KR101818120B1 - Transmitting Method And Apparatus Using MIMO - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 안테나를 이용한 공간 다중화 전송 방법과 장치에 관한 것으로서, 공간 다중화 전송 방법은 순차 전송 신호에 서로 다른 전송 전력 가중치(weight)를 교차 부여하는 단계, 전송 전력 가중치가 부여된 순차 전송 신호를 프리코딩하는 단계, 프리코딩된 순차 전송 신호를 병렬 전송 신호로 변환하는 단계, 다중 안테나를 구성하는 제1 안테나에 연결된 제1 증폭기와 다중 안테나를 구성하는 제2 안테나에 연결된 제2 증폭기에 병렬 전송 신호를 교차 입력하는 단계 및 입력된 신호를 다중 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 다중안테나를 구성하는 각 안테나로 전송되는 신호에 대한 수신 범위를 동일하게 조정할 수 있다.The present invention relates to a spatial multiplexing transmission method and apparatus using multiple antennas, and a spatial multiplexing transmission method includes the steps of crossing different transmission power weights on sequential transmission signals, applying a transmission power weighted sequential transmission signal Precoding the parallel transmission signal, converting the precoded sequential transmission signal into a parallel transmission signal, and transmitting the parallel transmission signal to the first amplifier connected to the first antenna constituting the multiple antennas and the second amplifier connected to the second antenna constituting the multiple antennas. Cross inputting a signal and transmitting the input signal through multiple antennas. According to the present invention, the reception ranges for the signals transmitted to the respective antennas constituting the multiple antennas can be adjusted to be the same.
Description
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 공간 다중화 전송을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to wireless communication techniques and, more particularly, to a method and apparatus for performing spatial multiplexing transmission in a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system.
다중 안테나 시스템을 이용하는 MIMO 기술은 다중 송수신 안테나들을 통해서 높은 데이터 전송률을 얻는다. MIMO techniques using multiple antenna systems achieve high data rates through multiple transmit and receive antennas.
한편, MIMO 기술은 송수신 안테나들 사이에 상관(correlation)이 발생하는 경우에는 성능 열화가 발생한다. 기존의 MIMO 기술은 일반적으로 이동 통신 시스템에 적용되는데, 이 경우에는 송수신 안테나 사이의 채널 값들이 독립적이라는 가정을 사용하여 안테나를 설계하였다.On the other hand, in the MIMO technique, performance degradation occurs when correlation occurs between transmitting and receiving antennas. The conventional MIMO technique is generally applied to a mobile communication system. In this case, the antenna is designed using the assumption that the channel values between the transmitting and receiving antennas are independent.
이에 대하여, 방송 시스템에서는 이동 통신의 경우와 달리 송수신 안테나들 사이에서 상관이 발생할 확률이 높아서 성능 열화를 방지할 방법이 문제된다.On the other hand, unlike the case of mobile communication, a broadcast system has a high probability of correlation between transmitting and receiving antennas, and thus there is a problem of preventing performance deterioration.
본 발명은 불균등 송신 전력이 적용된 MIMO 시스템의 전송 효율을 높일 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for increasing the transmission efficiency of a MIMO system to which unequal transmission power is applied.
본 발명은 다중안테나를 구성하는 안테나들에 연결된 각 증폭기에서 출력되는 전송 신호에 대한 송신 전력을 동일하게 조정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method of adjusting the transmission power of a transmission signal output from each amplifier connected to antennas constituting multiple antennas equally.
본 발명은 다중 안테나를 구성하는 각 안테나로 전송되는 신호에 대한 수신 범위를 동일하게 조정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method of adjusting the reception range of a signal transmitted to each antenna constituting multiple antennas equally.
본 발명은 기존의 2x2 공간 다중화에서 각 송신 안테나로 서로 다른 성상을 가지는 두 신호들이 각각 OFDM으로 전송될 경우, 각 송신 안테나에 발생할 수 있는 비균등 송신 전력 문제와 이로 인한 비균등 PAPR 문제를 해격하고, 더불어 송수신 안테나 간 비대칭으로 인한 수신 성능 비균등 문제도 추가로 해결하고자 한다.In the conventional 2x2 spatial multiplexing, when two signals having different constellations are transmitted by OFDM on each transmission antenna, the unequal transmission power problem and the uneven PAPR problem caused by each transmission antenna are solved In addition, the problem of unequal reception due to asymmetry between the transmitting and receiving antennas is solved.
