KR101100116B1 - Apparatus for transmiter processing precoding using the number of transmiter antenna in open loop communication system and method for the same - Google Patents

Apparatus for transmiter processing precoding using the number of transmiter antenna in open loop communication system and method for the same Download PDF

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KR101100116B1 KR1020100050663A KR20100050663A KR101100116B1 KR 101100116 B1 KR101100116 B1 KR 101100116B1 KR 1020100050663 A KR1020100050663 A KR 1020100050663A KR 20100050663 A KR20100050663 A KR 20100050663A KR 101100116 B1 KR101100116 B1 KR 101100116B1
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Abstract

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 송신 장치는 복수의 안테나를 구비한 다중 안테나(MIMO; Multipul Input Multipul Output) 통신 시스템에 포함된 송신 장치에 있어서, 입력되는 데이터를 병렬화하여 출력하는 직렬-병렬 변환부와, 시스템 내에 포함된 안테나의 개수에 기초하여 설정된 프리코딩 행렬을 통해, 병렬화된 데이터를 상기 안테나의 개수에 맞게 프리코딩(Precoding)하는 프리코더(Precoder)와, 상기 시스템 내에 포함된 안테나를 통해 출력할 신호를 시공간 블록 코드화(STBC; Space Time Block Coding)하여 출력하는 STBC 인코더를 포함한다. In order to achieve the above object, a transmission device according to an aspect of the present invention is a transmission device included in a multi-pump (MIMO; Multipul Input Multipul Output) communication system having a plurality of antennas, and outputs data by parallelizing the input data. A precoder for precoding the parallelized data according to the number of antennas through a serial-to-parallel conversion unit, a precoding matrix set based on the number of antennas included in the system, and the system And a STBC encoder for outputting a signal to be output through an antenna included in the space time block coding (STBC).

Description

송신 안테나 개수를 이용하여 프리코딩을 수행하는 개루프 통신 시스템의 송신 장치 및 방법{APPARATUS FOR TRANSMITER PROCESSING PRECODING USING THE NUMBER OF TRANSMITER ANTENNA IN OPEN LOOP COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR THE SAME}TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION A transmission apparatus and method for an open loop communication system performing precoding by using the number of transmission antennas {APPARATUS FOR TRANSMITER PROCESSING PRECODING USING THE NUMBER OF TRANSMITER ANTENNA IN OPEN LOOP COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 개루프(Open loop) 다중 안테나 시스템에 관한 것으로써, 특히 개루프 다중 안테나 송신 장치의 프리코딩 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an open loop multi-antenna system, and more particularly, to a precoding device and method for an open-loop multi-antenna transmission apparatus.

현재의 무선 이동 통신 시스템은 고품질, 고속 및 대용량 데이터 전송의 멀티미디어 서비스를 목표로 구현 또는 연구가 활발히 진행 중에 있다. 이러한 무선 이동 통신 시스템에 존재하는 무선 채널 환경은 유선 채널 환경과는 달리 다중 경로 간섭(multipath interference)과, 쉐도잉(shadowing)과, 전파 감쇄와, 시변 잡음 및 간섭 등과 같은 여러 요인들로 인해 실제 송신 신호에서 왜곡된 신호를 수신하게 된다. 여기서, 상기 다중 경로 간섭에 의한 페이딩은 반사체나 사용자, 즉 사용자 단말기의 이동성에 밀접한 관련을 가지며, 실제 송신 신호와 간섭 신호가 혼재한 형태로 수신된다. 그래서, 상기 수신 신호는 실제 송신 신호에서 심한 왜곡을 겪은 형태가 되어 전체 이동 통신 시스템의 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 결과적으로 상기 페이딩 현상은 수신 신호의 크기(amplitude)와 위상(phase)을 왜곡시킬 수 있어, 무선 채널 환경에서 고속의 데이터 통신을 방해하는 주요 원인이며, 상기 페이딩 현상을 해결하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 결과적으로, 이동 통신 시스템에서 데이터를 고속으로 전송하기 위해서는 페이딩 현상과 같은 이동 통신 채널의 특성에 따른 손실 및 사용자별 간섭을 최소화해야 한다. 이를 해결하고자 제안된 기술 중의 하나가 다중입력 다중출력(Multiple-Input Multiple-Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 함)기술이다. Current wireless mobile communication systems are actively being implemented or researched for the purpose of multimedia services of high quality, high speed, and large data transmission. Unlike the wired channel environment, the wireless channel environment exists in such a wireless mobile communication system due to various factors such as multipath interference, shadowing, attenuation of radio waves, and time-varying noise and interference. A signal distorted in the transmission signal is received. Here, the fading due to the multipath interference is closely related to the mobility of the reflector or the user, that is, the user terminal, and is received in a form in which the actual transmission signal and the interference signal are mixed. Thus, the received signal becomes a form that is severely distorted in the actual transmission signal to act as a factor that degrades the performance of the entire mobile communication system. As a result, the fading phenomenon may distort the amplitude and phase of the received signal, which is a major cause of disturbing high-speed data communication in a wireless channel environment, and many studies have been conducted to solve the fading phenomenon. It is becoming. As a result, in order to transmit data at a high speed in a mobile communication system, loss due to characteristics of a mobile communication channel such as fading and user-specific interference should be minimized. One technique proposed to solve this problem is a multiple-input multiple-output (hereinafter referred to as 'MIMO') technique.

상기 MIMO 기술은 데이터 전송 방식과 채널 정보 피드백(feedback) 여부에 따라 크게 다음과 같이 분류할 수 있다.The MIMO technology can be largely classified as follows according to a data transmission method and whether channel information feedback is performed.

먼저, 데이터 전송 방식에 공간 다중화(SM: Spatial Multiplexing, 이하 'SM'라 칭하기 함) 기법과, 공간 다이버시티(SD: Spatial Diversity, 이하 'SD'라 칭하기로 함) 기법이 있다. 상기 SM 기법은 송신단과 수신단에 다중의 안테나를 이용하여, 서로 다른 데이터를 동시에 전송함으로써 시스템의 대역폭(bandwidth)을 증가시키지 않고, 보다 고속으로 데이터를 전송할 수 있는 기법이다. 이에 반해, 상기 SD 기법은 다중 송신 안테나에서 동일한 데이터를 전송하여 송신 다이버시티를 얻고자 하는 기법이다.First, there are Spatial Multiplexing (SM) and Spatial Diversity (SD). The SM technique is a technique that can transmit data at a higher speed without increasing the bandwidth of the system by simultaneously transmitting different data using multiple antennas at the transmitter and the receiver. In contrast, the SD scheme is a technique for obtaining transmit diversity by transmitting the same data in multiple transmit antennas.

