KR20060066768A - Apparatus and method for supporting multiple users in broadband wireless communication system using mimo - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 다중 사용자를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 송신기는, 미리 결정된 기준에 따라 사용자별로 다중 안테나 방식을 결정하는 제어기와, 송신할 사용자 데이터를 상기 제어기의 제어하에 해당 다중 안테나 방식으로 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하는 다중 송신 부호기와, 상기 복수의 안테나 신호들 각각을 역 고속 푸리에 변환하기 위한 복수의 OFDM변조기들과, 상기 복수의 OFDM변조기들의 출력들 각각을 RF(Radio Frequency)변조하여 대응되는 송신안테나로 출력하기 위한 복수의 무선주파수처리기들을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명은 각 사용자의 환경이나 사용자별 요구사항에 따라 최대의 전송률과 최소의 오류 확률을 가질 수 있는 보다 효율적인 통신 시스템을 구축할 수 있는 이점이 있다.
The present invention relates to an apparatus and method for supporting multiple users in a broadband wireless communication system using multiple transmit and receive antennas. A transmitter according to the present invention includes a controller for determining a multi-antenna scheme for each user according to a predetermined criterion, and a multi-transmitter encoder for generating a plurality of antenna signals by encoding user data to be transmitted in a corresponding multi-antenna scheme under the control of the controller. And a plurality of OFDM modulators for inverse fast Fourier transform each of the plurality of antenna signals, and a plurality of OFDM modulators for outputting each of the outputs of the plurality of OFDM modulators to a corresponding transmission antenna. And radio frequency processors. As described above, the present invention has the advantage of constructing a more efficient communication system capable of having the maximum transmission rate and the minimum error probability according to the environment of each user or the requirements of each user.

다중 송수신 안테나 시스템, OFDMA, 다이버시티, 공간 다중화, 다중 사용자Multiple transmit / receive antenna system, OFDMA, diversity, spatial multiplexing, multi-user

Description

다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 다중 사용자를 지원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING MULTIPLE USERS IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING MIMO} Apparatus and method for supporting multiple users in a broadband wireless communication system using multiple transmit and receive antennas {APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING MULTIPLE USERS IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING MIMO}             

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 송신기의 구성을 보여주는 도면.1 is a block diagram of a transmitter in a MIMO-OFDMA communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 구성에서 다중 송신 부호기의 동작을 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining the operation of a multiplex encoder in the configuration of FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 수신기의 구성을 보여주는 도면.3 is a block diagram of a receiver in a MIMO-OFDMA communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 송신기의 송신 절차를 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating a transmission procedure of a transmitter in a MIMO-OFDMA communication system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 수신기의 수신 절차를 도시하는 도면.
5 is a diagram illustrating a reception procedure of a receiver in a MIMO-OFDMA communication system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 광대역 무선통신시스템에 관한 것으로, 특히 MIMO-OFDMA(Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신시스템에서 다중 사용자를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wideband wireless communication system, and more particularly, to an apparatus and method for supporting multiple users in a multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiple access (MIMO-OFDMA) communication system.

일반적으로, 다수의 안테나를 사용하는 방식(다중 안테나 방식)은 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫 번째는 데이터의 신뢰도를 증가시키기 위한 방식이며, 두 번째는 데이터의 전송률을 증가시키는 방식이다. 그러므로 채널 상황이 좋은 경우에는 전송률을 증가시키는 방식을 사용하며, 채널 상황이 좋지 않는 경우에는 데이터의 신뢰도를 증가시키는 방식을 사용함으로써 보다 높은 신뢰도와 데이터 전송률을 얻을 수 있다. 즉, 다중 사용자를 지원하는 OFDMA 시스템에서는 각 사용자의 위치에 따라 채널 상태가 다르므로 사용자의 위치에 따라 요구하는 전송 방식이 다름은 자명하다.In general, a method using multiple antennas (multi-antenna method) can be broadly classified into two types. The first is to increase the reliability of the data, and the second is to increase the data rate. Therefore, when the channel condition is good, a method of increasing the transmission rate is used, and when the channel condition is bad, a higher reliability and data rate can be obtained by using a method of increasing the reliability of the data. That is, in an OFDMA system supporting multiple users, the channel state is different according to the location of each user, so it is obvious that the required transmission scheme is different according to the location of the user.

또한, 각 사용자에 따라서 전송률을 증가시키는 것을 요구하거나 데이터의 신뢰도를 증가시키는 것을 요구할 수가 있다. 예를들어, 음성위주의 사용자는 낮은 데이터 오율을 요구하며 데이터 통신을 많이 사용하는 사용자는 높은 데이터 전송률을 요구할 수 있다. In addition, each user may be required to increase the transmission rate or to increase the reliability of the data. For example, a voice-intensive user may require a low data error rate and a user who uses a lot of data communication may require a high data rate.

그러므로, 다중 안테나 방식을 사용자의 상황에 따라 변동하여 사용하는 것이 각 사용자의 요구를 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송률과 데이터의 신뢰도를 증가 수 있는 방법임은 자명하다.Therefore, it is obvious that the use of the multi-antenna scheme in accordance with the user's situation can not only satisfy the needs of each user, but also increase the data rate and reliability of the data.

그러므로 다수의 사용자가 각자 요구하는 사항에 맞게 다중 안테나 방식을 지원하는 방법은 향후 통신 시스템에서 중요한 사안이라 할 수 있다. Therefore, how to support the multi-antenna method to meet the needs of multiple users is an important issue in future communication systems.                         

상기 다수의 안테나를 사용하는 방식은 한정된 무선 자원(radio resource)을 이용하여 최대 전송률(data rate)과 최소 오류 비율(error rate) 등과 같은 고속의 신뢰도를 갖는 통신 시스템을 구축하기 위하여 연구되어 왔다. 이러한 다수의 안테나를 이용하는 방식을 시공간 프로세싱(space time processing) 이라고 한다. 이하 상기 시공간 프로세싱에 대하여 설명하기로 한다.The method of using the plurality of antennas has been studied to build a high-speed communication system such as a maximum data rate and a minimum error rate by using a limited radio resource. This method using multiple antennas is called space time processing. Hereinafter, the space-time processing will be described.

상기 시공간 프로세싱 방식은 무선 환경에서의 신호 손실과 예측이 어려운 채널 상태 등과 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발되었다. 1960년대 등장한 빔 형성 알고리즘은 현재 시스템에서도 하향 링크(downlink)와 상향 링크(uplink)에서 안테나 이득(antenna gain)을 높이고, 셀 용량(cell capacity)을 증가시키기 위한 목적으로 활발히 연구되고 있다. 한편, 1997년 Tarokh 등에 의해 제안된 시공간 부호(STC : Space Time Coding) 방식은 송신 안테나 개수와 수신 안테나 개수의 곱에 비례하는 다이버시티 효과를 얻을 수 있는 방식으로 유명하다.The space-time processing scheme has been developed to solve problems such as signal loss and unpredictable channel conditions in a wireless environment. The beamforming algorithm introduced in the 1960s has been actively studied in the current system for the purpose of increasing antenna gain and increasing cell capacity in downlink and uplink. Meanwhile, the Space Time Coding (STC) scheme proposed by Tarokh et al. In 1997 is famous for a diversity effect that is proportional to the product of the number of transmit antennas and the number of receive antennas.