본 발명은 다중 안테나를 이용한 공간 다중화 전송 방법으로서, 순차 전송 신호에 서로 다른 전송 전력 가중치(weight)를 교차 부여하는 단계, 전송 전력 가중치가 부여된 순차 전송 신호를 프리코딩하는 단계, 프리코딩된 순차 전송 신호를 병렬 전송 신호로 변환하는 단계, 다중 안테나를 구성하는 제1 안테나에 연결된 제1 증폭기와 다중 안테나를 구성하는 제2 안테나에 연결된 제2 증폭기에 병렬 전송 신호를 교차 입력하는 단계 및 입력된 신호를 다중 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a spatial multiplexing transmission method using multiple antennas, comprising: crossing different transmission power weights to sequential transmission signals; precoding a sequential transmission signal to which transmission power weights are assigned; Converting a transmission signal into a parallel transmission signal, crossing a parallel transmission signal to a first amplifier connected to a first antenna constituting multiple antennas and a second amplifier connected to a second antenna constituting multiple antennas, And transmitting the signal through multiple antennas.
이때, 제1 증폭기와 제2 증폭기에 교차 입력되는 병렬 전송 신호는 입력 시간마다 교차 입력될 수 있다.At this time, the parallel transmission signals that are input to the first amplifier and the second amplifier may be input at the input time.
또한, 제1 증폭기와 제2 증폭기에 교차 입력되는 병렬 전송 신호는 소정의 주기마다 교차 입력될 수 있다. 여기서 소정의 주기는 병렬 전송 신호를 구성하는 신호들 중 가장 높은 주파수를 가지는 신호의 주기일 수 있다.In addition, the parallel transmission signals input to the first amplifier and the second amplifier may be cross-input at predetermined intervals. Here, the predetermined period may be a cycle of a signal having the highest frequency among the signals constituting the parallel transmission signal.
본 발명은 또한, 공간 다중화 전송 장치로서, 입력되는 순차 전송 신호를 프리코딩하는 프리코더, 프리코딩된 순차 전송 신호를 병렬 전송 신호로 변환하는 직렬-병렬 변환기, 병렬 신호를 증폭하는 증폭부 및 증폭된 신호를 전송하는 다중 안테나부를 포함하며, 증폭부는 다중 안테나부를 구성하는 각 안테나에 일대일로 연결된 복수의 증폭기를 포함하고, 프리코더에 입력되는 순차 전송 신호에는 서로 다른 송신 전력 가중치가 교차 부여되어 있으며, 직렬-병렬 변환기는 변환된 병렬 전송 신호를 상기 복수의 증폭기에 교차 입력할 수 있다.The present invention also provides a spatial multiplexing transmission apparatus comprising: a precoder for precoding an input sequential transmission signal; a serial-to-parallel converter for converting a precoded sequential transmission signal into a parallel transmission signal; an amplifying unit for amplifying the parallel signal; And the amplifying unit includes a plurality of amplifiers connected to the respective antennas constituting the multiple antenna unit on a one-to-one basis, and the sequential transmission signals input to the precoder are given different transmission power weights , And the serial-parallel converter can cross-input the converted parallel transmission signals to the plurality of amplifiers.
이때, 직렬-병렬 변환기는 복수의 증폭기에 병렬 전송 신호를 입력 시간마다 교차 입력할 수 있다.In this case, the serial-parallel converter can input the parallel transmission signals to the plurality of amplifiers at the input time intervals.
또한, 직렬-병렬 변환기는 복수의 증폭기에 병렬 전송 신호를 소정의 주기마다 교차 입력할 수 있다. 여기서, 소정의 주기는 상기 병렬 전송 신호를 구성하는 신호들 중에서 가장 높은 주파수를 가지는 신호의 주기일 수 있다.In addition, the serial-parallel converter can cross-input parallel transmission signals to a plurality of amplifiers at predetermined intervals. Here, the predetermined period may be a period of a signal having the highest frequency among the signals constituting the parallel transmission signal.
