KR101507834B1

KR101507834B1 - 다중 안테나를 이용한 동기 채널 전송 방법

Info

Publication number: KR101507834B1
Application number: KR1020080087753A
Authority: KR
Inventors: 한승희; 노민석; 권영현; 이현우; 김동철; 문성호; 곽진삼
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2015-04-03
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: WO2009128681A3; WO2009128681A2; KR20090110203A; US20110090997A1; US8509337B2

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 동기 채널 전송 방법은 안테나별로 단말과 미리 약속된 시프트 값을 사용하여 상기 동기 채널의 시퀀스들에 순환 이동을 적용하고, 기지국에서 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스들을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함한다. 여기서, 방송 채널은 공간 주파수/시간 블록 코드(SFBC/STBC)가 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 동기 채널에서 시간/주파수 동기를 수행하는 데에 있어 기지국이 전송할 때 사용하는 안테나 개수와 무관하게 동기 작업을 수행할 수 있도록 하며, 안테나별 채널을 추정하는 것을 가능하게 하여, BCH/제어 채널(Control Channel)/데이터 채널(DataChannel) 등에 전송 다이버시티 방식을 적용할 수 있어 성능을 개선 시킨다.

Cicular shift, CDD, SFBC, STBC, 3GPP LTE, IEEE802.16e, IEEE802.16m

Description

다중 안테나를 이용한 동기 채널 전송 방법{Method for transmitting synchronization channel using multi-antenna}

본 발명은 다중 안테나를 이용한 동기 채널 전송 방법에 관한 것으로, 특히, BCH나 제어 채널 등의 다이버시티 성능을 향상시키기 위한 동기 채널 전송 방법에 관한 것이다.

동기 채널은 시스템에 따라 다르게 불리고 있다. 예를 들어, 3GPP LTE에서는 SS(Synchronization Signal), IEEE802.16e에서는 프리엠블이라고 한다. 따라서, 동기 채널은 단말이 기지국과의 시간/주파수 동기를 수행하는 채널/신호 등 모두를 총칭한다.

통상적으로 기지국은 1개 이상 다수의 안테나를 가지고 전송하며, 이 정보는 동기 채널이나 BCH (Broadcast Channel), 제어 채널(Control Channel), 데이터 채널(Data Channel) 등을 통해 지시(indication)될 수 있다. 그러나, 초기에 단말이 기지국과의 동기를 수행하는 시점에는 기지국이 전송에 사용한 안테나 개수를 알 수가 없으므로, 동기 채널 전송 시에 단말에 투명한(transparent)한 전송 기법을 적용하여 전송할 수 있다. 단말이 전송하는 안테나 개수를 모르고 수행할 수 있는 방법으로는 TSTD (Time Switched Transmit Diversity), PVS(Precoding 벡터 Switching), CDD (Cyclic Delay Diversity) 등이 있다.

TSTD는 편의상 2개의 안테나로 전송하는 경우를 설명한다. 동기 채널이 10ms 주기로 전송된다고 가정할 때, t=T0 시간의 동기 채널에서는 안테나 0을 통해서만(안테나 1은 오프) 동기 채널을 전송하고, t=T0+10ms 시간의 동기 채널에서는 안테나 1을 통해서만 동기 채널을 전송하고, t=T0+20ms 시간의 동기 채널에서는 안테나 0을 통해서만 전송한다. 다시 말하면, 시간에 따라 안테나를 스위칭하여 전송하는 방법을 말한다. 이러한 방법을 통해 시간에 따라 변하는(time variant) 채널 특성을 이용하여 시간 다이버시티 이득(Time Diversity Gain)을 얻으며 전송할 수 있으며, 단말에 기지국이 마치 1개의 안테나를 사용하여 전송하는 것처럼 보이므로, 기지국이 전송하는 안테나 개수를 알지 못해도 문제없이 신호를 검출할 수 있다.

PVS는 편의상 2개의 안테나로 전송하는 경우를 설명한다. 동기 채널이 10ms 주기로 전송된다고 가정할 때, t=T0 시간의 동기 채널에서는 [+1 +1]^T의 프리코딩 벡터(Precoding Vector)를 곱해서 전송한다. 즉, 안테나 0에서는 전송 신호에 1을 곱해서 전송하고, 안테나 1에서는 전송 신호에 1을 곱해서 전송한다. 그리고, t=T0+10ms 시간의 동기 채널에서는 [+1 -1]^T의 프리코딩 벡터를 곱해서 전송한다. 즉, 안테나 0에서는 전송 신호에 1을 곱해서 전송하고, 안테나 1에서는 전송 신호에 -1을 곱해서 전송한다. 이렇게 시간에 따라 프리코딩을 통해 채널을 변화시켜서 이동성이 낮은(low mobility) 환경에서도 시간 다이버시티 이득을 갖고 전송할 수 가 있으며, 단말에 기지국이 마치 1개의 안테나를 사용하여 전송하는 것처럼 보이므로(MS transparent), 기지국이 전송하는 안테나 개수를 알지 못해도 문제없이 신호를 검출할 수 있다.