상기한 바와 같이, 다수의 안테나를 사용하여 수신 성능을 향상시키고자 하는 방법 이외에, 전송률을 증가시키고자 하는 측면에서의 연구 역시 활발하게 진행되고 있다. 상기 전송률을 증가시키는 대표적인 방법이 공간 다중화(spatial multiplexing) 방식이다. 상기 공간 다중화 방식은 다수개의 송신 안테나들을 구비하여, 다수의 송신 안테나들 각각에 서로 다른 정보 데이터를 송신하도록 하는 방식이다. Teleta 등의 연구 결과 상기 공간 다중화 방식을 적용할 경우, 단일 입력 단일 출력(SISO: Single Input Single Output) 방식에 비하여 송신 안테나들의 개수만큼 용량이 증가함을 알 수 있다. 이런 용량 증가는 고속 데이터 전송이 필수적 인 시스템에서는 중요한 요소로 작용하게 된다.As described above, in addition to a method of improving reception performance using a plurality of antennas, researches in terms of increasing a transmission rate have also been actively conducted. A typical method of increasing the transmission rate is spatial multiplexing. The spatial multiplexing scheme includes a plurality of transmit antennas to transmit different information data to each of the plurality of transmit antennas. As a result of the research of Teleta et al., It can be seen that when the spatial multiplexing scheme is applied, the capacity is increased by the number of transmitting antennas as compared with the Single Input Single Output (SISO) scheme. This increase in capacity becomes an important factor in systems where high speed data transfer is essential.

상술한 시공간 부호화 방법과 공간 다중화 방법은 각각 다이버시티 효과와 전송률(transmit rate)을 최대화시키고자 한다. 이러한 두 개의 목적을 중첩시킨 방법중의 하나가 2 계층 공간 다중화(2 layered SM(Spatial Multiplexing, 이하 '2 layered SM'라 칭한다) 방식이다. 예를 들어, 4개의 송신 안테나와 2개의 송신 안테나를 사용하는 시스템에서, 상기 2개의 송신 안테나를 사용하는 STBC 블록 2개를 연결시킨 방법이 존재한다. 이 경우 전송률은 4개의 안테나를 사용하는 STBC 방식에 비하여 전송률이 증가하며, 4개의 안테나를 사용하는 공간 다중화 방법에 비하여 오율이 낮아지는 장점을 가진다.The above-described space-time coding method and spatial multiplexing method try to maximize diversity effect and transmission rate, respectively. One method of superimposing these two objectives is two-layer spatial multiplexing (hereinafter referred to as 'two layered SM'). For example, four transmit antennas and two transmit antennas may be used. In the present system, there is a method in which two STBC blocks using the two transmission antennas are connected, in which case the transmission rate is increased compared to the STBC method using four antennas, and the four antennas are used. Compared with the spatial multiplexing method, the error rate is lowered.

이상 살펴본 바와 같이, 다양한 다중 안테나 방식(또는 MIMO 방식)들이 존재한다. 따라서, 각 사용자의 요구에 따라서 상기 다양한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식들중 하나를 할당하여 주는 것이 필요하다.As described above, various multiple antenna schemes (or MIMO schemes) exist. Accordingly, it is necessary to allocate one of the various MIMO schemes according to the needs of each user.

한편, 이동통신시스템에서 고속의 데이터 전송을 용이하게 하기 위하여 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Meanwhile, in order to facilitate high-speed data transmission in a mobile communication system, research on an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) method has been actively conducted.

상기 OFDM 시스템을 사용하면서 다중 사용자를 지원하기 위한 방식에는 OFDMA(Orthogonal frequency division multiple access)방식이 있다. OFDMA 방식은 일반적인 OFDM 시스템과 주파수 다중 접속 방식(FDMA : Frequency Division Multiple Access)을 결합한 것으로, OFDM 방식 보다도 많은 수의 부반송파를 사용하며 복수의 부반송파들로 구성된 부채널(subchannel) 단위로 사용자에게 자원을 할당하는 방식이다.There is an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) scheme for supporting multiple users while using the OFDM system. OFDMA is a combination of a general OFDM system and Frequency Division Multiple Access (FDMA). It uses a larger number of subcarriers than the OFDM method and allocates resources to users in subchannel units composed of a plurality of subcarriers. Assignment method.

상기 OFDMA 시스템에 MIMO 방식을 적용할 경우, 종래기술에 따르면, 모든 사용자에 대하여 동일한 MIMO 방식을 사용하고 있다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이, 각 사용자별로 요구하는 MIMO 방식이 다를 수 있으므로 한 OFDMA 심볼에 할당된 사용자들에 대하여 동일한 MIMO 방식을 사용하는 것은 불필요한 자원 낭비를 초래할수 있다. 예를들어, 고속의 데이터 전송률을 요구하는 사용자의 데이터와 낮은 데이터 오율을 요구하는 사용자의 데이터가 동일한 OFDM 심볼을 통해 다이버시티 방식(또는 시공간 부호 방식)으로 전송될 경우, 고속의 데이터 전송률을 요구하는 사용자는 자신이 원하는 서비스를 제공받을 수 없다. 반대로, 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 방식으로 전송될 경우, 낮은 데이터 오율을 요구하는 사용자는 자신의 원하는 서비스를 제공받을 수 없는 문제점이 있다.
When the MIMO scheme is applied to the OFDMA system, according to the related art, the same MIMO scheme is used for all users. However, as mentioned above, since the required MIMO scheme may be different for each user, using the same MIMO scheme for users allocated to one OFDMA symbol may cause unnecessary resource waste. For example, if a user's data requiring a high data rate and a user's data requiring a low data error rate are transmitted in a diversity scheme (or space-time code scheme) through the same OFDM symbol, a high data rate is required. A user who does not receive the desired service. On the contrary, when transmitted in a spatial multiplexing scheme, a user who requires a low data error rate cannot receive his / her desired service.

따라서 본 발명의 목적은 다중 송수신 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 사용자별로 다중 안테나 방식(MIMO 방식)을 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling a multiple antenna scheme (MIMO scheme) for each user in a mobile communication system using multiple transmit / receive antennas.

본 발명의 다른 목적은 MIMO-OFDAM(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신시스템에서 다중 사용자를 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for supporting multiple users in a multiple input multiple output (orthogonal frequency division multiple access) communication system.

본 발명의 또 다른 목적은 MIMO-OFDMA 이동통신시스템에서 하나의 OFDM 심볼 을 통해 전송되는 복수의 사용자 데이터들에 대해 서로 다른 다중 안테나 방식을 적용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for applying different multi-antenna schemes to a plurality of user data transmitted through one OFDM symbol in a MIMO-OFDMA mobile communication system.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 송신기 장치는, 미리 결정된 기준에 따라 사용자별로 다중 안테나 방식을 결정하는 제어기와, 송신할 사용자 데이터를 상기 제어기의 제어하에 해당 다중 안테나 방식으로 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하는 다중 송신 부호기와, 상기 복수의 안테나 신호들 각각을 역 고속 푸리에 변환하기 위한 복수의 OFDM변조기들과, 상기 복수의 OFDM변조기들의 출력들 각각을 RF(Radio Frequency)변조하여 대응되는 송신안테나로 출력하기 위한 복수의 무선주파수처리기들을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above objects, in a broadband wireless communication system using a multiple transmit and receive antenna, a transmitter device includes a controller for determining a multi-antenna scheme for each user according to a predetermined criterion, and user data to be transmitted. A multiplex encoder for generating a plurality of antenna signals by encoding a multi-antenna method under the control of the controller, a plurality of OFDM modulators for inverse fast Fourier transform each of the plurality of antenna signals, and the plurality of OFDM signals And a plurality of radio frequency processors for outputting each of the outputs of the modulators to a corresponding transmission antenna by modulating Radio Frequency (RF).