또한, 본 발명은 기존의 2x2 공간 다중화에서 각 송신 안테나로 서로 다른 성상을 가지는 두 신호들이 각각 OFDM으로 전송될 경우 각 송신 안테나에 발생할 수 있는 비균등 송신 전력 문제와 이로 인한 비균등 PAPR 문제를 해결하고 더불어, 송수신 안테나 간 비대칭으로 인한 수신 성능 비균등 문제도 추가로 해결하고자 한다.In addition, the present invention solves the unequal transmission power problem and the non-uniform PAPR problem that may occur in each transmit antenna when two signals having different constellations are transmitted in OFDM in each of the conventional 2x2 spatial multiplexing In addition, the problem of inequality of receiving performance due to asymmetry between transmitting and receiving antennas is solved.
본 발명에 의하면, 불균등 송신 전력이 적용된 MIMO 시스템의 전송 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the transmission efficiency of a MIMO system to which unequal transmission power is applied.
본 발명에 의하면, 다중안테나를 구성하는 안테나들에 연결된 각 증폭기에서 출력되는 전송 신호에 대한 송신 전력을 동일하게 조정할 수 있다.According to the present invention, the transmission power for transmission signals output from the respective amplifiers connected to the antennas constituting the multiple antennas can be adjusted equally.
본 발명에 의하면, 다중안테나를 구성하는 각 안테나로 전송되는 신호에 대한 수신 범위를 동일하게 조정할 수 있다.According to the present invention, the reception ranges for the signals transmitted to the respective antennas constituting the multiple antennas can be adjusted to be the same.
본 발명은 기존의 2ⅹ2 공간다중화에서 각 송신 안테나로 서로 다른 성상을 가지는 두 신호들이 각각 OFDM으로 전송될 경우 강제적으로 서로 다른 성상의 신호들의 절반을 서로 바꾸어 전송함으로써 기존의 공간다중화에서 발생할 수 있는 비균등 송신 전력 문제와 비균등 PAPR 문제를 해결하였으며 더불어 송수신 안테나 간 비대칭으로 인한 수신 성능의 비균등 문제도 추가로 해결하였다.In the present invention, when two signals having different constellations are transmitted by OFDM in each transmission antenna in the conventional 2 × 2 spatial multiplexing, each half of the signals of different constellations are forcibly transmitted and transmitted, The problem of equal transmit power and nonuniform PAPR is solved, and the problem of unequal reception due to asymmetry between transmit and receive antennas is solved.
도 1은 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템에서 신호를 송신하는 방법의 일 예를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라서 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템에서 안테나별 송신 전력을 균등화하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 MIMO 시스템의 송신단에서 불균등 송신 전력을 이용하여 신호를 전송하는 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 6은 공간다중화 기법의 OFDM 전송 구조이다.
도 7은 제안된 송신 시스템 구조를 나타낸다.
도 8은 MUX 블록 세부 구조를 나타낸다.
도 9는 MUXi의 세부 구조를 나타낸다.1 shows a schematic configuration of a MIMO system to which unequal transmission power is applied.
2 schematically illustrates a MIMO system to which unequal transmission power is applied.
3 is a diagram schematically illustrating an example of a method of transmitting a signal in a MIMO system to which unequal transmission power is applied.
FIG. 4 schematically shows a method for equalizing transmission power for each antenna in a MIMO system to which unequal transmission power is applied according to the present invention.
5 is a flowchart schematically illustrating a method of transmitting a signal using a non-uniform transmission power in a transmitter of a MIMO system to which the present invention is applied.
6 is an OFDM transmission structure of a spatial multiplexing technique.
7 shows the proposed transmission system structure.
8 shows the detailed structure of the MUX block.
9 shows the detailed structure of MUXi.
본 발명은 이동 방송 채널 환경에서 기존의 공간 다중화(MIMO) 시스템과 프리코더(precoder)를 직접 연접하여 수신 성능을 향상시키는 MIMO 시스템에 있어서, 복수의 송신 안테나에 서로 다른 변조 방식과 서로 다른 송신 전력을 동시에 적용하는 경우에, 각 안테나에서 출력되는 송신 전력이 동일한 값을 가지도록 하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a MIMO system for improving reception performance by directly connecting a conventional spatial multiplexing (MIMO) system and a precoder in a mobile broadcast channel environment. The MIMO system includes a plurality of transmit antennas, In which the transmission power output from each antenna has the same value.