상기와 같은 기술들은 다시 수신단에서 채널 정보 피드백 여부에 따라 개루프(open loop) 방식과, 폐루프(closed loop) 방식으로 분류된다. 개루프 방식은 수신단에서 채널 정보를 피드백받지 않는 방식으로써, 수신단의 모든 채널값을 송신단으로 피드백받는 폐루프 방식에 비하여 상대적으로 계산량이 적은 장점이 있다. 그러나, 개루프 방식은 다이버시티 이득과 전송률 또는 복호 복잡도가 서로 상반되는 특성을 나타내는 문제가 발생한다. 즉, 다이버시티 이득을 최대로 설정하게 되면, 전송률이나 복호 복잡도가 저하되는 문제가 발생하고, 전송률이나 복호 복잡도를 최대로 설정하게 되면, 다이버시티 이득이 감소되는 문제가 발생한다. 이러한 결점을 보완하기 위하여, 다이버시티 이득과 복호 복잡도는 다소 감소하지만, 최대 전송률을 제공하는 준직교 시공간 블록 부호화(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code, 이하'QO-STBC'라 칭하기로 함) 방식이 제안되었으며, 나아가 QO-STBC 방식에서 다이버시티 이득을 증가시키기 위한 다양한 시도가 진행되고 있다.The above techniques are further classified into an open loop and a closed loop according to whether channel information is feedback at the receiving end. The open loop method is a method in which the receiver does not receive the channel information and has a relatively small amount of calculation compared to the closed loop method in which all channel values of the receiver are fed back to the transmitter. However, the open-loop scheme has a problem in that diversity gain and transmission rate or decoding complexity exhibit characteristics that are incompatible with each other. In other words, if the diversity gain is set to the maximum, a problem arises in that the transmission rate and decoding complexity decreases. If the transmission rate and the decoding complexity is set in the maximum, the diversity gain decreases. To compensate for this drawback, the diversity gain and decoding complexity are somewhat reduced, but the quasi-Orthogonal Space Time Block Code (hereinafter referred to as 'QO-STBC') which provides the maximum data rate is used. In addition, various attempts have been made to increase the diversity gain in the QO-STBC scheme.

본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로써, 안테나의 개수를 이용한 프리코딩(Precoding)을 통해 최대 다이버서티 이득(Maximum Diversity Gain) 및 복호화 복잡도 감소(Decoding Complexity Reduction)를 구현할 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in consideration of the foregoing, and is a transmission apparatus capable of implementing maximum diversity gain and decoding complexity reduction through precoding using the number of antennas. And to provide a method.

또한, 본 발명은 실수 도메인에서 채널 상태 정보 없이 채널의 직교성을 구현할 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a transmission apparatus and a method capable of realizing channel orthogonality without channel state information in a real domain.

또한, 본 발명은 채널의 직교성 구현에 의한 상관을 제거하여 다차원 회전을 사용할 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a transmission apparatus and a method capable of using multi-dimensional rotation by removing a correlation caused by orthogonality of a channel.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 송신 장치는 복수의 안테나를 구비한 다중 안테나(MIMO; Multipul Input Multipul Output) 통신 시스템에 포함된 송신 장치에 있어서, 입력되는 데이터를 병렬화하여 출력하는 직렬-병렬 변환부와, 시스템 내에 포함된 안테나의 개수에 기초하여 설정된 프리코딩 행렬을 통해, 병렬화된 데이터를 상기 안테나의 개수에 맞게 프리코딩(Precoding)하는 프리코더(Precoder)와, 상기 시스템 내에 포함된 안테나를 통해 출력할 신호를 시공간 블록 코드화(STBC; Space Time Block Coding)하여 출력하는 STBC 인코더를 포함한다. In order to achieve the above object, a transmission device according to an aspect of the present invention is a transmission device included in a multi-pump (MIMO; Multipul Input Multipul Output) communication system having a plurality of antennas, and outputs data by parallelizing the input data. A precoder for precoding the parallelized data according to the number of antennas through a serial-to-parallel conversion unit, a precoding matrix set based on the number of antennas included in the system, and the system And a STBC encoder for outputting a signal to be output through an antenna included in the space time block coding (STBC).

본 발명의 다른 측면에 따른 송신 방법은 복수의 안테나를 구비한 다중 안테나(MIMO; Multipul Input Multipul Output) 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 입력되는 데이터를 병렬화하여 출력하는 과정과, 시스템 내에 포함된 안테나의 개수에 기초하여 설정된 프리코딩 행렬을 통해, 병렬화된 데이터를 상기 안테나의 개수에 맞게 프리코딩(Precoding)하는 과정과, 상기 시스템 내에 포함된 안테나를 통해 출력할 신호를 시공간 블록 코드화(STBC; Space Time Block Coding)하여 출력하는 과정을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting data in a multiple antenna (MIMO) communication system having a plurality of antennas, the method comprising: parallelizing and outputting input data; Precoding the parallelized data according to the number of antennas through a precoding matrix set based on the number of antennas included, and space-time block coding of a signal to be output through an antenna included in the system. STBC; Space Time Block Coding).

본 발명에 따르면, 안테나의 개수를 이용한 프리코딩(Precoding)을 통해 다음과 같은 효과를 창출할 수 있다.According to the present invention, the following effects can be created through precoding using the number of antennas.

첫째, 최대 다이버서티 이득(Maximum Diversity Gain) 및 복호화 복잡도 감소(Decoding Complexity Reduction)를 구현할 수 있다. First, maximum diversity gain and decoding complexity reduction can be implemented.

둘째, 실수 도메인에서 채널 상태 정보 없이 채널의 직교성을 구현할 수 있다. Second, the channel orthogonality can be implemented in the real domain without channel state information.

셋째, 채널의 직교성 구현에 의한 상관을 제거하여 다차원 회전을 사용할 수 있다. Third, multi-dimensional rotation can be used by removing the correlation caused by the orthogonality of the channel.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치의 구성을 도시하는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치에 구비된 프리코더의 일 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치에 구비된 프리코더의 다른 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신 방법의 진행 순서를 도시하는 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신방법에 의해 전송된 신호의 비트 에러율을 실험한 결과의 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신방법에 의해 전송된 신호의 프레임 에러율을 실험한 결과의 그래프.
1 is a block diagram showing the configuration of a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is an exemplary diagram of a precoder provided in a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is another exemplary diagram of a precoder provided in a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart illustrating a procedure of a signal transmission method according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph showing results of experiments on bit error rate of a signal transmitted by a transmission method according to an embodiment of the present invention;
6 is a graph of results of experimenting with a frame error rate of a signal transmitted by a transmission method according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Specific details appear in the following description, which is provided to help a more general understanding of the present invention, and it is common knowledge in the art that such specific matters may be changed or modified within the scope of the present invention. It is self-evident to those who have.

본 발명은 다중입력 다중출력(MIMO) 기술이 구현 가능하도록 설계된 통신 시스템에 적용할 수 있으며, 본 발명에서 안테나의 개수는 상기 통신 시스템의 송신 장치에 구비된 안테나의 개수이다. The present invention can be applied to a communication system designed to implement a multiple input multiple output (MIMO) technology, the number of antennas in the present invention is the number of antennas provided in the transmission device of the communication system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치는 수신장치로 전송할 신호를 병렬 신호로 처리하는 직/병렬 변환부(110), 송신 안테나 수를 고려한 프리코딩 행렬을 사용하여 상기 병렬 신호를 프리코딩하는 프리코더(120), 프리코딩 된 신호를 준직교 시공간 블록 부호화(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code, 이하'QO-STBC'라 칭하기로 함)하는 STBC 인코더(130), 및 준직교 시공간 블록 부호화된 신호를 전송하는 복수의 송신 다이버시티 안테나(140-1, 140-2, 140-3, 140-n)(이하, '송신 안테나'라 함.)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of a transmitter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a transmitter according to an exemplary embodiment of the present invention uses a parallel / parallel converter 110 to process a signal to be transmitted to a receiver as a parallel signal, using the precoding matrix considering the number of transmit antennas. A precoder 120 for precoding the signal, an STBC encoder 130 for quasi-Orthogonal Space Time Block Code (QO-STBC), and a quasi-orthogonal space time block code A plurality of transmit diversity antennas (140-1, 140-2, 140-3, 140-n) for transmitting orthogonal space-time block coded signal (hereinafter referred to as 'transmission antenna').