본 발명의 제2견지에 따르면, 다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 송신기 장치는, 미리 결정된 기준에 따라 사용자별로 다중 안테나 방식을 결정하는 제어기와, 입력되는 사용자 데이터를 상기 제어기의 제어하에 해당 다중 안테나 방식으로 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하고 상기 복수의 안테나 신호들을 서로 다른 OFDM변조기로 출력하기 위한 복수의 다중 송신 부호기들과, 송신 안테나 개수에 대응되며, 상기 복수의 다중 송신 부호기들로부터 입력되는 해당 안테나 신호들을 역 고속 푸리에 변환하여 출력하는 복수의 OFDM변조기들과, 상기 복수의 OFDM변조기들의 출력들 각각을 RF(Radio Frequency)변조하여 대응되는 송신안테나로 출력하기 위한 복수의 무선주파수처리기들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to a second aspect of the present invention, a transmitter apparatus in a broadband wireless communication system using multiple transmit / receive antennas includes a controller for determining a multiple antenna scheme for each user according to a predetermined criterion, and input user data under the control of the controller. A plurality of multiple transmit encoders for generating a plurality of antenna signals by encoding by the corresponding multi-antenna scheme and outputting the plurality of antenna signals to different OFDM modulators, and the number of transmit antennas, and the plurality of multiple transmit encoders A plurality of OFDM modulators for inverse fast Fourier transforming and outputting corresponding antenna signals from the plurality of radio signals, and a plurality of radio frequencies for outputting each of the outputs of the plurality of OFDM modulators to a corresponding transmission antenna It characterized in that it comprises a processor.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하 설명되는 본 발명은 MIMO-OFDMA(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신시스템에서 사용자별로 다중 안테나 방식(MIMO 방식)을 제어하기 위한 방안을 제안한다.The present invention described below proposes a method for controlling a multiple antenna scheme (MIMO scheme) for each user in a multiple input multiple output (orthogonal frequency division multiple access) communication system.

이하 본 발명은 4세대(4G: 4th Generation) 통신 시스템에서 주요하게 적용될 것으로 판단되는 4개의 송신 안테나들을 구비한 송신기와 2개의 수신 안테나들을 구비한 수신기로 구성된 통신 시스템 및 4개의 송신 안테나들을 구비한 송신기와 4개의 수신 안테나들을 구비한 수신기로 구성된 통신 시스템을 예로들어 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention is a communication system consisting of a transmitter having four transmit antennas and a receiver having two receive antennas and a four transmit antennas, which are considered to be mainly applied in a 4th generation (4G) communication system. A communication system consisting of a transmitter and a receiver having four receive antennas will be described as an example.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 송신기의 구성을 보여주고 있다. 이하 송신안테나가 4개인 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 1 illustrates a configuration of a transmitter in a MIMO-OFDMA communication system according to an embodiment of the present invention. In the following description, it is assumed that there are four transmission antennas.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송신기는, n명의 사용자에 따른 n개의 부호기들(100a 내지 100n), n개의 변조기들(102a 내지 102n), n개의 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n), 4개의 송신 안테나에 따른 4개의 부채널 할당기들(106a 내지 106d), 4개의 IFFT연산기들(108a 내지 108d), 4개의 병렬/직렬 변환기들(110a 내지 110d), 4개의 무선 주파수 처리기들(112a 내지 112d), 4개의 송신 안테나들(114a 내지 114d) 및 제어기(116)를 포함하여 구성된다.As shown, the transmitter according to the present invention includes n coders 100a to 100n, n modulators 102a to 102n, n multiple transmit coders 104a to 104n, 4 according to n users. Four subchannel allocators 106a through 106d, four IFFT operators 108a through 108d, four parallel / serial converters 110a through 110d, four radio frequency processors 112a To 112d), four transmit antennas 114a to 114d, and a controller 116.

도 1을 참조하면, 우선, 제어기(116)는 미리 결정된 기준(예 : 피드백정보(채널정보), 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 등)에 근거해서 각 사용자에게 할당할 다중 안테나 방식(MIMO 방식) 및 부채널(Subchannel)을 결정하고, 상기 결정된 다중 안테나 방식 및 부채널에 따라서 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n)과 부채널 할당기들(106a 내지 106d)을 제어한다. 또한, 상기 제어기(116)는 상기 결정된 다중 안테나 방식 및 부채널 정보를 제어메시지(예 : Wibro의 경우 MAP 메시지)를 통해 해당 사용자(수신기)로 전송한다. Referring to FIG. 1, first, the controller 116 assigns multiple antennas to each user based on predetermined criteria (for example, feedback information (channel information), service type, a predetermined grade by a service provider, a user's request, etc.). A scheme (MIMO scheme) and a subchannel are determined, and the multiple transmit encoders 104a to 104n and the subchannel allocators 106a to 106d are controlled according to the determined multiple antenna scheme and the subchannel. In addition, the controller 116 transmits the determined multi-antenna scheme and subchannel information to a corresponding user (receiver) through a control message (eg, a MAP message in the case of Wibro).

복수의 부호기들(100a 내지 100d) 각각은 입력되는 사용자 데이터를 소정 부호율로 부호화하여 부호화 데이터(coded data)를 대응되는 변조기로 출력한다. 이때 부호기로 입력되는 정보어의 길이가 k이고, 해당 부호율이 R이라고 하면, 상기 부호기에서 출력되는 부호어의 길이는 이다. 예를들어, 상기 부호기들(100a 내지 100n)은 길쌈부호기(convolutional coder), 터보부호기(Turbo coder), LDPC(Low Density Parity Check) 부호기 등으로 구성될 수 있다. Each of the plurality of encoders 100a to 100d encodes input user data at a predetermined code rate and outputs coded data to a corresponding modulator. If the length of the information word input to the encoder is k and the code rate is R, then the length of the code word output from the encoder is. For example, the encoders 100a to 100n may include a convolutional coder, a turbo coder, a low density parity check (LDPC) coder, and the like.

복수의 변조기들(102a 내지 102n) 각각은 해당 부호기로부터의 데이터를 소정 변조 방식(또는 사상 방식)에 따라 신호 사상(mapping)하여 대응되는 다중 송신 부호기로 출력한다. 예를 들어, 상기 변조 방식은 1개의 비트(s=1)를 하나의 복소 신호(신호점)에 사상하는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), 2개의 비트(s=2)를 하나의 복소 신호에 사상하는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 3개의 비트 (s=3)를 하나의 복소 신호에 사상하는 8QAM(8ary Quadrature Amplitude Modulation), 4개의 비트(s=4)를 하나의 복소 신호에 사상하는 16QAM 등을 사용할수 있다. Each of the plurality of modulators 102a to 102n maps data from the corresponding encoder according to a predetermined modulation scheme (or mapping scheme) and outputs the data to the corresponding multiplex encoder. For example, the modulation scheme includes binary phase shift keying (BPSK), which maps one bit (s = 1) to one complex signal (signal point), and two bits (s = 2) to one complex signal. Mapping Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), 8ary Quadrature Amplitude Modulation (8QAM) that maps 3 bits (s = 3) to one complex signal, and 4 bits (s = 4) to map one complex signal 16QAM can be used.