상술한 바와 같은 송수신 안테나들 사이에서의 상관에 의한 성능 열화를 방지하기 위해서, 상관된 페이딩(correlated fading) 채널 환경에서 MIMO 방법을 적용할 수 있다.In order to prevent performance deterioration due to correlation between the transmitting and receiving antennas, the MIMO method can be applied in a correlated fading channel environment.
예컨대, 2X2 MIMO의 경우에, 두 송신 안테나에서 동일한 변조를 적용하는 경우뿐만 아니라, 두 송신 안테나에 서로 다른 변조를 적용하는 경우, 가령 한쪽 안테나에는 QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)을 적용하고, 다른 안테나에는 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 적용할 때, 도 1과 같은 방법을 적용할 수 있다. For example, in the case of 2x2 MIMO, when not only the same modulation is applied to two transmission antennas but also different modulation is applied to two transmission antennas, for example, quadrature phase-shift keying (QPSK) is applied to one antenna, When 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) is applied to the antenna, the same method as in FIG. 1 can be applied.
도 1은 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다. 입력 신호 벡터 의 송신 신호들인 과 에는 서로 다른 송신 전력이 할당된다. 이때, 두 안테나의 전체 송신 전력은 항상 일정하다. 두 송신 신호 과 는 에 의해 로 프리코딩된 후 각 송신 안테나(120)를 통해서 전송된다. 는 프리코딩 행렬을 의미한다. 1 shows a schematic configuration of a MIMO system to which unequal transmission power is applied. Input signal vector Which are transmission signals and Different transmission power is allocated. At this time, the total transmission power of the two antennas is always constant. Two transmission signals and The By Coded and then transmitted through the
수신 안테나(130)로 수신된 수신 신호 는 채널 행렬 H에 의해 수식 1과 같이 표현될 수 있다. The reception signal received by the
[수학식 1][Equation 1]
수신된 신호는 MIMO 디코더(140)에 의해 복조된다.The received signal is demodulated by the
도 1의 경우와 같이 서로 다른 신호들에 서로 다른 전력을 사용하면, 프리코딩된 두 신호들 r1과 r2 사이에 상관이 발생하게 된다. 이처럼, 출력 신호들 사이에 상관(correlation)이 존재하여 채널 값들 사이에도 상호 상관이 발생하면, 송신 빔포밍(transmission beam forming) 현상에 의해 수신 안테나에 수신되는 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)가 증가하게 된다. 따라서, 수신 성능이 향상된다. If different powers are used for different signals as in the case of FIG. 1, a correlation is generated between two precoded signals r1 and r2. If there is a correlation between the output signals and cross-correlation occurs between the channel values, the SNR (Signal to Noise Ratio) of the signal received by the reception antenna due to the transmission beam forming phenomenon is . Thus, the reception performance is improved.
이 방법에 의하면, 송수신 신호들 사이의 상관이 클 때, 수신 성능이 개선되지만, 송신 신호들 사이에 서로 다른 송신 전력이 사용된다. 즉, 다중 안테나 시스템을 구성하고 있는 송신 안테나 각각의 송신 전력이 서로 다르게 된다. 따라서, 송신 신호들이 동일한 특성을 가지는 증폭기(HPA: High Power Amplifier)에 입력되는 경우에, 각 증폭기의 출력 신호에 대한 송신 전력도 서로 다르게 된다. According to this method, when the correlation between the transmission signals is large, the reception performance is improved, but different transmission power is used between the transmission signals. That is, transmission powers of the transmission antennas constituting the multi-antenna system are different from each other. Therefore, when the transmission signals are input to an HPA (High Power Amplifier) having the same characteristics, the transmission powers to the output signals of the amplifiers are also different from each other.
이 송신 전력의 차이에 의해, 송신 신호들을 수신단에서 수신할 수 있는 수신 범위가 서로 다르게 되는데, 본 발명에 의하면, 이런 불균등 송신 전력(Unequal Transmission Power) MIMO 전송에 있어서 송신 신호에 대한 수신 범위를 같게 하여 송신 효율을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, in the case of such Unequal Transmission Power (MIMO) transmission, the reception range for the transmission signal is set to be the same So that the transmission efficiency can be increased.