프리코더(120)는 통신 시스템에 포함된 상기 안테나 개수를 입력받고, 상기 안테나 개수에 따른 프리코딩 행렬을 확인한다. 그리고, 상기 병렬 신호를 상기 프리코딩 행렬에 적용하여, QO-STBC 처리를 위한 신호를 출력한다.The precoder 120 receives the number of antennas included in a communication system and checks a precoding matrix according to the number of antennas. The parallel signal is applied to the precoding matrix to output a signal for QO-STBC processing.

상기 안테나의 개수에 따른 프리코딩 행렬은 하기와 같은 연산을 통해 확인될 수 있다.The precoding matrix according to the number of antennas can be confirmed through the following operation.

본 발명에서, STBC 부호어(codeword)는 T 심볼 주기의 구간 동안 Nt개의 송신 안테나로부터 Nr개의 수신 안테나로 전송된다. 또한, 채널이 수신 장치에 인식되기는 하지만 송신장치에는 인식되지 않으며, 페이딩 계수(fading coefficient)가 전송 심볼들의 블록에 고정적이고 블록들에 독립적인 환경에, 블록 페이딩 채널(Block fading channel)이 존재할 수 있다. 또한, 전송 부호어(

Figure 112010034605744-pat00001
)는 K개의 임이의 복합 성상도 심볼들로 구성되는 T×Nt 행렬로 나타낼 수 있으며, STBC 부호율(code rate)(Rs)은 K/T로 정의할 수 있다. 이에 기초하여, 시스템 모델은 하기의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.In the present invention, the STBC codeword is transmitted from the N t transmit antennas to the N r receive antennas during the period of the T symbol period. In addition, a block fading channel may exist in an environment in which a channel is recognized by a receiving device but not a transmitting device, and a fading coefficient is fixed to a block of transmission symbols and is independent of blocks. have. Also, the transmission codeword (
Figure 112010034605744-pat00001
) May be represented by a T × N t matrix consisting of K arbitrary constellation symbols, and STBC code rate R s may be defined as K / T. Based on this, the system model may be defined as in Equation 1 below.

Figure 112010034605744-pat00002
Figure 112010034605744-pat00002

여기서,

Figure 112010034605744-pat00003
,
Figure 112010034605744-pat00004
이다.
Figure 112010034605744-pat00005
는 i번째 전송 안테나로부터 단위면적당 0.5의 값을 갖는 독립 복합 가우시안 랜덤 변수(independent complex Gaussian random variables)의 샘플로 샘플링되는 수신 안테나로의 경로 이득을 지시하고,
Figure 112010034605744-pat00006
는 i번째 시간에 분산
Figure 112010034605744-pat00007
를 갖는 독립 이상 분산 복합 가우시안 노이즈(independent and identicallydistributed (i.i.d) complex Gaussian noise)를 지시한다.here,
Figure 112010034605744-pat00003
,
Figure 112010034605744-pat00004
to be.
Figure 112010034605744-pat00005
Denotes a path gain from the i th transmit antenna to a receive antenna sampled as a sample of independent complex Gaussian random variables having a value of 0.5 per unit area,
Figure 112010034605744-pat00006
Distributed at the i time
Figure 112010034605744-pat00007
Independent and identically distributed (iid) complex Gaussian noise.

수신 신호 벡터

Figure 112010034605744-pat00008
를 실수부 및 허수부로 분해하면, 실수 채널 행렬(
Figure 112010034605744-pat00009
)은 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Receive signal vector
Figure 112010034605744-pat00008
If you decompose into real and imaginary parts, the real channel matrix (
Figure 112010034605744-pat00009
) Can be expressed as in Equation 2 below.

Figure 112010034605744-pat00010
Figure 112010034605744-pat00010

여기서, y=

Figure 112010034605744-pat00011
, X=
Figure 112010034605744-pat00012
, 및 n=
Figure 112010034605744-pat00013
이다. 그리고, HNt의 k번째 컬럼은 hk(k=1, 2, ..., 2Nt)로 나타낼 수 있다. 예컨대, Nt=4일때, 준직교 코드 행렬은 하기의 수학식 3과 같이 예시할 수 있고, 이에 대응하는 실제 채널 행렬은 수학식 4와 같이 예시할 수 있다.Where y =
Figure 112010034605744-pat00011
, X =
Figure 112010034605744-pat00012
, And n =
Figure 112010034605744-pat00013
to be. The kth column of H Nt may be represented by h k (k = 1, 2, ..., 2N t ). For example, when N t = 4, the quasi-orthogonal code matrix may be illustrated as Equation 3 below, and the actual channel matrix corresponding thereto may be illustrated as Equation 4.

Figure 112010034605744-pat00014
Figure 112010034605744-pat00014

Figure 112010034605744-pat00015
Figure 112010034605744-pat00015

나아가, 2차원 실수 신호 벡터 X는 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.Furthermore, the two-dimensional real signal vector X may be expressed as Equation 5 below.

Figure 112010034605744-pat00016
Figure 112010034605744-pat00016

여기서, Xi1=[x1,I...xn,I]T, Xi2=[xn +1,I...x2n,I]T, Xq1=[x1,Q...xn,Q]T, Xq2=[xn+1,Q...x2n,Q]T이고, n=Nt/2이다. Where X i1 = [x 1 , I ... x n , I] T , X i2 = [x n +1 , I ... x 2n , I] T , X q1 = [x 1 , Q .. .x n , Q] T , X q2 = [x n + 1 , Q ... x 2n , Q] T and n = N t / 2.

컬럼 벡터들의 쌍들({h1 h2}, {h3 h4}, {h5 h6}, {h7 h8})은 최대 가능성Maximum-likehood(ML)복호화는 Xi1, Xi2, Xq1, 및 Xq2을 통해 독립적으로 수행될 수 있음을 의미하는 직교 서브셋으로 구성된다. Pairs of column vectors {h 1 h 2 }, {h 3 h 4 }, {h 5 h 6 }, {h 7 h 8 }) consists of an orthogonal subset, meaning that the maximum likelihood Maximum-likehood (ML) decoding can be performed independently through X i1 , X i2 , X q1 , and X q2 .

이와 같은 관점에서, Nt=8일때의 코드 행렬은 하기의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.From this point of view, the code matrix when N t = 8 can be expressed by Equation 6 below.

Figure 112010034605744-pat00017
Figure 112010034605744-pat00017

이 경우, 대응하는 채널 행렬(H8)은 4개의 직교 컬럼 서브셋들, 즉 {h1 ... h4}, {h5 ... h8}, {h9 ... h12}, 및 {h13 ... h16}으로 구성된다.In this case, the corresponding channel matrix H 8 is divided into four orthogonal column subsets: {h 1 ... h 4 }, {h 5 ... h 8 }, {h 9 ... h 12 }, And {h 13 ... h 16 }.

한편, 본 발명의 프리코더(120)는 하기의 수학식 7의 연산을 통해 프리코딩 처리를 수행한다. On the other hand, the precoder 120 of the present invention performs the precoding process through the operation of the equation (7).

Figure 112010034605744-pat00018
Figure 112010034605744-pat00018

여기서, s는 전송 데이터 벡터이고, P는 2Nt × 2Nt 크기의 채널 직교 프리코더를 지시한다.Here, s is a transmission data vector, and P indicates a channel orthogonal precoder having a size of 2N t × 2N t .

본 발명에서, P는 통합된 단일의 행렬이고, 전송 전력 상수 E[xTx]=Pt를 포함하는 E[sTs]=Pt이므로, tr(PTP)=2Nt이다.In the present invention, P is an integrated single matrix and tr (P T P) = 2N t since E [s T s] = P t including the transmission power constant E [x T x] = P t .