CDD는 편의상 2개의 안테나로 전송하는 경우를 설명한다. 동기 채널이 10ms 주기로 전송된다고 가정할 때 각 안테나에서 송신되는 시간 도메인 신호에 안테나별로 다른 딜레이를 적용하여 전송한다. 이때, 딜레이를 적용하기 전 신호는 안테나 간에 서로 동일한 신호를 전송한다. 이것은 신호가 다중 경로(multi-path)의 양을 더 증가시키는 효과를 가지므로, 채널의 주파수 선택성(frequency selectivity)을 증가킨다. 이에 따라, 수신단에서는 송신기의 안테나 개수와 관계없이 마치 안테나 1개로 전송되는 경우와 동일한 방법으로 신호를 검출할 수 있다. 즉, 송신단에서 가한 딜레이 값을 단말이 알 필요가 없다.

동기 채널에는 통상적으로 셀 ID 정보를 실어 전송할 수 있다. 다시 말하면, 전송되는 동기 채널에는 셀 별로 고유한 시간/주파수/코드 등을 실어 전송한다. 따라서, 초기 동기 수행 후 방송채널(BCH)이나 데이터와 같은 신호를 복조할 때 파일럿 대신 혹은 파일럿과 같이 결합하여 채널을 추정할 수 있다. 동기 채널은 일반적인 파일럿 채널보다 주파수 도메인에서 밀도가 더 크므로 채널 추정 성능을 크게 개선할 수 있다. 이하에서는 설명의 용이함을 위해 동기 채널을 통해 데이터를 복조할 수 있는 채널의 일례로서, BCH에 대해 설명한다.

공간 주파수 블록 코드(Space Frequency Block Code; SFBC)는 다중 안테나 전송 기법 중 랭크-1 전송(rank1-transmission)의 한 방법이다. SFBC를 곱하여 다 이버시티 이득을 얻는 방법을 말한다. 이 방법은 Alamouti에 의해 제안된 공간 시간 블록 코드(Space Time Block Code; STBC)를 주파수 도메인에 적용한 방법이다.

도 1은 STBC의 전송 블록도이다.

M_rx가 수신 안테나의 개수일 때, SFBC는 STBC의 인코더의 2xM_rx 행렬의 행을 주파수 도메인으로 적용하면 된다.

통상적으로, SFBC(또는 STBC)는 랭크1-전송 중 공간 다이버시티(spatial diversity) 관점에서 동일 환경 하에 가장 좋은 성능을 보이는 것으로 알려져 있다. 다시 말하면, SFBC는 상기 언급한 TSTD, PVS, CDD 등과 같은 다른 랭크1-전송보다 더 우수한 성능을 보장한다. 하지만, 디코딩을 위해서는 각 송신 안테나에 상응하는 채널의 값이 필요하다.

종래에는 동기 채널에 TSTD/PVS/CDD를 사용하고 BCH에 동기채널에 적용된 것과 완전히 동일한 TSTD/PVS/CDD를 사용한다. 동기 채널을 BCH 디코딩을 위한 위상 기준(Phase reference) 또는 크기 기준(Amplitude reference)으로 사용할 필요가 있다. 그러나, 동기 채널에 TSTD/PVS/CDD와 같은 안테나 전송 방식을 사용하면, BCH에 역시 같은 TSTD/PVS/CDD를 사용해야 하며, 안테나별 채널을 추정할 수가 없기 때문에 가장 최적의 성능을 보이는 SFBC를 사용할 수 없다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동기 채널에서 안테나별 채널 추정을 지원하여 BCH 등에 전송 다이버시티를 적용할 수 있게 하는 동기 채널 전송 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기 채널 전송 방법은 안테나별로 단말과 미리 약속된 시프트 값을 사용하여 상기 동기 채널의 시퀀스들에 순환 이동을 적용하고, 기지국에서 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스들을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함한다. 여기서, 방송 채널은 공간 주파수 블록 코드(SFBC) 또는 공간 시간 블록 코드(STBC)가 적용될 수 있다.