도 2는 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 2에서는 2X2 구조를 가지는 MIMO 시스템을 일 예로서 설명한다.2 schematically illustrates a MIMO system to which unequal transmission power is applied. 2, a MIMO system having a 2x2 structure will be described as an example.
도 2를 참조하면, 송신 신호 x1, x2에 대해서 서로 다른 송신 전력 a, 1-a를 적용한다. 프리코더(210)를 거친 신호 r1, r2는 직렬-병렬(serial to parallel) 변환기(220)를 통해서 순차 전송 신호에서 병렬 전송 신호로 변환된다. 병렬 전송 신호로 변환된 전송 신호는 증폭기(230, 240)에 입력되어 증폭된 후에 안테나(250, 260)을 통해서 전송된다.Referring to FIG. 2, different transmission powers a and 1-a are applied to the transmission signals x1 and x2. The signals r1 and r2 passed through the
이때, 송신 신호 x1, x2에 할당된 송신 전력이 서로 다르기 때문에, 프리코더(210)를 거친 r1, r2에 대한 전력도 서로 다르게 된다. 결국, 동일한 특성의 증폭기(230, 240)를 거쳐 최종적으로 출력되는 신호들의 전력도 서로 다르게 되며, 이에 따라서, 신호들에 대한 수신 범위가 서로 달라지게 된다.At this time, since the transmission powers allocated to the transmission signals x1 and x2 are different from each other, the powers to r1 and r2 through the
이하, 각 송신 안테나별로 시간에 따라 송신되는 신호에 대해 구체적으로 설명한다. 2X2 MIMO 시스템에 있어서, 각 송신 안테나(안테나 1, 안테나 2)로 전송되는 신호를 시간대별로 살펴보면 아래 식과 같다. Hereinafter, signals transmitted in time for each transmission antenna will be described in detail. In the 2x2 MIMO system, signals transmitted to the respective transmission antennas (
[수학식 2]&Quot; (2) "
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여기서 두 송신 안테나(ant1, ant2)의 송신 신호에 대한 (평균) 송신 전력이 동일할 수 있으면, 송신 신호에 대한 수신 범위가 같아질 수 있다.Here, if the (average) transmission power for the transmission signals of the two transmission antennas ant1 and ant2 can be the same, the reception range for the transmission signal can be the same.
불균등 송신 전력 MIMO에 의한 송신 방법의 일 예를 구체적으로 설명한다. 도 3은 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템에서 신호를 송신하는 방법의 일 예를 개략적으로 설명하는 도면이다.An example of a transmission method based on unequal transmission power MIMO will be described in detail. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a method of transmitting a signal in a MIMO system to which unequal transmission power is applied.
신호 을 프리코딩하여 송신되는 신호인 을 얻을 수 있다. 은 서로 다른 송신 전력을 할당 받기 때문에 프리코딩된 신호 에 대한 송신 전력도 서로 다르게 된다. 따라서, 직렬-병렬 변환기(310)를 거쳐 동일한 특성의 증폭기(320, 330)를 거쳐 안테나(340, 350)로 전송되는 신호에 대한 수신 범위도 달라지게 된다.signal Lt; RTI ID = 0.0 > Can be obtained. Lt; RTI ID = 0.0 > transmitted < / RTI > Are different from each other. Therefore, the reception range of signals transmitted to the
MIMO 시스템에서는 공간 다중화를 이용하여 신호들을 전송함으로써 전송 효율을 향상시킨다. 이때, 신호들의 수신 범위가 서로 다르게 되면, 시스템의 전송 효율은 수심 범위가 좁은 쪽으로 수렴해 버리고 만다. In a MIMO system, transmission efficiency is improved by transmitting signals using spatial multiplexing. At this time, if the reception ranges of the signals are different from each other, the transmission efficiency of the system converges to a narrower depth range.
따라서, 송신 신호들에 대한 수신 범위가 달라지게 되는 문제를 해결하기 위해서, 각 증폭기로부터 출력되는 신호에 대한 평균 전력을 동일하게 하는 방법을 고려할 수 있다. Therefore, in order to solve the problem that the reception range for the transmission signals is changed, a method of making the average power of the signals output from the amplifiers the same can be considered.