복수의 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n) 각각은 해당 변조기로부터의 변조 데이터를 상기 제어기(116)의 제어에 따라 해당 다중 안테나 방식에 의해 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하고, 복수의 안테나 신호들의 각각을 대응되는 부채널 할당기로 출력한다. 도 1과 같이 4개의 송신 안테나를 사용할 경우, 상기 다중 송신 부호기들(104a 내지 104d) 각각은 4개의 안테나 신호들을 생성하고, 상기 생성된 4개의 안테나 신호들의 각각을 대응되는 부채널 할당기로 출력한다. 예를들어, 상기 다중 안테나 방식은, 앞서 설명한 바와 같이, 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 방식, 시공간 부호화(STC : Space Time Coding) 방식, 2계층 공간 다중화(2 layered SM) 방식 등이 될 수 있다. 상기 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n)의 동작은 이후 도 2의 참조와 함께 상세히 설명하기로 한다. Each of the plurality of multiple transmit encoders 104a to 104n encodes the modulated data from the corresponding modulator according to the control of the controller 116 to generate a plurality of antenna signals, and generates a plurality of antenna signals. Output each to the corresponding subchannel allocator. When four transmit antennas are used as shown in FIG. 1, each of the multiple transmit encoders 104a to 104d generates four antenna signals and outputs each of the generated four antenna signals to a corresponding subchannel allocator. . For example, as described above, the multiple antenna scheme may be a spatial multiplexing scheme, a space time coding scheme, a two layered SM scheme, or the like. Operation of the multiplex encoders 104a to 104n will be described in detail later with reference to FIG. 2.

제1부채널 할당기(106a)는 상기 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n)로부터 수신되는 제1안테나 신호들을 상기 제어기(116)의 제어하에 해당 부채널에 할당하여 출력한다. 여기서, 부채널에 할당한다는 것은 IFFT연산기의 해당 입력들로 제공하는 것을 의미한다. 한편, 제2부채널 할당기(106b)는 상기 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n)로부터 수신되는 제2안테나 신호들을 상기 제어기(116)의 제어하에 부채널에 할당하여 출력한다. 제3부채널 할당기(106c)는 상기 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n)로부터의 제3안테나 신호들을 상기 제어기(116)의 제어하에 부 채널에 할당하여 출력한다. 제4부채널 할당기(106d)는 상기 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n)로부터의 제4안테나 신호들을 상기 제어기(116)의 제어하에 부채널에 할당하여 출력한다.The first subchannel allocator 106a allocates and outputs first antenna signals received from the multiplex encoders 104a to 104n to the corresponding subchannel under the control of the controller 116. Here, assigning to a subchannel means providing to corresponding inputs of an IFFT operator. Meanwhile, the second subchannel allocator 106b allocates and outputs second antenna signals received from the multiplex encoders 104a to 104n to the subchannel under the control of the controller 116. The third subchannel allocator 106c allocates and outputs the third antenna signals from the multiplex encoders 104a to 104n to the subchannel under the control of the controller 116. The fourth subchannel allocator 106d allocates and outputs fourth antenna signals from the multiplex encoders 104a to 104n to the subchannel under the control of the controller 116.

복수의 IFFT연산기들(108a 내지 108d) 각각은 해당 부채널 할당기로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 대응되는 병렬/직렬 변환기로 출력한다. 병렬/직렬 변환기들(110a 내지 110d) 각각은 해당 IFFT연산기로부터 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 대응되는 무선주파수처리기로 출력한다.Each of the plurality of IFFT operators 108a through 108d converts the data from the corresponding subchannel allocator to inverse fast Fourier transform and outputs the corresponding parallel / serial converter. Each of the parallel / serial converters 110a to 110d converts the parallel data input from the corresponding IFFT operator into serial data and outputs the serial data to the corresponding radio frequency processor.

복수의 무선주파수 처리기들(112a 내지 112d) 각각은 해당 병렬/직렬 변화기로부터의 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency)처리하여 대응되는 안테나로 출력한다. 여기서, 상기 무선주파수처리기들(112a 내지 112d)은 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함한다. Each of the plurality of radio frequency processors 112a to 112d converts data from the parallel / serial changer into an analog signal, and outputs the analog signal to a corresponding antenna by RF processing. Here, the radio frequency processors 112a to 112d include components such as a filter and a front end unit.

복수의 안테나들(114a 내지 114d) 각각은 해당 무선주파수처리기로부터의 신호를 공기중의 전자기파로 복사(radiation)시킨다. 즉, 제1무선주파수처리기(112a)에서 출력되는 신호는 제1송신 안테나(114a)를 통해서 송신되고, 제2무선주파수 처리기(112b)에서 출력되는 신호는 제2송신 안테나(114b)를 통해서 송신되며, 제3무선주파수 처리기(112c)에서 출력되는 신호는 제3송신 안테나(114c)를 통해 송신되고, 제4무선주파수 처리기(112d)에서 출력되는 신호는 제4송신 안테나(114d)를 통해서 송신된다.
Each of the plurality of antennas 114a to 114d radiates a signal from the radio frequency processor to electromagnetic waves in the air. That is, the signal output from the first radio frequency processor 112a is transmitted through the first transmit antenna 114a, and the signal output from the second radio frequency processor 112b is transmitted through the second transmit antenna 114b. The signal output from the third radio frequency processor 112c is transmitted through the third transmit antenna 114c, and the signal output from the fourth radio frequency processor 112d is transmitted through the fourth transmit antenna 114d. do.

도 2는 도 1의 구성에서 상기 다중 송신 부호기들(104a 내지 104n)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 2a는 STBC(Space Time Block Coding) 방식을 사용하는 다중 송신 부호기의 구성을 보여주고, 도 2b는 2계층 공간 다중화(2 layered Spatial Multiplexing) 방식을 사용하는 다중 송신 부호기의 구성을 보여주며, 도 2c는 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 방식을 사용하는 다중 송신 부호기의 구성을 보여준다. 여기서, 다중 송신 부호기(104a)는 STBC 방식으로 동작하고, 다중 송신 부호기(104b)는 2계층 공간 다중화 방식으로 동작하며, 다중 송신 부호기(104n)는 공간 다중화 방식으로 동작하는 것으로 가정하기로 한다. FIG. 2 is a diagram for describing an operation of the multiplex encoders 104a to 104n in the configuration of FIG. 1. In particular, FIG. 2A illustrates a configuration of a multiplex coder using a Space Time Block Coding (STBC) scheme, and FIG. 2B illustrates a configuration of a multiplex coder using a two layered spatial multiplexing scheme. 2C shows the configuration of a multiplex coder using a spatial multiplexing scheme. Here, it is assumed that the multiplex coder 104a operates in the STBC scheme, the multiplex coder 104b operates in the two-layer spatial multiplexing scheme, and the multiplex coder 104n operates in the spatial multiplexing scheme.

먼저 도 2a를 참조하면, 상기 도 1의 다중 송신 부호기(104a)가 STBC 방식으로 동작하기 위해서는 STBC부호화기(202)가 필요하다. 상기 도 1의 변조기(102a)에서 출력되는 변조 데이터는 STBC 부호화기(202)에 입력된다. 상기 STBC 부호화기(202)는 상기 변조기(102a)로부터 입력되는 4개의 데이터가 4개의 시간구간(time interval)동안 4개의 안테나들로 전송될 수 있도록 부호화하여 출력한다. 그러나 본 발명은 OFDMA 시스템을 가정하였기 때문에, 하나의 안테나 신호를 구성하는 4개의 데이터가 4개의 시간구간동안 전송되는 것이 아니라, 소정 인접한 4개의 부반송파들을 이용해 전송되거나 2개의 시간구간과 2개의 부반송파들을 이용해 전송될 수 있다. 이러한 맥락에서, 상기 STBC부호화기를 다른 용어로 상기 SFBC(Space Frequency Block Coding)부호화기로 칭하기로 한다. First, referring to FIG. 2A, an STBC encoder 202 is required for the multiplex encoder 104a of FIG. 1 to operate in the STBC scheme. The modulated data output from the modulator 102a of FIG. 1 is input to the STBC encoder 202. The STBC encoder 202 encodes and outputs four data input from the modulator 102a to be transmitted to four antennas for four time intervals. However, since the present invention assumes an OFDMA system, four data constituting one antenna signal are not transmitted for four time periods, but are transmitted using four adjacent subcarriers or two time periods and two subcarriers. Can be sent. In this context, the STBC encoder will be referred to as the Space Frequency Block Coding (SFBC) encoder in other terms.