바람직하게는, 상기 순환 이동을 적용하는 과정에서, 상기 안테나마다 동일한 마더 시퀀스(Mother Sequence)를 사용할 수 있다.

또는, 상기 순환 이동을 적용하는 과정에서, 상기 안테나마다 다른 마더 시퀀스를 사용할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기 채널 전송 방법은 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스에 사이클릭 프리픽스(CP)를 부가하는 과정을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 사이클릭 프리픽스(CP)의 길이는 상기 시프트 값보다 짧을 수 있다.

바람직하게는, 상기 동기 채널은 시간 영역의 파형이 하나의 OFDM 심볼 내에서 신호 크기의 관점에서 2번 반복되는 형태일 수 있다.

또는, 상기 동기 채널은 시간 영역의 파형이 하나의 OFDM 심볼 내에서 신호 크기의 관점에서 3번 이상 반복되는 형태일 수 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동기 채널 전송 방법은 동기 채널을 방송 채널의 디코딩을 위한 위상 기준으로 사용하기 위한 동기 채널 전송 방법에 있어서, 단말에서 안테나별로 다른 시프트 값을 사용하여 상기 동기 채널의 시퀀스들에 순환 이동을 적용하며, 기지국에서 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스들을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함한다. 여기서, 다른 시프트 값에 대한 정보는 명시적 또는 묵시적 시그널링(Implicit/Explicit Signaling)을 통해 단말에 전송되거나 사전에 미리 정의될 수 있다. 여기서, 상기 방송 채널은 SFBC/STBC가 적용될 수 있다.

바람직하게는, 상기 순환 이동을 적용하는 과정에서, 상기 안테나마다 동일한 마더 시퀀스를 사용할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동기 채널 전송 방법은 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스에 사이클릭 프리픽스(CP)를 부가하는 과정을 더 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 동기 채널 전송 방법은 동기 채널을 제어 채널의 디코딩을 위한 위상 기준으로 사용하기 위한 동기 채널 전송 방법에 있어서, 안테나별로 단말과 미리 약속된 시프트 값을 사용하여 상기 동기 채널의 시퀀스들에 순환 이동을 적용하고, 기지국에서 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스들을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하고, 상기 제어 채널은 SFBC/STBC가 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 동기 채널에서 시간/주파수 동기를 수행하는 데에 있어 기지국이 전송할 때 사용하는 안테나 개수와 무관하게 동기 작업을 수행할 수 있도록 하며, 안테나별 채널을 추정하는 것을 가능하게 하여, BCH/제어 채널(Control Channel)/데이터 채널(DataChannel) 등에 전송 다이버시티 방식을 적용할 수 있어 성능을 개선 시킨다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시 예에서는 단말이 안테나별 채널 추정을 동기 채널을 통해 가능하게 하여, 동기 채널을 BCH를 디코딩하기 위한 위상 기준으로 활용하게 한다. 이때, BCH에 적용되는 안테나 전송 방식은 동기 채널과 BCH에 동일한 안테나 방법을 적용해야 하는 종래의 제약(constraint)을 제거하여, 모든 안테나 전송 방식을 지원할 수 있게 하여 시스템의 최적 설계를 가능하게 한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 BCH에 SFBC(또는 STBC)를 적용하고, 동기 채널에서 안테나별로 채널 추정이 가능하게 한다.

본 발명의 일 실시 예는 동기 채널에서 각 안테나별로 임의 값인 시프트 딜레이(shift delay)로 시퀀스에 시간/주파수 도메인 순환이동을 수행한다. 특정 위치(예를 들어, 안테나 0)를 기준으로 한 상대적인 시프트 값은 안테나별로 다를 수 있으며, 이때 서로 다른 시프트 값은 각각의 안테나 번호에 대응된다. 이때, 각 안테나를 통해 전송되는 시퀀스는 모두 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 이때, 시간/주파수 도메인 순환이동은 주파수/시간 도메인에서 위상 회전 시퀀스(Phase Rotation Sequence)를 곱해준 것과 등가이다.

이하에서는 편의상, 이산 도메인(Discrete domain)을 기준으로 설명한다.

다음은 본 발명의 일 실시 예에 따른 특정(specified) 시간 도메인 CDD에 대한 설명이다.