전술한 수학식 2와 수학식 7을 조합하면, 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.Combining the above Equations 2 and 7 can be expressed as shown in Equation 8 below.

Figure 112010034605744-pat00019
Figure 112010034605744-pat00019

여기서, 채널 행렬(

Figure 112010034605744-pat00020
)는 하기의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있고, 전송 데이터 벡터(s) 및 채널 직교 프리코더(P)는 하기의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.Where channel matrix (
Figure 112010034605744-pat00020
) Can be expressed as Equation 9 below, and the transmission data vector s and the channel orthogonal precoder P can be expressed as Equation 10 below.

Figure 112010034605744-pat00021
Figure 112010034605744-pat00021

Figure 112010034605744-pat00022
Figure 112010034605744-pat00022

Figure 112010034605744-pat00023
Figure 112010034605744-pat00023

여기서, si1=[s1,I...sn,I]T, si2=[sn +1,I...s2n,I]T, sq1=[s1,Q...sn,Q]T, sq2=[sn+1,Q...s2n,Q]T이고,

Figure 112010034605744-pat00024
는 n×n 크기의 프리코딩 서브 매트릭스이다. Where s i1 = [s 1 , I ... s n , I] T , s i2 = [s n +1 , I ... s 2n , I] T , s q1 = [s 1 , Q .. .s n , Q] T , s q2 = [s n + 1 , Q ... s 2n , Q] T ,
Figure 112010034605744-pat00024
Is an n × n sized precoding sub-matrix.

한편, n차원의 회전 성상도를 사용하여 프리코딩 행렬(P)을 구성할 수 있으며, 상기 다차원의 회전 성상도는 하기 수학식11에 나타나는 거리곱의 최소값(MPD; Minimum Product Distance)에 기초하여 구성된다.Meanwhile, the precoding matrix P may be configured using an n-dimensional rotation constellation, and the multi-dimensional rotation constellation is based on a minimum product distance (MPD) represented by Equation 11 below. It is composed.

Figure 112010034605744-pat00025
Figure 112010034605744-pat00025

Figure 112010034605744-pat00026
Figure 112010034605744-pat00026

직교 프리코딩 행렬은 채널 행렬(

Figure 112010034605744-pat00027
)은 컬럼 기준이 이상적으로 분산되고 상관되지 않는 컬럼 와이즈 직교 채널 행렬(column-wise orthogonal channel matrix)로 분해된다. 이에 따라, 본 발명에 구비된 프리코더(120)는 채널 행렬(
Figure 112010034605744-pat00028
)의 컬럼들 사이의 상관을 제거하고, 구성들을 인터리브(Interleave) 한다.Orthogonal precoding matrices are channel matrices (
Figure 112010034605744-pat00027
) Are decomposed into a column-wise orthogonal channel matrix where the column reference is ideally distributed and uncorrelated. Accordingly, the precoder 120 provided in the present invention is a channel matrix (
Figure 112010034605744-pat00028
Remove correlation between columns and interleave configurations.

또한, 본 발명에 구비된 프리코더(120)는 채널의 직교성을 보장하기 위하여 디터미넌트 설계기준을 고려한다. 부호어 차 행렬(codeword diffrence matrix)(

Figure 112010034605744-pat00029
)은
Figure 112010034605744-pat00030
로 정의된다. 나아가, 4개의 안테나를 지원하는 QO-STBC를 위한 부호어 차 행렬은 하기의 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.In addition, the precoder 120 provided in the present invention considers the determinant design criteria to ensure the orthogonality of the channel. Codeword diffrence matrix (
Figure 112010034605744-pat00029
)silver
Figure 112010034605744-pat00030
Is defined as Furthermore, the codeword difference matrix for the QO-STBC supporting four antennas may be expressed as in Equation 12 below.

Figure 112010034605744-pat00031
Figure 112010034605744-pat00031

그리고,

Figure 112010034605744-pat00032
조건에서의 디터미넌트 값은 하기의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.And,
Figure 112010034605744-pat00032
The determinant value in the condition may be expressed by Equation 13 below.

Figure 112010034605744-pat00033
Figure 112010034605744-pat00033

여기서,

Figure 112010034605744-pat00034
,
Figure 112010034605744-pat00035
이다.here,
Figure 112010034605744-pat00034
,
Figure 112010034605744-pat00035
to be.

나아가 최대 부호화 이득을 이루기 위해, 수학식 14와 같이 디터미넌트 행렬을 상기 수학식 11의 거리곱의 최소값과 동일하게 설정함으로써, 수학식 15 및 수학식 16과 같이 최대 부호화 이득을 만족하는 프리코딩 행렬을 연산할 수 있다.Furthermore, in order to achieve the maximum coding gain, by setting the determinant matrix equal to the minimum value of the distance product of Equation 11 as shown in Equation 14, the precoding satisfying the maximum coding gain as shown in Equations 15 and 16 is shown. Can compute matrices

Figure 112010034605744-pat00036
Figure 112010034605744-pat00036

여기서,

Figure 112010034605744-pat00037
이고,
Figure 112010034605744-pat00038
이고, Cp는 수학식 7에서의 전력 상수값으로부터 정의되는 값으로써, 예컨대 2로 설정될 수 있다. 그리고, 상기 수학식 14로부터
Figure 112010034605744-pat00039
Figure 112010034605744-pat00040
의 관계식을 도출할 수 있다.here,
Figure 112010034605744-pat00037
ego,
Figure 112010034605744-pat00038
And C p is a value defined from the power constant value in Equation 7, and may be set to, for example, 2. And, from the equation (14)
Figure 112010034605744-pat00039
Wow
Figure 112010034605744-pat00040
Can be derived.

한편, 수학식 7과 수학식 10으로부터 프리코딩 행렬을 하기의 수학식 15와 같이 표현할 수 있고, 전술한 수학식 14의 관계에 의해 안테나 개수가 4개일 경우의 프리코딩 행렬을 하기의 수학식 16과 같이 형성할 수 있다.On the other hand, a precoding matrix can be expressed from Equation 7 and Equation 10 as shown in Equation 15 below, and the precoding matrix when the number of antennas is four is represented by Equation 14 below. It can be formed as follows.

Figure 112010034605744-pat00041
Figure 112010034605744-pat00041

Figure 112010034605744-pat00042
Figure 112010034605744-pat00042

나아가, 안테나 개수(Nt)가 8개인 경우, 안테나 개수(Nt)가 4개인 경우와 마찬가지로, 디터미넌트 행렬을 상기 거리곱의 최소값과 동일하게 설정함으로써 프리코딩 행렬을 연산할 수 있다. Furthermore, when the number of antennas N t is eight, as in the case where the number of antennas N t is four, the precoding matrix may be calculated by setting the determinant matrix to be equal to the minimum value of the distance product.

안테나의 수(Nt)가 8개인 경우의 디터미넌트 행렬은 하기의 수학식 17과 같으며, 디터미넌트 행렬을 상기 거리곱의 최소값과 동일하게 설정하기 위하여 수학식 18의 연산을 수행하고, 최종적으로 수학식 19와 같이 안테나 개수(Nt)가 8개인 프리코딩 행렬을 연산할 수 있다.In the case where the number of antennas N t is 8, the determinant matrix is expressed by Equation 17 below, and the operation of Equation 18 is performed to set the determinant matrix to be equal to the minimum value of the distance product. Finally, as shown in Equation 19, a precoding matrix having 8 antenna numbers N t may be calculated.