다음으로 도 2b를 참조하면, 다중 송신 부호기(104b)가 2계층 공간 다중화 방식으로 동작하기 위해서는 직렬/병렬 변환기(206)와 2개의 STBC부호화기들 (208,210)이 필요하다. 상기 직렬/병렬 변환기(206)는 상기 도 1의 해당 변조기(102b)로부터의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환해서 STBC 부호화기들(208,210)로 출력한다. 즉, 변조기(102b)의 홀수 번째 출력 신호는 첫 번째 STBC 부호화기(208)로 출력하고, 짝수 번째 출력 신호는 두 번째 STBC 부호화기(210)로 출력한다. 그러면, 상기 STBC 부호화기들(208,210) 각각은 2개의 입력 데이터가 2개의 시간구간(time interval)동안 2개의 안테나들로 전송될수 있도록 부호화하여 출력한다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 OFDMA 시스템을 가정하였기 때문에, 하나의 안테나 신호를 구성하는 2개의 데이터가 2개의 시간구간동안 전송되는 것이 아니라, 소정 인접한 2개의 부반송파들을 이용해 전송되거나 2개의 시간구간과 1개의 부반송파를 이용해 전송될 수 있다. 이러한 맥락에서, 상기 STBC 부호화기를 다른 용어로 SFBC 부호화기로 칭하기로 한다.Next, referring to FIG. 2B, a serial / parallel converter 206 and two STBC encoders 208 and 210 are required for the multiplex encoder 104b to operate in a two-layer spatial multiplexing scheme. The serial / parallel converter 206 converts serial data from the corresponding modulator 102b of FIG. 1 into parallel data and outputs the same to the STBC encoders 208 and 210. That is, the odd-numbered output signal of the modulator 102b is output to the first STBC encoder 208, and the even-numbered output signal is output to the second STBC encoder 210. Then, each of the STBC encoders 208 and 210 encodes and outputs two input data so that it can be transmitted to two antennas for two time intervals. However, as described above, since the present invention assumes an OFDMA system, two data constituting one antenna signal are not transmitted for two time intervals, but are transmitted using two adjacent subcarriers or two time intervals. And one subcarrier may be transmitted. In this context, the STBC coder will be referred to as SFBC coder in other terms.

다음으로 도 2c를 참조하면, 다중 송신 부호기(104n)가 공간 다중화(SM : Spatial Multiplexing) 방식으로 동작하기 위해서는 직렬/병렬 변환기(214)가 필요하다. 상기 직렬/병렬 변환기(214)는 상기 도 1의 해당 변조기(102n)로부터의 직렬 데이터를 병렬로 변환해서 4개의 안테나들로 출력한다. 즉, 입력되는 4개의 데이터들이 1 개의 시간구간 동안 각각 서로 다른 안테나로 전송 될 수 있도록 한다.
Next, referring to FIG. 2C, a serial / parallel converter 214 is required for the multiplex encoder 104n to operate in a spatial multiplexing (SM) scheme. The serial / parallel converter 214 converts the serial data from the corresponding modulator 102n of FIG. 1 in parallel and outputs it to four antennas. That is, four input data can be transmitted to different antennas for one time period.

여기서, 송신 안테나의 개수가 4개라 가정할 때 각 다중 안테나 방식의 특성을 살펴보면 하기 <표 1>과 같다.Here, assuming that the number of transmitting antennas is four, the characteristics of each of the multiple antenna schemes are shown in Table 1 below.

SFBC 방식SFBC method 2계층 공간 다중화 방식2-layer spatial multiplexing 공간 다중화 방식Spatial multiplexing 전송률Transfer rate 1One 22 44 다이버시티 이득Diversity Gain 44 22 없음none

상기 <표 1>에서 알수 있듯이, 상기 SFBC 방식은 전송률이 다른 방식들에 비해 떨어지지만 다이버시티 이득이 높음을 알 수 있다. 반면, 상기 공간 다중화 방식은 전송률은 다른 방식들에 비해 높지만 다이버시티 이득이 없음을 알 수 있다. 따라서, 고속의 데이터 전송률을 요구하는 사용자에게는 공간 다중화 방식을 할당하게 되고, 낮은 데이터 오율을 요구하는 사용자에게는 SFBC 방식을 할당하게 된다. 본 발명은 상술한 3가지 다중 안테나 방식들을 예를들어 설명하고 있지만, 이 외에 다른 다양한 다중 안테나 방식들이 사용될수 있음은 자명하다 할 것이다.
As can be seen from Table 1, the SFBC scheme has a lower diversity gain than other schemes. On the other hand, the spatial multiplexing scheme is higher than other schemes, but there is no diversity gain. Therefore, a spatial multiplexing scheme is allocated to a user requiring a high data rate, and a SFBC scheme is allocated to a user requiring a low data error rate. Although the present invention has described the three multi-antenna schemes described above by way of example, it will be apparent that various other multi-antenna schemes can be used.

그러면, 이하에서 상기 송신기에 대응하는 수신기의 구성을 살펴보기로 한다.Next, a configuration of a receiver corresponding to the transmitter will be described below.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 수신기의 구성을 보여주고 있다. 3 shows a configuration of a receiver in a MIMO-OFDMA communication system according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수신기는, 복수의 안테나들(300a 내지 300m), 복수의 무선주파수 처리부들(302a 내지 302m), 복수의 직/병렬 변환기들(304a 내지 304m), 복수의 FFT연산기들(306a 내지 306m), 부채널 선택기(308), 다중 수신 복호기(310), 복조기(312), 복호기(314), 제어메시지 분석기(316) 및 제어기(318)를 포함하여 구성된다.As shown, the receiver according to the present invention includes a plurality of antennas 300a to 300m, a plurality of radio frequency processing units 302a to 302m, a plurality of serial / parallel converters 304a to 304m, and a plurality of FFTs. And arithmetic operators 306a through 306m, subchannel selector 308, multiple receive decoder 310, demodulator 312, decoder 314, control message analyzer 316 and controller 318.

도 3을 참조하면, 먼저 제어메시지 분석기(316)는 송신기로부터 수신되는 제 어메시지(예 : Wibro의 경우 MAP 메시지)를 분석하여 상기 송신기에서 사용한 MIMO 방식과 부채널 정보를 제어기(318)로 제공한다. 상기 제어기(318)는 상기 제어메시지 분석기(316)로부터의 상기 MIMO 방식과 부채널 정보에 근거해서 부채널 선택기(308)와 다중 수신 복호기(310)의 동작을 제어한다.Referring to FIG. 3, first, the control message analyzer 316 analyzes a control message (for example, a MAP message in the case of Wibro) received from a transmitter and provides the controller 318 with the MIMO scheme and subchannel information used by the transmitter. do. The controller 318 controls the operation of the subchannel selector 308 and the multiple receive decoder 310 based on the MIMO scheme and the subchannel information from the control message analyzer 316.