예를 들어, 시간 도메인에서 a(n) (n=0,1,…,N-1) 신호는 주파수 도메인에서의 A(k) (k=0,1,…,N-1) 신호에 대해 다음 수학식 1과 같은 관계가 있다. 즉, A(k)는 a(n)의 DFT(Discrete Fourier Transform)를 수행하여 얻을 수 있고, a(n)은 A(k)의 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)을 통해 얻을 수 있다.

, k=0,1, ... , N-1 : DFT

, n=0,1, ... , N-1 : IDFT

여기서, r번째 송신 안테나 (r=0,1,…,N_tx-1)에서 전송되는 신호가 a_r(n)이 라 하고, 각 안테나 간의 시프트 오프셋을 δ이라고 하면, a_r(n)은 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 시프트 오프셋은 실수 또는 정수일 수 있으나, 이하에서는 정수라고 가정한다.

r=1, ... , N_tx-1

n=0, ... , N-1

편의상 안테나 간 시프트 값의 간격은 동일하다고 가정하여 설명하였다. 그러나δ, 시프트 값이 반드시 등간격일 필요는 없고, 본 발명이 여기에 한정되지도 않는다.

상기 수학식 2의 시간 도메인 순환이동은 다음의 수학식 3과 같이 주파수 도메인의 위상 회전 시퀀스와 동일하다.

r=1, ... , N_tx-1

k=0, ... , N-1

도 2는 안테나별로 rㆍδ의 (r은 안테나 인덱스) 시프트 값을 시퀀스에 적용하여 전송하는 것에 대한 예이다.

이때, 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix; CP)는 순환이동 이후에 붙이는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식을 통해 단말은 전송 안테나 개수를 알지 못해도 투명하게 동기 채널을 검출할 수 있으며, 안테나별 채널 추정을 수행할 수 있다. 이때, 도 2는 안테나별로 동일한 신호(또는 시퀀스)를 사용하였고 단지 시프트 값만 서로 다른 경우에 대한 예이다. 그러나 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 안테나별로 다른 신호를 사용하고 시프트 값도 다른 경우에도 적용될 수 있다. 그리고, BCH를 위한 채널 추정을 위해 채널의 최대 딜레이 스프레드(maximum delay spread)를 고려하여 시프트 값을 설정하여야 한다. 통상적으로 CP의 길이는 채널의 최대 딜레이 스프레드를 고려하여 설정되기 때문에, 안테나 간 시프트 값의 차는 CP 길이보다 긴 것이 바람직하다. 예를 들어, 한 OFDM 심볼의 길이가 100us이고 CP의 길이는 12.5us 라고 가정한다. 또한 안테나 개수는 4개인 것을 가정한다. 이때, 안테나 간 순환이동 오프셋 값은 25us(=100us/4)로 설정할 수 있다. 여기서, 25us는 최대 딜레이 스프레드를 고려한 CP의 12.5us보다 크므로 채널 추정을 완벽하게 수행할 수 있다. 만약 상기 OFDM 심볼이 N=1024 sample로 구성되어 있다면, 1024-point IFFT를 수행하고 DAC 변환을 수행하기 전의 δ=256 [samples]로 설정할 수 있다. CP를 고려하면, 최대 8 (=100us/12.5us)개의 순환이동을 사용할 수 있다.

바람직하게는, CDD 기반의 프리엠블 구조 설계에서 다중 안테나 지원을 통한 채널추정의 효과를 극대화하기 위해, 안테나별 시프트 딜레이 값에 대한 고려가 필요하다.

도 3에서와 같이 CDD를 통한 다중안테나 전송시에 시프트 딜레이 값은 시간 영역에서 안테나별 채널 추정시의 시간 윈도우 설정에 영향을 주게 된다.

안테나별 CDD 시프트 딜레이를 동일하게 하거나 안테나 간 CDD 시프트 딜레이를 동일하게 설정 가능하다.

다중경로 채널의 딜레이 프로파일을 고려할 때, 안테나별 채널 특성이 시프트 딜레이를 넘게 되면, 안테나별 채널 추정시의 시간 윈도우 내에 인접 시프트 딜레이로 설정된 안테나에서의 신호가 해당 윈도우 내에서 간섭으로 작용하게 된다. 이에 따라, 해당 안테나의 채널 추정 성능저하가 발생한다. 안테나별로 인접 딜레이 시프트 윈도우 내에 간섭의 영향을 최소화하기 위해서는 해당 시간 구간 동안 동일한 CDD 시프트 딜레이를 설정하여 동일한 채널 추정 성능을 보장하는 것이 바람직하다. 통상적으로 안테나 간의 채널 특성은 다중경로를 통한 채널 딜레이 프로파일의 영향이 유사한 특성을 갖게 되고, 안테나 간 채널 상관도(Correlation)가 증가함에 따라, 인접 안테나간 채널 특성의 유사성은 더욱 강해진다. 또한, 다중경로 채널의 초과 딜레이 프로파일(Excess Delay Profile)을 고려한 CP 설정을 고려할 때, 특정 안테나의 채널 딜레이 프로파일이 매우 긴 초과 딜레이 프로파일을 갖지 않게 하는 것이 바람직하다.