본 발명에서는 MIMO 시스템의 다중 안테나를 구성하는 각 안테나에 일대일로 연결된 증폭기에 전송할 신호를 교차 입력함으로써 안테나별로 전송되는 신호에 대한 송신 전력의 평균값을 동일하게 할 수 있다. 이때 전송 신호 x에 불균등 송신 전력 가중치()가 할당되어 있으므로, 송신할 신호 r들도 한 신호씩 교차하여 서로 다른 송신 전력이 부여되게 된다.In the present invention, the signals to be transmitted to the amplifiers connected in a one-to-one manner to the antennas constituting the multiple antennas of the MIMO system are cross input, so that the average value of the transmission power for the signals transmitted for each antenna can be made equal. At this time, the unequal transmission power weight value ( ), The signals r to be transmitted cross each other by one signal, and different transmission power is given.
송신한 신호 r들은 교차하여 각 증폭기에 입력된다. The transmitted signals r are input to the respective amplifiers in an intersecting manner.
각 증폭기로 입력되는 신호들은 입력 시간마다 각 증폭기에 교차 입력될 수 있다. 예컨대, 2X2 MIMO 시스템의 경우에, 이 첫 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력되면, 은 두 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력되고, 이어서 는 다시 두 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력되며, 이 첫 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력된다. The signals input to each amplifier can be input to each amplifier at the input time. For example, in the case of a 2
또한, 각 증폭기로 입력되는 신호들은 소정의 주기마다 각 증폭기에 교차 입력될 수도 있다. 이 경우에, 소정의 주기는 송신 신호를 구성하는 각 신호의 주파수들 중에서 가장 큰 주파수의 주기를 따를 수 있다. 예컨대, 2X2 MIMO 시스템에서 병렬 전송 신호로 변환된 신호에 대한 주기가 n개의 신호에 대응하는 경우에는, 부터 까지의 신호 중에서 홀수 번째 신호는 첫 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력하고, 짝수 번째 신호는 두 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력하며, 부터 까지의 신호 중에서 홀수 번째 신호는 두 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력하고, 짝수 번째 신호는 첫 번째 안테나에 연결된 증폭기에 입력하여 각 안테나로 전송되는 신호에 대한 평균 전송 전력을 동일하게 할 수 있다.Also, the signals input to the respective amplifiers may be input to the respective amplifiers at predetermined intervals. In this case, the predetermined period may follow the cycle of the largest frequency among the frequencies of the signals constituting the transmission signal. For example, when the period for the signal converted into the parallel transmission signal in the 2x2 MIMO system corresponds to n signals, from The odd-numbered signal is input to the amplifier connected to the first antenna, the even-numbered signal is input to the amplifier connected to the second antenna, from An odd number signal is inputted to an amplifier connected to a second antenna and an even number signal is inputted to an amplifier connected to a first antenna so that an average transmission power for signals transmitted to each antenna can be made equal.
각 안테나로 전송되는 신호들의 평균 전송 전력이 동일하게 됨으로써, 각 신호들의 수신 범위도 동일하게 조정될 수 있다. Since the average transmission power of the signals transmitted to each antenna is the same, the reception range of each signal can be similarly adjusted.
도 4는 본 발명에 따라서 불균등 송신 전력을 적용한 MIMO 시스템에서 안테나별 송신 전력을 균등화하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 4에서는 각 안테나에 연결되는 증폭기에 송신할 신호를 입력 시간마다 교차 입력하는 경우를 본 발명의 일 예로서 설명하고 있다.FIG. 4 schematically shows a method for equalizing transmission power for each antenna in a MIMO system to which unequal transmission power is applied according to the present invention. In FIG. 4, a case where signals to be transmitted to the amplifiers connected to the respective antennas are cross input at the input time is described as an example of the present invention.
도 4를 참조하면, 직렬-병렬 변환기(410)를 거친 신호 r들은 증폭기(420, 430)에 입력 시간마다 교차 입력되며, 이후 안테나(440, 450)를 통해서 전송된다.Referring to FIG. 4, the signals r through the serial-to-
다중 안테나를 구성하는 각 안테나에 일대일로 연결된 각 증폭기에 입력되는 신호를 입력 시간별로 살펴보면, 수학식 3(수학식 3에서 n은 짝수를 의미함.)과 같다. A signal input to each of the amplifiers connected in a one-to-one manner to each of the antennas constituting the multiple antennas is expressed by the input time. Equation 3 is the same as Equation 3 (n means an even number).