상기 송신기의 복수의 송신 안테나들(114a 내지 114d)을 통해 송신된 신호들은 상기 복수의 수신 안테나들(300a 내지 300m)을 통해 수신되고, 상기 수신된 신호들은 상기 무선주파수 처리부들(302a 내지 302m)로 입력된다. 상기 무선 주파수 처리부들(302a 내지 302m)은 각각 대응되는 수신안테나를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역을 거쳐 기저대역(Baseband) 신호로 다운 컨버팅(down converting)하고, 상기 기저대역 아날로그 신호를 샘플데이터로 변환해서 해당 직렬/병렬 변환기(304a 내지 304m)로 출력한다. Signals transmitted through the plurality of transmit antennas 114a through 114d of the transmitter are received through the plurality of receive antennas 300a through 300m, and the received signals are received by the radio frequency processing units 302a through 302m. Is entered. The radio frequency processors 302a to 302m respectively down convert a signal received through a corresponding reception antenna to a baseband signal through an intermediate frequency (IF) band and the baseband signal. The band analog signal is converted into sample data and output to the serial / parallel converters 304a to 304m.

상기 직렬/병렬 변환기들(304a 내지 304m)은 각각 대응되는 무선주파수 처리부로부터의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 해당 FFT연산기로 출력한다. 상기 FFT연산기들(306a 내지 306m)은 각각 대응되는 직렬/병렬 변환기로부터의 데이터를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 부채널 선택기(308)로 출력한다.The serial / parallel converters 304a to 304m convert serial data from corresponding radio frequency processing units into parallel data and output the same to the corresponding FFT operator. The FFT operators 306a through 306m respectively perform fast Fourier transform (FFT) on the data from the corresponding serial / parallel converter and output them to the subchannel selector 308.

상기 부채널 선택기(308)는 상기 제어기(318)의 제어하에 상기 FFT연산기들(306a 내지 306m)로부터의 신호들에서 실제 데이터가 실린 신호들을 선택하여 출력한다. 다중 수신 복호기(310)는 상기 부채널 선택기(308)로부터의 신호들을 상기 제어기(318)의 제어하에 해당 MIMO 방식에 대응하는 소정 규칙으로 복호화하여 하 나의 안테나 신호를 복조기(312)로 출력한다. 즉, 도 1의 송신기에서 해당 다중 송신 부호기로 입력되는 데이터를 추정해서 출력한다. The subchannel selector 308 selects and outputs signals carrying actual data from the signals from the FFT operators 306a to 306m under the control of the controller 318. The multiplex decoder 310 decodes the signals from the subchannel selector 308 with a predetermined rule corresponding to the MIMO scheme under the control of the controller 318 and outputs one antenna signal to the demodulator 312. That is, the transmitter of FIG. 1 estimates and outputs data input to the multiplex transmitter.

상기 복조기(312)는 다중 수신 복호기(310)로부터의 데이터를 복조해서 복호기(314)로 출력한다. 즉, 상기 복조기(312)는 변조 신호를 구성하는 비트들을 추정하여 출력한다. 상기 복호기(314)는 상기 복조기(312)로부터의 데이터를 복호화하여 출력한다. 즉, 도 1의 송신기에서 해당 부호기로 입력되는 정보비트열(사용자 데이터)을 추정하여 출력한다.
The demodulator 312 demodulates the data from the multiple reception decoder 310 and outputs the demodulated data to the decoder 314. That is, the demodulator 312 estimates and outputs the bits constituting the modulated signal. The decoder 314 decodes and outputs data from the demodulator 312. That is, the transmitter 1 of FIG. 1 estimates and outputs an information bit string (user data) input to the encoder.

그러면, 이하 상기 도 1 내지 도 3의 구성에 근거한 본 발명의 구체적인 동작을 살펴보기로 한다.Next, a detailed operation of the present invention based on the configuration of FIGS. 1 to 3 will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 송신기의 송신 절차를 도시하고 있다. 설명의 편의를 위해, 송신 안테나가 4개이고 하나의 사용자 데이터를 4개의 송신안테나들을 통해 송신하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.4 illustrates a transmission procedure of a transmitter in a MIMO-OFDMA communication system according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, it is assumed that there are four transmitting antennas and one user data is transmitted through four transmitting antennas.

도 4를 참조하면, 우선, 송신기는 400단계에서 송신할 사용자 데이터가 발생했는지 검사한다. 송신할 사용자 데이터가 발생하면, 상기 송신기는 403단계로 진행하여 미리 결정된 기준에 근거해서 다중 안테나 방식과 부채널(subchannel)을 결정한다. Referring to FIG. 4, first, the transmitter checks whether user data to be transmitted has occurred in step 400. When the user data to be transmitted is generated, the transmitter proceeds to step 403 to determine a multi-antenna scheme and a subchannel based on a predetermined criterion.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 미리 결정된 기준은 피드백정보(채널정보), 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 등이 될 수 있다. 일 예로, 피드백 정보에 의해 채널상태가 좋지 않다고 결정되면 상기 다중 안테나 방식을 다 이버시티 이득을 얻기 위한 SFBC(Space Frequency Block Coding) 방식으로 결정하고, 채널상태가 좋다고 판단되면 상기 다중 안테나 방식을 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 방식으로 결정한다. 다른 예로, 음성 위주의 사용자일 경우 다중 안테나 방식을 SFBC(Space Frequency Block Coding) 방식으로 결정하고, 데이터 통신을 많이 사용하는 사용자일 경우 다중 안테나 방식을 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 방식으로 결정한다. As mentioned above, the predetermined criterion may be feedback information (channel information), a service type, a rating predetermined by a service provider, a user request, and the like. For example, if it is determined that the channel state is not good according to the feedback information, the multi-antenna method is determined as a space frequency block coding (SFBC) method for obtaining diversity gain, and if the channel state is determined to be good, the multi-antenna method is determined as a space. Determine by Spatial Multiplexing. As another example, a multi-antenna method may be determined as a space frequency block coding (SFBC) method for a voice-oriented user, and a multi-antenna method may be determined as a spatial multiplexing method for a user who uses a lot of data communication.

이후, 상기 송신기는 405단계에서 상기 사용자 데이터를 해당 부호율로 부호화하여 부호화 데이터(coded data)를 생성하고, 407단계에서 상기 부호화 데이터를 소정 사상 방식에 의해 변조하여 변조 데이터(modulated data)를 생성한다. In step 405, the transmitter encodes the user data at a corresponding code rate to generate coded data, and in step 407, modulate the coded data by a predetermined mapping method to generate modulated data. do.

이후, 상기 송신기는 409단계에서 상기 변조 데이터를 상기 결정된 다중 안테나 방식에 따라 부호화하여 주파수 공간 사상을 수행한다. 이 과정에서 4개의 안테나 신호들이 생성된다. In step 409, the transmitter encodes the modulated data according to the determined multiple antenna scheme to perform frequency space mapping. In this process, four antenna signals are generated.

상기 4개의 안테나 신호들을 생성한후, 상기 송신기는 411단계에서 4개의 안테나 신호들 각각을 상기 결정된 부채널에 할당하여 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하고 상기 역 고속 푸리에 변환된 신호를 직렬로 변환하여 4개의 OFDM 변조 신호들을 생성한다. 여기서, 도 1에서 설명된 바와 같이, 각각의 OFDM 변조 신호에는 다른 다중 안테나 방식을 사용하는 다른 사용자의 데이터도 포함되어 있다.After generating the four antenna signals, the transmitter allocates each of the four antenna signals to the determined subchannel in step 411 to perform an inverse fast Fourier transform (IFFT) and the inverse fast Fourier transform signal. Is converted in series to generate four OFDM modulated signals. Here, as described with reference to FIG. 1, each OFDM modulated signal also includes data of another user using a different multiple antenna scheme.