결과적으로 안테나 간 채널 초과 딜레이 프로파일이 유사한 특성을 갖게 하고, CDD 기반의 프리엠블 전송시에 효과적으로 채널 추정을 하기 위해서는 인접 시 프트 딜레이의 간섭 영향을 최소화하는 관점에서 동일한 시프트 딜레이 설정이 바람직하다. 여기서, 동일 시프트 딜레이를 설정한다는 것은 안테나 간에 시프트 딜레이 순으로 정렬한 후, 시프트 딜레이들의 차이를 동일하게 설정하는 것으로 정의할 수 있다. 이때, 시프트 딜레이는 안테나 순서대로 적용할 필요는 없다. 예를 들면, 안테나 0와 안테나 1 간, 안테나 1과 안테나 2 간, 안테나 2와 안테나 3 간, 안테나 3과 안테나 0 간 딜레이 간격이 동일한 경우, 혹은 안테나 1과 안테나 3 간, 안테나 3과 안테나 2 간, 안테나 2와 안테나 0 간, 안테나 0와 안테나 1 간 딜레이 간격이 동일한 경우 등이 있을 수 있다.

한편, 동일한 CDD 시프트 딜레이는 프리엠블의 반복 요소(Repetition factor)와 안테나 개수의 함수관계로 설정될 수도 있다.

동일한 CDD 시프트 딜레이 값을 설정하기 위해서는 시간 영역에서 안테나별 채널 추정을 위한 시간 윈도우와 채널의 딜레이 프로파일을 동시에 고려해야 한다. 또한, 시간영역에서의 프리엠블의 반복 요소를 고려하여, 하나의 파형 내에서 다중안테나의 채널 추정이 가능하게 설정할 필요가 있다.

채널의 딜레이 프로파일의 경우 CP 길이를 넘지 않는 것이 일반적이므로, CP 길이 또는 그 이상의 범위에서 시프트 딜레이를 정의할 필요가 있다. 이를 고려하여, 안테나별 채널 추정을 효과적으로 수행하기 위해서는 시간 도메인에서 반복 요소와 전송 안테나 개수의 관계 설정이 요구된다. 보다 구체적으로, 시간영역에서 k번 반복의 파형을 고려한 프리엠블, OFDM 심볼 구간의 길이를 Tu (CP 길이 제외 가능), 전송안테나의 개수를 Ntx로 가정할 때, 효과적인 시프트 딜레이는 δ = Tu/(k * Ntx)로 설정한다. 구체적인 실시 예로 2번 반복(k=2)의 전송안테나 개수에 따라 수학식 4 및 5와 같이 설정하는 것이 바람직하다.

2 TX antennas: δ = 1/4 Tu

2개의 전송안테나를 고려할 때, OFDM 심볼 길이의 1/4인 시프트 딜레이를 설정할 수 있다. 이는 Ant 0의 경우 0, Ant 1의 경우 1/4 Tu 로 설정 가능하다.

4 TX antennas: δ = 1/8 Tu

4개의 전송안테나를 고려할 때, OFDM 심볼길이의 1/8의 시프트 딜레이 설정할 수 있다. 이는 Ant 0의 경우 0, Ant 1의 경우 1/8 Tu, Ant 2의 경우 2/8 Tu, Ant 3의 경우 3/8 Tu로 설정 가능하다.

상기 값들은 샘플링 주파수로 환산될 수도 있다. 위와 같은 방식으로 설정된 고정 시프트 딜레이 값의 경우, 안테나별 매핑은 임의로 수행될 수 있다. 또한, 프리엠블 전송시마다 안테나별 시프트 값을 바꿀 수도 있다. 또한, 시간 영역에서 정의된 시프트 딜레이는 주파수 영역에서 위상 회전 시퀀스로 해석될 수 있다.

이하에서는 도 2의 전송 시퀀스에 대해 수신된 신호를 이용하여 안테나별 채널 추정하는 과정에 대해 설명한다. 이때, 안테나에서 전송되는 신호는 모두 같은 시퀀스를 사용했으며 안테나별로 시프트 값만 다르게 사용한 경우를 가정한다.