Figure 112010034605744-pat00043
Figure 112010034605744-pat00043

여기서,

Figure 112010034605744-pat00044
,
Figure 112010034605744-pat00045
,
Figure 112010034605744-pat00046
, 및
Figure 112010034605744-pat00047
이다.here,
Figure 112010034605744-pat00044
,
Figure 112010034605744-pat00045
,
Figure 112010034605744-pat00046
, And
Figure 112010034605744-pat00047
to be.

Figure 112010034605744-pat00048
Figure 112010034605744-pat00048

여기서,

Figure 112010034605744-pat00049
,
Figure 112010034605744-pat00050
,
Figure 112010034605744-pat00051
, 및
Figure 112010034605744-pat00052
이고, Cp는 4로 설정될 수 있다. here,
Figure 112010034605744-pat00049
,
Figure 112010034605744-pat00050
,
Figure 112010034605744-pat00051
, And
Figure 112010034605744-pat00052
And C p may be set to four.

Figure 112010034605744-pat00053
Figure 112010034605744-pat00053

비록, 본 발명의 일 실시예에서 프리코더(120)가 전술한 안테나 개수(Nt)가 4개 및 8개인 경우의 프리코딩 행렬 연산의 처리를 예시하지만, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 안테나 개수(Nt)는 다양하게 변경할 수 있으며, 이에 대응하는 디터미넌트 행렬 및 상기 거리곱의 최소값도 안테나 개수(Nt)에 따라 변경할 수 있음은 물론이다.Although, in one embodiment of the present invention, the precoder 120 exemplifies the processing of the precoding matrix operation in the case where the antenna number N t is 4 and 8, the present invention is not limited thereto. For example, the number of antennas N t may be variously changed, and the minimum value of the determinant matrix and the distance product corresponding thereto may also be changed according to the number of antennas N t .

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리코더(120)의 프리코딩 행렬은 통신 시스템의 설계, 구축, 또는 변경시, 상기 안테나 개수(Nt)에 따라 사용자에 의해 설정될 수 있다.Furthermore, the precoding matrix of the precoder 120 according to an embodiment of the present invention may be set by the user according to the number of antennas N t when designing, constructing, or changing a communication system.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리코더(120)는 통신 시스템에 구비된 송신 안테나 개수(Nt)를 입력받고, 프리코더(120)가 직접 안테나 개수(Nt)에 대응하는 프리코딩을 위한 프리코딩 행렬을 연산할 수도 있다.In addition, the precoder 120 according to an embodiment of the present invention receives the number of transmit antennas N t provided in the communication system, and the precoder 120 directly precodes the antenna number N t . It is also possible to compute the precoding matrix for.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치에 구비된 프리코더의 일 예시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치에 구비된 프리코더(120)는 안테나 개수(Nt)를 입력받고, 프리코딩 행렬을 연산하는 프리코딩 행렬 연산부(221) 및 상기 프리코딩 행렬에 따라 병렬신호에 대한 프리코딩 처리를 수행하는 프리코딩 수행부(223)를 구비한다. 특히, 상기 프리코딩 행렬 연산부(221)는 전술한 프리코딩 행렬의 연산 알고리즘에 기초하여, 안테나 개수(Nt)에 따라 미리 정해진 디터미넌트 행렬과 거리곱의 최소값을 확인하고, 상기 디터미넌트 행렬과 거리곱의 최소값을 동일하게 설정하여 프리코딩 행렬을 연산 처리할 수 있다.2 is a diagram illustrating a precoder provided in a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the precoder 120 included in the transmission apparatus according to an embodiment of the present invention receives a number of antennas N t , and a precoding matrix calculator 221 for calculating a precoding matrix and the above. A precoding processor 223 performs a precoding process on the parallel signals according to the precoding matrix. In particular, the precoding matrix calculation unit 221 checks the minimum value of the predetermined determinant matrix and the distance product according to the number of antennas N t based on the above-described algorithm of the precoding matrix, and the determinant The precoding matrix can be arithmetic by setting the same minimum value of the matrix and the distance product.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치에 구비된 프리코더의 다른 예시도이다. 도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 프리코더(120)는 입력되는 상기 병렬 신호에 대해, 안테나 개수(Nt)에 따라 미리 정해진 프리코딩 행렬을 처리할 수 있도록 구현된 적어도 두 개의 프리코딩 행렬 처리부(321-1, 321-2, 321-3, ... 321-n)를 구비한다. 예컨대, 제1프리코딩 행렬 처리부(321-1)는 안테나 개수(Nt)가 4개인 경우의 미리 정해진 프리코딩 행렬(즉, 전술한 수학식 16에서 예시하는 프리코딩 행렬)을 처리하고, 제2프리코딩 행렬 처리부(321-2)는 안테나 개수(Nt)가 8개인 경우의 미리 정해진 프리코딩 행렬(즉, 전술한 수학식 19에서 예시하는 프리코딩 행렬)을 처리하고, 제3프리코딩 행렬 처리부(321-3)는 안테나 개수(Nt)가 16개인 경우의 미리 정해진 프리코딩 행렬을 처리하고, 제n프리코딩 행렬 처리부(321-n)는 안테나 개수(Nt)가 n개인 경우의 미리 정해진 프리코딩 행렬을 처리한다. 또한, 다른 실시예에 따른 프리코더(120)는 프리코딩 행렬 선택부(323)를 구비하는데, 상기 프리코딩 행렬 처리부(323)는 통신 시스템에 구비된 송신 안테나 개수(Nt)를 입력받고, 적어도 두 개의 프리코딩 행렬 처리부(321-1, 321-2, 321-3, ... 321-n) 중, 상기 송신 안테나 개수(Nt)와 대응하여 미리 정해진 프리코딩 행렬을 처리하는 프리코딩 행렬 처리부를 선택하고, 선택된 상기 프리코딩 행렬 처리부로 프리코딩 행렬 처리의 동작을 지시하는 신호를 전송한다. 예컨대, 프리코딩 행렬 선택부(323)가 통신 시스템에 구비된 송신 안테나 개수(Nt)가 8개임을 입력받으면, 프리코딩 행렬 선택부(323)는 송신 안테나 개수(Nt)가 8개인 프리코딩 행렬을 처리하는 제2프리코딩 행렬 처리부(321-2)를 선택하고, 상기 제2프리코딩 행렬 처리부(321-2)로 프리코딩 행렬 처리의 동작을 지시하는 신호를 전송한다. 3 is another exemplary diagram of a precoder provided in a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the precoder 120 according to another embodiment may include at least two precodings implemented to process a predetermined precoding matrix according to the number of antennas N t with respect to the input parallel signal. Matrix processing units 321-1, 321-2, 321-3, ... 321-n. For example, the first precoding matrix processor 321-1 processes a predetermined precoding matrix (that is, the precoding matrix illustrated in Equation 16 above) when the number of antennas N t is four, and The two precoding matrix processing unit 321-2 processes a predetermined precoding matrix (that is, the precoding matrix illustrated in Equation 19 above) when the number of antennas N t is eight, and the third precoding is performed. The matrix processor 321-3 processes a predetermined precoding matrix when the number of antennas N t is 16, and the nth precoding matrix processor 321-n when the number of antennas N t is n. Processes a predetermined precoding matrix of. In addition, the precoder 120 according to another embodiment includes a precoding matrix selector 323. The precoding matrix processor 323 receives the number of transmit antennas N t provided in the communication system. Precoding for processing a predetermined precoding matrix corresponding to the number of transmit antennas N t among at least two precoding matrix processing units 321-1, 321-2, 321-3,. A matrix processing unit is selected, and a signal indicating an operation of precoding matrix processing is transmitted to the selected precoding matrix processing unit. For example, when the precoding matrix selector 323 receives that the number of transmit antennas N t included in the communication system is eight, the precoding matrix selector 323 pre-prescribes eight transmit antennas N t . A second precoding matrix processor 321-2 for processing a coding matrix is selected, and a signal instructing an operation of precoding matrix processing is transmitted to the second precoding matrix processor 321-2.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신 방법의 진행 순서를 도시하는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신 방법은 신호를 송신하기에 앞서, 송신 장치의 환경을 설정하는 411 및 413단계와, 송신할 신호를 처리하고 전송하는 421 내지 429 단계를 포함한다.4 is a flowchart illustrating a procedure of a signal transmission method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, a signal transmission method according to an embodiment of the present invention includes steps 411 and 413 for setting an environment of a transmission device and steps 421 to 429 for processing and transmitting a signal to be transmitted before transmitting a signal. It includes.