이후, 상기 송신기는 413단계에서 상기 4개의 OFDM 변조 신호들 각각을 RF(Radio Frequency) 신호로 변조하고, 상기 4개의 RF변조 신호들 각각의 대응되는 송신안테나를 통해 송신한다.
In step 413, the transmitter modulates each of the four OFDM modulated signals into a radio frequency (RF) signal, and transmits each of the four RF modulated signals through a corresponding transmission antenna.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO-OFDMA 통신시스템에서 수신기의 수신 절차를 도시하고 있다.5 illustrates a receiving procedure of a receiver in a MIMO-OFDMA communication system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 먼저 수신기는 501단계에서 송신기로부터 수신되는 제어메시지(예 : Wibro의 경우 MAP 메시지)를 분석하여 송신기에서 사용한 다중 안테나 방식과 부채널을 확인한다.Referring to FIG. 5, first, a receiver analyzes a control message (for example, a MAP message in the case of Wibro) received from a transmitter to identify a multiple antenna scheme and a subchannel used in the transmitter.

이후, 상기 송신기는 503단계에서 적어도 하나의 안테나를 통해 수신되는 신호를 RF(Radio Frequency) 복조하여 기저대역 샘플데이터로 변환한다. 그리고, 상기 송신기는 505단계에서 상기 샘플데이터를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 OFDM복조를 수행한다.In step 503, the transmitter demodulates a signal received through at least one antenna and converts the signal to baseband sample data by RF (Radio Frequency) demodulation. In step 505, the transmitter performs OFDM demodulation by performing Fast Fourier Transform (FFT) on the sample data.

상기 OFDM복조를 수행한후, 상기 송신기는 507단계로 진행하여 상기 OFDM복조된 신호에서 상기 송신기에서 사용한 해당 부채널의 신호들을 추출한다. 그리고 상기 송신기는 509단계에서 상기 추출된 신호들을 상기 송신기에서 사용한 해당 안테나 송신 방식에 대응하는 소정 규칙으로 복호하여 하나의 안테나 신호를 생성한다.After performing the OFDM demodulation, the transmitter proceeds to step 507 to extract signals of the corresponding subchannel used in the transmitter from the OFDM demodulated signal. In operation 509, the transmitter decodes the extracted signals according to a predetermined rule corresponding to the corresponding antenna transmission scheme used by the transmitter to generate one antenna signal.

이후, 상기 송신기는 511단계에서 상기 생성된 하나의 안테나 신호를 해당 복조 방식으로 복조하고, 513단계에서 상기 복조된 데이터를 복호(decoding)하여 송신기가 송신한 사용자 데이터를 복원한다.
In step 511, the transmitter demodulates the generated one antenna signal using a corresponding demodulation scheme. In step 513, the transmitter decodes the demodulated data to restore user data transmitted by the transmitter.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명은 각 사용자의 환경이나 사용자별 요구사항에 따라 최대의 전송률과 최소의 오류 확률을 가질 수 있는 보다 효율적인 통신 시스템을 구축할 수 있는 이점이 있다. As described above, the present invention has the advantage of building a more efficient communication system that can have the maximum transmission rate and the minimum error probability according to the environment of each user or the requirements of each user.

Claims (20)