도 3은 단말이 수신된 신호에 대해 각 안테나별로 채널 추정을 수행하는 일 예이다.

각 안테나에서 전송된 신호들(310)은 같은 전파 딜레이(propagation delay)를 가지므로, 수신된 신호(320)는 각 안테나별로 채널을 겪은 후 모두 같은 시간 위치에서 합산된 형태로 보이게 된다. 본 발명의 일 실시 예를 적용하면 단말은 기지국 안테나 개수에 상관없이 1Tx로 전송된 것처럼 간주하여 시간/주파수 동기를 수행하고 cell ID 검출 역시 수행할 수 있다. 여기서는, 동기 채널을 통한 시간/주파수 동기가 이미 수행됐고 cell ID 검출이 완료되었다고 가정한다. DFT(FFT)(330)를 통해 주파수 영역 신호로 변환(이 동작은 cell ID 검출 때 이미 수행될 수 있다)한 후, 안테나 0의 주파수 영역 신호의 컨쥬게이션(conjugation) 값을 구성 요소별로(element-by-element) 곱한 후 IFFT를 수행(340)하면 각 안테나별 채널 임펄스 응답(channel impulse response)이 안테나마다 정의된 시프트 값 위치에 나타나게 된다.

이에 따라, 원하는 안테나 채널을 윈도윙(windowing)을 통해 골라낼 수가 있으며 윈도윙 후 주파수 도메인으로 변환하여 각 안테나별 주파수 영역 채널 값을 추정할 수 있다. 이때, 시간 도메인에서 윈도윙 후 DFT(FFT)를 수행하여 주파수 영역으로 변환하는 일련의 과정은 주파수 영역에서 직접 필터링(filtering)을 수행하는 것과 등가이다.

본 발명의 일 실시 예를 적용하여 추정된 각 안테나별 채널은 순환이동을 통해 직교성(orthogonality)을 유지한다. 따라서, 안테나별 채널 추정을 간섭없이 우수한 성능으로 수행할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같은 안테나별 채널 추정이 가능하면, BCH는 동기 채널에서 추정된 안 테나별 채널 값을 이용하여 N_tx 개의 안테나를 이용하여 SFBC를 적용할 수 있다. 3개 이상의 안테나에 대해 SFBC를 변형한 형태의 적용 방법은 다양하므로 자세한 설명은 생략한다. 간략하게 예를 들면, 4개의 안테나를 이용한 SFBC 변형 형태를 BCH에 적용하는 다음의 경우들을 고려할 수 있다.

첫 번째로, 2개의 전송 안테나를 단위로 2개 그룹을 구성하고, 각 그룹 내에서 2Tx SFBC를 적용한 후, 그룹 간에 FSTD를 적용하는 형태(2Tx SFBC+FSTD)가 있다. 두 번째로, 2개의 전송 안테나를 단위로 2개 그룹을 구성하여 각 그룹 내에서 2Tx SFBC를 적용하고 그룹 간에 TSTD를 적용하는 형태(2Tx SFBC+TSTD)가 있다. 세 번째로, 2개의 전송 안테나에 대한 SFBC를 수행하고 프리코딩 벡터를 적용하여 PVS를 적용하는 형태(2Tx SFBC+PVS)가 있다. 예를 들면, [a_0 a_1 a_2 a_3].’=P*C*s 의 행렬 곱 형태로 전송할 수 있다. 여기서, a_n은 안테나 n port로 전송되는 신호를 의미하고, P는 4x2 프리코딩 행렬, C는 SFBC를 수행하는 2x2 행렬, s는 2x1 의 데이터 전송 벡터이다.

또 다른 예로, 기지국이 안테나를 2개~4개까지 사용할 수 있다고 하면, 최소 사용 가능한 2개의 안테나 0, 1에 대해서만 시프트 값을 설정하고 나머지 안테나 2개는 단말에 투명한 전송 방법 (PVS, TSTD, CDD 등)을 적용하는 형태가 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 특정 주파수 도메인 CDD는 안테나별로 고유한 시프트 값을 갖는 순환이동을 주파수 도메인에서 적용하여 동기 채널을 전송하는 방법이다. 적용 방법은 상술한 시간 도메인 CDD와 동일하며 단지 시프트를 주파수 영역에서 적용한다는 점만 다르다.

다음은 본 발명의 일 실시 예에 따른 특정 시간 도메인 CDD의 구체적인 예이다.