우선, 411단계에서는, 본 발명에서 프리코딩 처리를 위해 필요한 송신 다이버시티 안테나(이하, 송신 안테나라 함.)의 개수를 입력받는다. 안테나 개수는 통신 시스템의 설계, 구축, 또는 변경시 입력될 수 있다.First, in step 411, the number of transmit diversity antennas (hereinafter, referred to as transmit antennas) required for the precoding process is received in the present invention. The number of antennas may be input when designing, building, or modifying a communication system.

다음으로, 413단계에서는, 프리코딩 행렬이 설정된다. 프리코딩 행렬은 안테나 개수를 기반으로 설정된다. 구체적으로, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치에 구비된 프리코더(도 1의 120)의 프리코딩 행렬 설정 알고리즘과 같이, 디터미넌트 행렬 및 상기 거리곱의 최소값 사이의 관계를 고려하여 안테나 개수(Nt)에 따른 프리코딩 행렬을 설정할 수 있다. 최대 부호화 이득을 이루기 위해, 예컨대, 안테나 개수(Nt)가 4개인 경우 전술한 수학식 14와 같이 디터미넌트 행렬을 상기 수학식 11의 거리곱의 최소값과 동일하게 설정함으로써,

Figure 112010034605744-pat00054
Figure 112010034605744-pat00055
의 관계식을 도출할 수 있고, 수학식 15 및 수학식 16과 같이 최대 부호화 이득을 만족하는 프리코딩 행렬을 연산할 수 있다. 또한, 안테나 개수(Nt)가 8개인 경우, 안테나 개수(Nt)가 4개인 경우와 마찬가지로, 디터미넌트 행렬을 상기 거리곱의 최소값과 동일하게 설정함으로써 프리코딩 행렬을 연산할 수 있다. 즉, 안테나의 수(Nt)가 8개인 경우의 디터미넌트 행렬은 하기의 수학식 17과 같으며, 디터미넌트 행렬을 상기 거리곱의 최소값과 동일하게 설정하기 위하여 수학식 18의 연산을 수행하고, 최종적으로 수학식 19와 같이 안테나 개수(Nt)가 8개인 프리코딩 행렬을 연산할 수 있다. 나아가, 안테나 개수(Nt)가 다양하게 변경되더라도, 변경된 안테나 개수에 따른 디터미넌트 행렬과 상기 거리곱의 최소값을 확인하고, 상기 디터미넌트 행렬을 상기 거리곱의 최소값과 동일하게 설정함으로써, 프리코딩 행렬을 연산할 수 있다.Next, in step 413, a precoding matrix is set. The precoding matrix is set based on the number of antennas. Specifically, in consideration of the relationship between the determinant matrix and the minimum value of the distance product, as in the precoding matrix setting algorithm of the precoder (120 of FIG. 1) included in the transmitter according to the above-described embodiment of the present invention The precoding matrix according to the number of antennas N t can be set. In order to achieve the maximum coding gain, for example, when the number of antennas N t is four, by setting the determinant matrix to be equal to the minimum value of the distance product of Equation 11 as shown in Equation 14,
Figure 112010034605744-pat00054
Wow
Figure 112010034605744-pat00055
Can be derived and a precoding matrix that satisfies the maximum coding gain can be calculated as in Equations 15 and 16. In addition, when the number of antennas N t is eight, as in the case where the number of antennas N t is four, the precoding matrix may be calculated by setting the determinant matrix to be equal to the minimum value of the distance product. That is, the determinant matrix in the case where the number of antennas N t is 8 is expressed by Equation 17 below, and in order to set the determinant matrix equal to the minimum value of the distance product, Finally, as shown in Equation 19, a precoding matrix having 8 antenna numbers N t may be calculated. Furthermore, even if the number of antennas N t is varied, by checking the minimum value of the determinant matrix and the distance product according to the changed number of antennas, and setting the determinant matrix to be equal to the minimum value of the distance product, The precoding matrix can be computed.

한편, 421단계에서 통신 시스템을 통해 전송한 데이터 또는 신호가 입력되면, 423단계에서는 입력되는 신호에 대한 직렬-병렬 변환을 수행한다. In operation 421, when data or a signal transmitted through the communication system is input, in operation 423, serial-to-parallel conversion of the input signal is performed.

다음으로, 425단계에서는, 상기 413단계에서 설정된 프리코딩 행렬에 의해 상기 별영 신호에 대한 프리코딩 처리를 수행한다.Next, in step 425, the precoding process on the blind signal is performed by the precoding matrix set in step 413.

그리고, 427단계에서는, 프리코딩 처리된 신호를 준직교 시공간 블록 부호화(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code, 이하'QO-STBC'라 칭하기로 함)하고, 429단계에서는 부호화된 상기 신호를 다이버시티 안테나를 통해 수신장치로 전송한다.In step 427, the pre-coded signal is quasi-orthogonal space time block code (QO-STBC), and in step 429, the encoded signal is referred to as a diversity antenna. Transmit to receiving device through.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신방법에 의해 전송된 신호의 실험예를 예시한다. 상기 실혐예는 언코디드 시스템 및 코디드 시스템에서의 시뮬레이션을 통해 측정된 결과를 예시한다. 실험예에서, 그레이 맴핑을 위한 블록 페이딩 채널들을 위해, 8개의 전송 안테나 개수와 하나의 수신 안테나 개수를 갖는 QAM변조를 수행함을 가정한다.Hereinafter, an experimental example of a signal transmitted by the transmission method according to an embodiment of the present invention. The demonstration illustrates the results measured through simulation in an uncoded system and a coded system. In the experimental example, it is assumed that QAM modulation with eight transmit antennas and one receive antenna is performed for the block fading channels for gray mapping.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신방법에 의해 전송된 신호의 비트 에러율을 실험한 결과의 그래프로써, 언코디드 시스템에 대한 시뮬레이션의 결과를 예시한다. 도 5를 참조하면, 비교예1-1로서 일반적인 STBC(Conventional STBC) 방식에 의해 처리된 신호의 비트 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였고, 비교예1-2로서 회전 성상도를 갖는 QO-STBC(QO8 with rotated constellation[5]) 방식에 의해 처리된 신호의 비트 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였고, 비교예1-3으로서 다차원 성상 위상 회전(Conventional rotated QO8[6]) 방식에 의해 처리된 신호의 비트 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였고, 및 비교예1-4로서 9dB penalty의 최대 비율 수신 조합(MMRC with 9dB penalty) 방식에 의해 처리된 신호의 비트 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 그리고, 본 발명의 실시예로서 다차원 성상도를 갖는 프리코딩(QO8 with proposed precoding)에 의해 처리된 신호의 비트 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였다.5 is a graph of the results of experiments on the bit error rate of the signal transmitted by the transmission method according to an embodiment of the present invention, illustrating the results of the simulation for the uncoded system. Referring to FIG. 5, as Comparative Example 1-1, a simulation result of a bit error rate of a signal processed by a general Conventional STBC (Conventional STBC) method was confirmed. The simulation results of the bit error rate of the signal processed by QO 8 with rotated constellation [5]) were confirmed, and as Comparative Example 1-3, it was processed by the multi-dimensional conventional rotated QO 8 [6] method. The simulation result about the bit error rate of the signal was confirmed, and as the comparative example 1-4, the simulation result about the bit error rate of the signal processed by the MMRC with 9dB penalty method was confirmed. Then, it was confirmed the simulation results for the bit error rate of the signal processed by the pre-coding (QO 8 with proposed precoding) having a multi-dimensional constellation according to the embodiment of the present invention.