다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 송신기 장치에 있어서,A transmitter apparatus in a broadband wireless communication system using multiple transmit / receive antennas, 미리 결정된 기준에 따라 사용자별로 다중 안테나 방식을 결정하는 제어기와,A controller for determining a multiple antenna scheme for each user according to a predetermined criterion; 송신할 사용자 데이터를 상기 제어기의 제어하에 해당 다중 안테나 방식으로 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하는 다중 송신 부호기와,A multi-transmission encoder for generating a plurality of antenna signals by encoding user data to be transmitted under a control of the controller by a corresponding multi-antenna scheme; 상기 복수의 안테나 신호들 각각을 역 고속 푸리에 변환하기 위한 복수의 OFDM변조기들과,A plurality of OFDM modulators for inverse fast Fourier transform each of the plurality of antenna signals; 상기 복수의 OFDM변조기들의 출력들 각각을 RF(Radio Frequency)변조하여 대응되는 송신안테나로 출력하기 위한 복수의 무선주파수처리기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a plurality of radio frequency processors for outputting each of the outputs of the plurality of OFDM modulators to a corresponding transmit antenna by modulating Radio Frequency (RF). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미리 결정된 기준은, 채널 상태, 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.The predetermined criterion may be any one of a channel state, a service type, a rating predetermined by an operator, and a user's request. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 결정되는 다중 안테나 방식은, 전송률이 좋은 공간 다중화(SM : Spatial Multiplexing) 방식, 다이버시티 이득이 좋은 주파수 공간 블록 부호(SFBC : Space Frequency Block Coding) 방식 및 상기 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치. The determined multi-antenna method includes a spatial multiplexing (SM) method, a frequency space block code (SFBC) method with good diversity gain, and a hybrid method in which the two methods are mixed. The device, characterized in that any one. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 사용자에게 전송할 정보비트열을 해당 부호율로 부호화하여 출력하는 부호기와,An encoder for encoding and outputting an information bit string to be transmitted to the user at a corresponding code rate; 상기 부호기로부터의 부호화 데이터를 해당 사상 방식에 의해 변조하여 상기 다중 송신 부호기로 출력하는 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. And a modulator for modulating the encoded data from the encoder by the mapping scheme and outputting the modulated data to the multiplex encoder. 다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 송신기 장치에 있어서,A transmitter apparatus in a broadband wireless communication system using multiple transmit / receive antennas, 미리 결정된 기준에 따라 사용자별로 다중 안테나 방식을 결정하는 제어기와,A controller for determining a multiple antenna scheme for each user according to a predetermined criterion; 입력되는 사용자 데이터를 상기 제어기의 제어하에 해당 다중 안테나 방식으로 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하고 상기 복수의 안테나 신호들을 서 로 다른 OFDM변조기로 출력하기 위한 복수의 다중 송신 부호기들과,A plurality of multiplex encoders for generating a plurality of antenna signals by encoding input user data by a corresponding multi-antenna scheme under the control of the controller, and outputting the plurality of antenna signals to different OFDM modulators; 송신 안테나 개수에 대응되며, 상기 복수의 다중 송신 부호기들로부터 입력되는 해당 안테나 신호들을 역 고속 푸리에 변환하여 출력하는 복수의 OFDM변조기들과,A plurality of OFDM modulators corresponding to the number of transmit antennas and outputting inverse fast Fourier transforms of corresponding antenna signals inputted from the plurality of multiple transmit coders; 상기 복수의 OFDM변조기들의 출력들 각각을 RF(Radio Frequency)변조하여 대응되는 송신안테나로 출력하기 위한 복수의 무선주파수처리기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a plurality of radio frequency processors for outputting each of the outputs of the plurality of OFDM modulators to a corresponding transmit antenna by modulating Radio Frequency (RF). 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 미리 결정된 기준은, 채널 상태, 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.The predetermined criterion may be any one of a channel state, a service type, a rating predetermined by an operator, and a user's request. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 결정되는 다중 안테나 방식은, 전송률이 좋은 공간 다중화(SM : Spatial Multiplexing) 방식, 다이버시티 이득이 좋은 주파수 공간 블록 부호(SFBC : Space Frequency Block Coding) 방식 및 상기 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치. The determined multi-antenna method includes a spatial multiplexing (SM) method, a frequency space block code (SFBC) method with good diversity gain, and a hybrid method in which the two methods are mixed. The device, characterized in that any one. 다중 송수신 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 수신기 장치에 있어서,In the receiver device in a mobile communication system using a multiple transmit and receive antenna, 송신기로부터 수신되는 제어메시지를 분석하여 상기 수신기에게 할당된 다중 안테나 방식을 획득하는 제어기와,A controller for analyzing a control message received from a transmitter to obtain a multiple antenna scheme assigned to the receiver; 수신 안테나의 개수에 대응되며, 입력되는 샘플데이터를 고속 푸리에 변환하여 출력하는 복수의 FFT연산기들과,A plurality of FFT operators corresponding to the number of receiving antennas and outputting fast Fourier transforms of the input sample data; 상기 복수의 FFT연산기들의 출력들 각각에서 미리 할당받은 부채널의 신호들을 선택하여 출력하는 부채널 선택기와, A subchannel selector which selects and outputs signals of a pre-allocated subchannel at each of the outputs of the plurality of FFT operators; 상기 부채널 선택기로부터의 신호들을 상기 제어기의 제어하에 해당 다중 안테나 방식에 대응하는 소정 규칙으로 복호하여 송신기가 전송한 데이터를 추정하는 다중 수신 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a multiple reception decoder for estimating the data transmitted by the transmitter by decoding the signals from the subchannel selector under a predetermined rule corresponding to the corresponding multiple antenna scheme under the control of the controller. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 다중 안테나 방식은, 전송률이 좋은 공간 다중화(SM : Spatial Multiplexing) 방식, 다이버시티 이득이 좋은 주파수 공간 블록 부호(SFBC : Space Frequency Block Coding) 방식 및 상기 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치. The multi-antenna scheme may be any one of a spatial multiplexing (SM) scheme, a space frequency block coding (SFBC) scheme with good diversity gain, and a hybrid scheme in which the two schemes are mixed. Device characterized in that. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 송신기는 채널 상태, 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 중 어느 하나를 이용해 상기 수신기에게 할당할 다중 안테나 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.And the transmitter determines a multi-antenna scheme to be allocated to the receiver by using any one of a channel condition, a service type, a predetermined rating by a service provider, and a user's request. 다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 송신기의 송신 방법에 있어서,A transmission method of a transmitter in a broadband wireless communication system using multiple transmit and receive antennas, 미리 결정된 기준에 따라 사용자별로 다중 안테나 방식을 결정하는 과정과,Determining a multi-antenna scheme for each user according to a predetermined criterion; 송신할 사용자 데이터를 상기 결정된 다중 안테나 방식으로 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하는 과정과,Generating a plurality of antenna signals by encoding user data to be transmitted by using the determined multi-antenna scheme; 상기 복수의 안테나 신호들 각각을 역 고속 푸리에 변환하여 복수의 OFDM 변조신호들을 생성하는 과정과,Generating a plurality of OFDM modulated signals by inverse fast Fourier transforming each of the plurality of antenna signals; 상기 복수의 OFDM변조신호들 각각을 RF(Radio Frequency)변조하여 대응되는 송신안테나를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And transmitting each of the plurality of OFDM modulated signals through a corresponding transmission antenna by modulating a radio frequency (RF). 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 미리 결정된 기준은, 채널 상태, 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.The predetermined criterion may be any one of a channel state, a service type, a rating predetermined by a service provider, and a user's request. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 결정되는 다중 안테나 방식은, 전송률이 좋은 공간 다중화(SM : Spatial Multiplexing) 방식, 다이버시티 이득이 좋은 주파수 공간 블록 부호(SFBC : Space Frequency Block Coding) 방식 및 상기 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.The determined multi-antenna method includes a spatial multiplexing (SM) method, a frequency space block code (SFBC) method with good diversity gain, and a hybrid method in which the two methods are mixed. Any one of them. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 사용자에게 전송할 정보비트열을 해당 부호율로 부호화하는 과정과,Encoding the information bit stream to be transmitted to the user at a corresponding code rate; 상기 부호화 데이터를 해당 사상 방식에 의해 변조하여 상기 송신할 사용자 데이터를 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. And modulating the encoded data by a corresponding mapping scheme to generate the user data to be transmitted. 다중 송수신 안테나를 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 송신기의 송신 방법에 있어서,A transmission method of a transmitter in a broadband wireless communication system using multiple transmit and receive antennas, 미리 결정된 기준에 따라 사용자별로 다중 안테나 방식을 결정하는 과정과,Determining a multi-antenna scheme for each user according to a predetermined criterion; 복수의 사용자 데이터들 각각을 상기 결정된 해당 다중 안테나 방식으로 부호화하여 복수의 안테나 신호들을 생성하는 과정과,Generating a plurality of antenna signals by encoding each of the plurality of user data using the determined multi-antenna scheme; 상기 생성된 안테나 신호들을 안테나별로 분류하여 복수의 안테나 그룹들을 구성하는 과정과,Classifying the generated antenna signals for each antenna and configuring a plurality of antenna groups; 상기 복수의 안테나 그룹들 각각을 역 고속 푸리에 변환하여 복수의 OFDM 변조신호들을 생성하는 과정과,Generating a plurality of OFDM modulated signals by performing inverse fast Fourier transform on each of the plurality of antenna groups; 상기 복수의 OFDM변조신호들 각각을 RF(Radio Frequency)변조하여 대응되는 송신안테나를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And transmitting each of the plurality of OFDM modulated signals through a corresponding transmission antenna by modulating a radio frequency (RF). 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 미리 결정된 기준은, 채널 상태, 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.The predetermined criterion may be any one of a channel state, a service type, a rating predetermined by a service provider, and a user's request. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 결정되는 다중 안테나 방식은, 전송률이 좋은 공간 다중화(SM : Spatial Multiplexing) 방식, 다이버시티 이득이 좋은 주파수 공간 블록 부호(SFBC : Space Frequency Block Coding) 방식 및 상기 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.The determined multi-antenna method includes a spatial multiplexing (SM) method, a frequency space block code (SFBC) method with good diversity gain, and a hybrid method in which the two methods are mixed. Any one of them. 다중 송수신 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 수신방법에 있어서,In a receiving method of a receiver in a mobile communication system using a multiple transmit and receive antenna, 송신기로부터 수신되는 제어메시지를 분석하여 상기 수신기에게 할당된 다중 안테나 방식을 획득하는 과정과,Analyzing a control message received from a transmitter to obtain a multi-antenna scheme allocated to the receiver; 복수의 수신 안테나들을 통해 수신되는 수신신호들 각각을 고속 푸리에 변환하여 복수의 OFDM복조 신호들을 생성하는 과정과,Generating a plurality of OFDM demodulated signals by performing fast Fourier transform on each of the received signals received through the plurality of receive antennas; 상기 복수의 OFDM복조신호들 각각에서 미리 할당받은 부채널의 신호들을 선택하는 과정과, Selecting signals of sub-channels allocated in advance from each of the plurality of OFDM demodulated signals; 상기 선택된 신호들을 상기 획득된 다중 안테나 방식에 대응하는 소정 규칙으로 복호하여 송신기가 전송한 데이터를 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And decoding the selected signals according to a predetermined rule corresponding to the obtained multiple antenna scheme to estimate data transmitted from a transmitter. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 다중 안테나 방식은, 전송률이 좋은 공간 다중화(SM : Spatial Multiplexing) 방식, 다이버시티 이득이 좋은 주파수 공간 블록 부호(SFBC : Space Frequency Block Coding) 방식 및 상기 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.The multi-antenna scheme may be any one of a spatial multiplexing (SM) scheme, a space frequency block coding (SFBC) scheme with good diversity gain, and a hybrid scheme in which the two schemes are mixed. Method characterized in that. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 송신기는 채널 상태, 서비스 종류, 사업자가 미리 정한 등급, 사용자의 요청 중 어느 하나를 이용해 상기 수신기에게 할당할 다중 안테나 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.The transmitter determines a multi-antenna scheme to be allocated to the receiver by using any one of a channel condition, a service type, a predetermined rating by a service provider, and a user's request.

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