4개의 전송 안테나, 동기 채널에서 2번의 반복(2x repetition) 파형을 가정한다. 여기서는 특정 시간 도메인 CDD를 적용함에 있어 기지국이 4개의 안테나를 사용하여 신호를 전송할 때, 동기 채널의 시간 영역 파형이 한 OFDM 심볼 내에서 2번 반복되는 형태를 갖는 경우에 대해 설명한다. N>=2인 임의의 정수에 대해, 본 발명의 일 실시 예를 N번 반복(Nx repetition) 구조에 동일하게 적용할 수 있음은 자명하다.

먼저, 이해를 돕기 위해 2번 반복에 대해 설명한다.

도 4는 주파수 영역에서 짝수 인덱스의 부반송파에만 시퀀스를 매핑한 경우를 도시한 것이다.

도 4 내지 9에서 k는 임의의 정수이다. 도 4는 짝수 인덱스의 부반송파에만 시퀀스를 삽입하는 경우이다. 여기서는 시간 영역에서 파형이 [A A] 형태로 2번 반복되는 형태를 보인다. 이때, DC 부반송파는 인덱스가 0이므로 시퀀스가 실려야 하지만, 통상적인 OFDM의 전송에 있어서 DC 오프셋 문제로 인해 DC 부반송파로는 데이터를 보내지 않는다. 도 4에서는 일단 해당 시퀀스를 삽입한 후 펑처링(puncturing)한 경우의 예를 도시한다.

도 5는 주파수 영역에서 홀수 인덱스의 부반송파에만 시퀀스를 매핑한 경우를 도시한 것이다.

도 5는 홀수 인덱스의 부반송파에만 시퀀스를 삽입하는 경우이다. 시간 영역에서 파형이 [A -A] 형태로 2번 반복되는 형태를 보인다.

도 6은 상기와 같은 구조를 갖는 동기 채널에 본 발명의 일 실시 예에 따른 CDD를 적용한 결과를 도시한 것이다.

각 안테나별로는 주파수 영역에서 모두 짝수 인덱스에서만 신호가 전송되므로, 합쳐진 수신 신호도 짝수 번째에만 신호가 있게 된다. 또한, 통상적으로 N번 반복(Nx repetition) 구조를 갖는 동기 채널에 대해서는 반복되는 특성을 이용하여 자기상관을 통해 동기를 수행한다. 따라서, 초기에 동기를 수행하는 자기상관 방법에 전혀 영향을 미치지 않고 안테나별로 고유의 순환이동을 적용할 수 있다. 이 경우, 반복되는 특성에 의해 가용 시프트 값의 개수가 줄어들 수 있는데, 2번 반복되는 파형의 경우, 가용 시프트 값의 개수가 1/2로 줄어든다. 예를 들어, 한 OFDM 심볼의 길이가 100us이고 CP의 길이는 12.5us 라고 가정한다. 또한 안테나 개수는 4개인 것을 가정한다. 이때, 가용 최대 시프트 값의 개수는 CP를 고려할 때, 4(=100us/12.5us/2)개까지 사용 가능하다. 이때, 각 안테나별로 12.5us의 시프트 오프셋을 적용하면, 안테나 고유의 채널 추정을 위한 4개의 시프트 값을 할당할 수 있다. 만약 상기 OFDM 심볼이 N=1024 샘플로 구성되어 있다고 한다면, 1024-point IFFT를 수행하고 DAC 변환을 수행하기 전의 δ=128 [samples]로 설정할 수 있다.

다음은 4개의 전송 안테나, 동기 채널에서 3번의 반복 구조(3x repetition)를 가정할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 특정 시간 도메인 CDD에 대한 설명이다.

도 7은 동기 채널이 3번 반복 구조일 때, 3의 배수인 주파수 인덱스 위치에만 시퀀스를 삽입하는 예를 도시한 것이다. 여기서는 시간 영역에서 파형이 [A A A] 형태로 3번 반복되는 형태를 보인다.

도 8은 동기 채널이 3번 반복 구조일 때, 3m+1 번째 주파수 인덱스 위치에만 시퀀스를 삽입하는 예를 도시한 것이다. 여기서는 시간 영역에서 파형이 [A Aㆍexp(j2πㆍ1/3) Aㆍexp(j2πㆍ2/3)] 형태로 3번 반복되는 형태를 보인다.

도 9는 동기 채널이 3번 반복 구조일 때, 3m+2 번째 주파수 인덱스 위치에만 시퀀스를 삽입하는 예를 도시한 것이다. 여기서는 시간 영역에서 파형이 [A Aㆍexp(j4πㆍ1/3) Aㆍexp(j4πㆍ2/3)] 형태로 3번 반복되는 형태를 보인다.

