 심볼 스트림을 처리하는 단계는
    (a) 상기 제 1 심볼 서브 스트림에 대해 시리얼 대 패러렐 컨버전을 수행하는 단계와,
    (b) 단계 (a)로부터의 출력에 대해 역 퓨리에 변환(IFFT)을 수행하는 단계와,
    (c) 상기 단계 (b)로부터의 출력에 대해 GI 가산을 수행하는 단계와,
    (d) 단계 (c)로부터의 출력에 대해 심볼 파형 성형을 수행하는 단계와,
    (e) 단계 (d)로부터의 출력을 변조하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 시스템 내의 송신 노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 심볼 스트림을 처리하는 단계는
    (a) 상기 제 2 심볼 서브 스트림에 대해 시리얼 대 패러렐 컨버전을 수행하는 단계와,
    (b) 단계 (a)로부터의 출력에 대해 역 퓨리에 변환(IFFT)을 수행하는 단계와,
    (c) 상기 단계 (b)로부터의 출력에 대해 GI 가산을 수행하는 단계와,
    (d) 단계 (c)로부터의 출력에 대해 심볼 파형 성형을 수행하는 단계와,
    (e) 단계 (d)로부터의 출력을 변조하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 시스템 내의 송신 노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법.
KR1020057010579A 2002-12-12 2003-12-08 다이버시티 송신기 및 무선 통신 시스템에서 송신노드로부터의 입력 심볼 스트림 송신 방법 KR20050089818A (ko)

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