상기 비교예1-2의 회전 성상도를 갖는 QO-STBC(QO8 with rotated constellation[5]) 방식은 논문, "L. Xian and H. Liu, "Rate-one space-time block codes with full diversity", IEEE Transactions on Communications , vol. 53, pp. 1986-1990, December 2005."에 개시되는 방식이고, 비교예1-3의 다차원 성상 위상 회전(Conventional rotated QO8[6]) 방식은 논문, "H. Lee, J. Cho, J.-K. Kim, and I. Lee, "Real-domain decoder for fullrate full-diversity STBC with multidimensional constellations", IEEE Transactions on Communications, vol. 57, pp. 17-21, January 2009."에 개시되는 방식이다.QO-STBC (QO 8 with rotated constellation [5]) method having the rotational constellation of Comparative Example 1-2 is described in the paper, "L. Xian and H. Liu," Rate-one space-time block codes with full diversity ", IEEE Transactions on Communications , vol. 53, pp. 1986-1990, December 2005. ", and the multidimensional constellation rotated QO 8 [6] method of Comparative Example 1-3 is described in the paper," H. Lee, J. Cho, J.-K. Kim, and I. Lee, "Real-domain decoder for fullrate full-diversity STBC with multidimensional constellations", IEEE Transactions on Communications , vol. 57, pp. 17-21, January 2009. ".

본 발명에 따른 실시예는, 비교예1-1의 일반적인 STBC(Conventional STBC) 방식에 의해 처리된 신호의 비트 에러율보다 상대적으로 적은 비트 에러율을 나타낸다. 그리고, 본 발명에 따른 실시예는 비교예1-4의 9dB penalty의 최대 비율 수신 조합(MMRC with 9dB penalty) 방식에 의해 처리된 신호와 다이버시티 오더(Diversity Order)에서 성능차가 없으며, 결과적으로 본 발명의 실시예는 Full-diversity를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 비교예1-2 및 1-3는 종래에 제안된 기법 중, 그 성능이 우수하다고 평가되는 기법들이다. 본 발명의 실시예는 이러한 비교예1-2 및 1-3과 같은 종래의 기법과 유사한 처리 성능, 즉 우수한 처리 성능을 실현할 수 있음을 알 수 있다. The embodiment according to the present invention shows a bit error rate that is relatively smaller than the bit error rate of the signal processed by the general STBC (Conventional STBC) method of Comparative Example 1-1. In addition, the embodiment according to the present invention has no performance difference in the diversity order and the signal processed by the MMRC with 9dB penalty of Comparative Example 1-4. It can be seen that embodiments of the present invention can obtain full diversity. In addition, Comparative Examples 1-2 and 1-3 are techniques that are evaluated to be excellent in performance among the conventionally proposed techniques. It can be seen that the embodiment of the present invention can realize processing performance similar to conventional techniques such as Comparative Examples 1-2 and 1-3, that is, excellent processing performance.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신방법에 의해 전송된 신호의 프레임 에러율을 실험한 결과의 그래프로써, 코디드 시스템에 대한 시뮬레이션의 결과를 예시한다. 비교예2-1로서 다차원 성상 위상 회전(Conventional rotated QO8[6]) 방식에 의해 처리된 신호의 프레임 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였고, 비교예2-2로서 개선된 다차원 성상 위상 회전(Conventional rotated QO8[7]) 방식에 의해 처리된 신호의 프레임 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였고, 비교예2-3으로서 9dB penalty의 최대 비율 수신 조합(MMRC with 9dB penalty) 방식에 의해 처리된 신호의 프레임 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 그리고, 본 발명의 실시예로서 다차원 성상도를 갖는 프리코딩(proposed scheme)에 의해 처리된 신호의 프레임 에러율에 대한 시뮬레이션 결과를 확인하였다.FIG. 6 is a graph illustrating results of experiments on a frame error rate of a signal transmitted by a transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 illustrates results of a simulation of a coded system. As Comparative Example 2-1, the simulation results of the frame error rate of the signal processed by the multi-dimensional convection phase rotated QO 8 [6] method were confirmed. The simulation results of the frame error rate of the signal processed by the rotated QO 8 [7]) method were confirmed. As Comparative Example 2-3, the signal processed by the MMRC with 9dB penalty method was compared. The simulation results for the frame error rate were confirmed. As an embodiment of the present invention, a simulation result of the frame error rate of a signal processed by a precoding scheme having a multidimensional constellation is confirmed.

상기 비교예2-1의 다차원 성상 위상 회전(Conventional QO8[6]) 방식은 논문, "H. Lee, J. Cho, J.-K. Kim, and I. Lee, "Real-domain decoder for fullrate full-diversity STBC with multidimensional constellations", IEEE Transactions on Communications, vol. 57, pp. 17-21, January 2009."에 개시되는 방식이고, 비교예2-2의 개선된 다차원 성상 위상 회전(Conventional QO8[7]) 방식은 논문, "N. Sharma and C. Papadias, "Improved quasi-orthogonal codes through constellation rotation", IEEE Transactions on Communications, vol.51, pp. 332```35, March 2003."에 개시되는 방식이다.The multidimensional constellation phase rotation (Conventional QO 8 [6]) method of Comparative Example 2-1 is described in the paper, "H. Lee, J. Cho, J.-K. Kim, and I. Lee," Real-domain decoder for fullrate full-diversity STBC with multidimensional constellations ", IEEE Transactions on Communications , vol. 57, pp. 17-21, January 2009. "The improved multidimensional constellation phase rotation (Conventional QO 8 [7]) method of Comparative Example 2-2 is described in the paper," N. Sharma and C. Papadias, "Improved quasi-orthogonal codes through constellation rotation", IEEE Transactions on Communications, vol. 51, pp. 332 `` 35, March 2003. ''

비트율 에러의 실험예에서와 마찬가지로, 본 발명에 따른 실시예는 비교예2-3의 9dB penalty의 최대 비율 수신 조합(MMRC with 9dB penalty) 방식에 의해 처리된 신호와 다이버시티 오더(Diversity Order)에서 성능차가 없으며, 결과적으로 본 발명의 실시예는 Full-diversity를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 비교예2-1 및 2-2과 보다 상대적으로 적은 프레임 에러율을 나타낸다. 이로써, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 비교예2-1 및 2-2보다 상대적으로 낮은 계산 복잡도를 가지며, 우수한 처리 능력을 실현할 수 있음을 알 수 있다.As in the experimental example of the bit rate error, the embodiment according to the present invention is used in the diversity order and the signal processed by the MMRC with 9dB penalty method of Comparative Example 2-3. There is no performance difference, and as a result, it can be seen that the embodiment of the present invention can obtain full diversity. In addition, the embodiment of the present invention exhibits a relatively lower frame error rate than Comparative Examples 2-1 and 2-2. Thus, it can be seen that the method according to the embodiment of the present invention has a relatively lower computational complexity than Comparative Examples 2-1 and 2-2, and can realize excellent processing capability.