도 7 내지 도 9에서는 도 4 및 도 5와 비교했을 때, 동기 채널이 3번 반복인 점만 제외하고 동일한 방법이 적용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시 예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그리고, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

본 발명은 다중 안테나를 이용하는 시스템에서 BCH나 제어 채널 등의 다이버시티 성능을 향상시키기 위한 동기 채널 전송 방법에 관한 것으로, 3GPP LTE, 3GPP LTE-A, IEEE802.16e, IEEE802.16m 등의 시스템에서 기지국, 단말 등에 적용될 수 있다.

도 1은 STBC의 전송 블록도이다.

도 2는 안테나별로 소정의 시프트 값을 시퀀스에 적용하여 전송하는 것에 대한 예이다.

도 7은 동기 채널이 3번 반복 구조일 때, 3의 배수인 주파수 인덱스 위치에만 시퀀스를 삽입하는 예를 도시한 것이다.

도 8 및 9는 동기 채널이 3번 반복 구조일 때, 주파수 인덱스가 3의 배수가 아닌 위치에 시퀀스를 삽입하는 예를 도시한 것이다.

Claims

동기 채널을 방송 채널의 디코딩을 위한 위상 기준으로 사용하기 위한 동기 채널 전송 방법에 있어서,

안테나별로 단말과 미리 약속된 시프트 값을 사용하여 상기 동기 채널의 시퀀스들에 순환 이동을 적용하는 단계; 및

기지국에서 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스들을 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하고,

상기 방송 채널은 다중 안테나 전송 다이버시티 방식이 적용되도록 하되,

시간영역에서 k번 반복의 파형을 고려한 프리엠블, OFDM (Othogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 구간의 길이를 Tu, 전송안테나의 개수를 Ntx로 가정할 때, 상기 시프트 값은 Tu/(k * Ntx)로 설정되는 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중 안테나 전송 다이버시티 방식은,

공간 주파수 블록 코드(SFBC)가 적용되는 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 순환 이동을 적용하는 단계는,

상기 안테나마다 동일한 마더 시퀀스를 사용하는 단계인 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 순환 이동이 적용된 시퀀스에 사이클릭 프리픽스(CP)를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 사이클릭 프리픽스(CP)의 길이는 상기 시프트 값보다 짧은 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 동기 채널은,

시간 영역의 파형이 하나의 OFDM 심볼 내에서 2번 반복되는 형태인 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 동기 채널은,

시간 영역의 파형이 하나의 OFDM 심볼 내에서 3번 반복되는 형태인 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
삭제
동기 채널을 방송 채널의 디코딩을 위한 위상 기준으로 사용하기 위한 동기 채널 전송 방법에 있어서,

안테나별로 다른 시프트 값에 대한 정보를 단말에 전송하는 단계;

상기 시프트 값을 사용하여 상기 동기 채널의 시퀀스들에 순환 이동을 적용하는 단계; 및

기지국에서 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스들을 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하고,

상기 방송 채널은 다중 안테나 전송 다이버시티 방식이 적용되도록 하되,

시간영역에서 k번 반복의 파형을 고려한 프리엠블, OFDM (Othogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 구간의 길이를 Tu, 전송안테나의 개수를 Ntx로 가정할 때, 상기 시프트 값은 Tu/(k * Ntx)로 설정되는 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 순환 이동을 적용하는 단계는,

상기 안테나마다 동일한 마더 시퀀스를 사용하는 단계인 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 순환 이동이 적용된 시퀀스에 사이클릭 프리픽스(CP)를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.
동기 채널을 제어 채널의 디코딩을 위한 위상 기준으로 사용하기 위한 동기 채널 전송 방법에 있어서,

안테나별로 단말과 미리 약속된 시프트 값을 사용하여 상기 동기 채널의 시퀀스들에 순환 이동을 적용하는 단계; 및

기지국에서 상기 순환 이동이 적용된 시퀀스들을 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하고,

상기 제어 채널은 다중 안테나 전송 다이버시티 방식이 적용되도록 하되,

시간영역에서 k번 반복의 파형을 고려한 프리엠블, OFDM (Othogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 구간의 길이를 Tu, 전송안테나의 개수를 Ntx로 가정할 때, 상기 시프트 값은 Tu/(k * Ntx)로 설정되는 것을 특징으로 하는, 동기 채널 전송 방법.