결국, 본 발명에 따른 방법은 언코디드 시스템 및 코디드 시스템에서 우수한 처리 성능을 유지하면서 Full-diversity를 얻을 수 있는 우수한 효과를 실현할 수 있다.As a result, the method according to the present invention can realize an excellent effect of obtaining full diversity while maintaining excellent processing performance in an uncoded system and a coded system.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes may be made by those skilled in the art to which the present invention pertains.

Claims (10)

복수의 안테나를 구비한 개루프(Open-Loop) 다중 안테나(MIMO; Multipul Input Multipul Output) 통신 시스템에 포함된 송신 장치에 있어서,
입력되는 데이터를 병렬화하여 출력하는 직렬-병렬 변환부와,
시스템 내에 포함된 안테나의 개수에 기초하여 설정된 프리코딩 행렬을 통해, 병렬화된 데이터를 상기 안테나의 개수에 맞게 프리코딩(Precoding)하는 프리코더(Precoder)와,
상기 시스템 내에 포함된 안테나를 통해 출력할 신호를 시공간 블록 코드화(STBC; Space Time Block Coding)하여 출력하는 STBC 인코더를 포함하며,
상기 프리코더는,
행렬의 최대 디터미넌트 값과 거리곱의 최소값 사이의 관계를 고려하여 프리코딩 행렬을 연산함을 특징으로 하는 송신 장치.
In the transmitting device included in an open-loop multiple antenna (MIMO) communication system having a plurality of antennas,
A serial-to-parallel converter for parallelizing and outputting input data;
A precoder for precoding the parallelized data according to the number of antennas through a precoding matrix set based on the number of antennas included in the system;
And an STBC encoder for outputting a signal to be output through an antenna included in the system, by space time block coding (STBC),
The precoder,
And a precoding matrix is calculated in consideration of the relationship between the maximum determinant value of the matrix and the minimum value of the distance product.
제1항에 있어서, 상기 프리코더는,
상기 시스템 내에 포함된 안테나의 개수를 입력받고, 상기 안테나 개수에 대응하는 프리코딩 행렬을 연산하고, 상기 병렬화된 데이터를 상기 프리코딩 행렬에 적용하여 출력하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
The method of claim 1, wherein the precoder is
And receiving the number of antennas included in the system, calculating a precoding matrix corresponding to the number of antennas, and outputting the parallelized data to the precoding matrix.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 프리코더는,
안테나 수에 대응하여 미리 설정된 프리코딩 행렬을 처리하는 복수의 프리코딩 행렬 처리부,
상기 시스템 내에 포함된 안테나의 개수를 입력받고, 상기 복수의 프리코딩 행렬 처리부 중, 상기 안테나의 개수에 대응하는 프리코딩 행렬 처리부를 선택하는 프리코딩 행렬 선택부를 포함함을 특징으로 하는 송신장치.
The method of claim 1, wherein the precoder is
A plurality of precoding matrix processing unit for processing a precoding matrix set in advance corresponding to the number of antennas,
And a precoding matrix selector configured to receive the number of antennas included in the system and to select a precoding matrix processor corresponding to the number of antennas from among the plurality of precoding matrix processors.
제4항에 있어서, 상기 복수의 프리코딩 행렬 처리부는,
행렬의 최대 디터미넌트 값과 거리곱의 최소값 사이의 관계를 고려하여 안테나 수에 대응한 프리코딩 행렬이 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
The method of claim 4, wherein the plurality of precoding matrix processing unit,
And a precoding matrix corresponding to the number of antennas is preset in consideration of the relationship between the maximum determinant value of the matrix and the minimum value of the distance product.
복수의 안테나를 구비한 개루프(Open-Loop) 다중 안테나(MIMO; Multipul Input Multipul Output) 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
입력되는 데이터를 병렬화하여 출력하는 과정과,
시스템 내에 포함된 안테나의 개수에 기초하여 설정된 프리코딩 행렬을 통해, 병렬화된 데이터를 상기 안테나의 개수에 맞게 프리코딩(Precoding)하는 과정과,
상기 시스템 내에 포함된 안테나를 통해 출력할 신호를 시공간 블록 코드화(STBC; Space Time Block Coding)하여 출력하는 과정을 포함하며,
상기 프리코딩 행렬을 연산하는 과정은,
행렬의 최대 디터미넌트 값과 거리곱의 최소값 사이의 관계를 고려하여 프리코딩 행렬을 연산함을 특징으로 하는 송신 방법.
A method of transmitting data in an open-loop multiple antenna (MIMO) communication system having a plurality of antennas, the method comprising:
Outputting the data in parallel and
Precoding the parallelized data according to the number of antennas through a precoding matrix set based on the number of antennas included in the system;
And outputting a space time block coding (STBC) signal to be output through an antenna included in the system,
The process of calculating the precoding matrix,
And a precoding matrix is calculated in consideration of the relationship between the maximum determinant value of the matrix and the minimum value of the distance product.
제6항에 있어서, 상기 프리코딩하는 과정은,
상기 시스템 내에 포함된 안테나의 개수를 입력받고, 상기 안테나 개수에 대응하는 프리코딩 행렬을 연산하는 과정과,
상기 병렬화된 데이터를 상기 프리코딩 행렬에 적용하여 출력하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
The method of claim 6, wherein the precoding process comprises:
Receiving a number of antennas included in the system and calculating a precoding matrix corresponding to the number of antennas;
And transmitting the parallelized data to the precoding matrix.
삭제delete 제6항에 있어서, 상기 프리코딩하는 과정은,
상기 시스템 내에 포함된 안테나의 개수를 입력받고, 안테나 수에 대응하여 미리 설정된 프리코딩 행렬을 처리하는 복수의 프리코딩 행렬 처리부 중, 상기 안테나의 개수에 대응하는 프리코딩 행렬 처리부를 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 송신 방법.
The method of claim 6, wherein the precoding process comprises:
Receiving a number of antennas included in the system and selecting a precoding matrix processor corresponding to the number of antennas from among a plurality of precoding matrix processors which process a precoding matrix preset according to the number of antennas. Transmission method characterized in that.
제9항에 있어서, 상기 복수의 프리코딩 행렬 처리부는,
행렬의 최대 디터미넌트 값과 거리곱의 최소값 사이의 관계를 고려하여 안테나 수에 대응한 프리코딩 행렬이 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 송신 방법.


The method of claim 9, wherein the plurality of precoding matrix processing unit,
And a precoding matrix corresponding to the number of antennas is preset in consideration of the relationship between the maximum determinant value of the matrix and the minimum value of the distance product.


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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6430231B1 (en) 1997-11-11 2002-08-06 At&T Corp. Generalized orthogonal designs for space-time codes for wireless communication

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6430231B1 (en) 1997-11-11 2002-08-06 At&T Corp. Generalized orthogonal designs for space-time codes for wireless communication

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9184823B2 (en) 2013-07-26 2015-11-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Encoding apparatus and encoding method of multiple input multiple output communication system
WO2020102752A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-22 Commscope Technologies Llc Interference suppression for multi-user multiple-input-multiple-output (mu-mimo) pre-coders using coordination among one or more radio points
US11411589B2 (en) 2018-11-16 2022-08-09 Commscope Technologies Llc Interference suppression for multi-user multiple-input-multiple-output (MU-MIMO) pre-coders using coordination among one or more radio points

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