[수학식 3]&Quot; (3) "
…………... ... ... ...
수학식 3에서 볼 수 있듯이, 첫 번째 안테나(ant1)에 연결된 증폭기에 입력되는 신호는 송신 전력 가중치 가 번갈아 가며 적용된 송신 신호 x가 프리코딩된 신호 r들이 입력된다. 두 번째 안테나(ant2)에 연결된 증폭기에 입력되는 신호도 송신 전력 가중치 가 번갈아 가며 적용된 송신 신호 x가 프리코딩된 신호 r들이 입력된다. 이때, 전체 매 시간 전송 전력을 일정하게 유지하기 위해서, 각 안테나별로 할당되는 전송 전력 가중치는 서로 상이하다.As can be seen from Equation (3), the signal input to the amplifier connected to the first antenna (ant1) The transmission signals x applied with the applied pre-coded signals r are inputted alternately. The signal input to the amplifier connected to the second antenna < RTI ID = 0.0 > ant2 & The transmission signals x applied with the applied pre-coded signals r are inputted alternately. In this case, the transmission power weights allocated to the respective antennas are different from each other in order to keep the transmission power constant for the entire time.
도 5는 본 발명이 적용되는 MIMO 시스템의 송신단에서 불균등 송신 전력을 이용하여 신호를 전송하는 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.5 is a flowchart schematically illustrating a method of transmitting a signal using a non-uniform transmission power in a transmitter of a MIMO system to which the present invention is applied.
도 5를 참조하면, 송신 신호별로 송신 전력 가중치 가 교차 부여된다(S510). 이 신호들은 프리코더에 순차적으로 입력된다.Referring to FIG. 5, a transmission power weight value (S510). These signals are sequentially input to the precoder.
프리코더는 다중 안테나 시스템을 통해 공간다중화 방식으로 신호를 전송하기 위해, 입력되는 신호들을 프리코딩한다(S520).The precoder precodes the input signals to transmit signals in a spatial multiplexing manner through a multi-antenna system (S520).
프리코딩된 신호들은 직렬-병렬 변환기에 의해서 순차 전송 신호에서 병렬 전송 신호로 변환된다(S530).The precoded signals are converted from a serial transmission signal to a parallel transmission signal by a serial-to-parallel converter (S530).
병렬 전송 신호로 변환된 신호는 증폭기에 입력된다(S540). 증폭기는 다중안테나를 구성하는 각 안테나에 일대일로 연결되어 있다. 병렬 전송 신호는 각 증폭기에 하나씩 입력된다. 이때, 병렬 전송 신호는 입력 시간마다 교차 입력될 수도 있고, 소정의 주기마다 교차 입력될 수도 있다.The signal converted into the parallel transmission signal is input to the amplifier (S540). The amplifiers are connected one to one to the respective antennas constituting the multiple antennas. The parallel transmission signals are input to each amplifier one by one. At this time, the parallel transmission signals may be input at every input time or may be input at predetermined intervals.
입력된 신호는 증폭기에서 증폭된다(S550). 이후, 신호들은 다중 안테나를 통해서 전송된다(S560).The input signal is amplified by the amplifier (S550). Thereafter, the signals are transmitted through multiple antennas (S560).
본 명세서에서 설명하는 내용 중, 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 서버 등)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 네트워크에 결합한 단말에서도 작업이 이루어질 수 있다.
Of the contents described in the present specification, a job performed in a communication network may be performed in a process of controlling a network and transmitting data in a system (e.g., a server) managing the communication network, Lt; / RTI >
도 6은 무선 통신 환경에서 2개의 송신 안테나들을 사용하는 공간 다중화 기법과 OFDM 변조의 연접 시스템을 나타낸다.6 shows a spatial multiplexing scheme using two transmit antennas and a concatenated system of OFDM modulation in a wireless communication environment.
도 6의 입력단의 는 전송하고자 하는 크기 2N의 송신 신호 벡터이며, 여기에서 ,, 는 각각 평균 전력, , 의 신호 성상 과 를 갖는다. 기존의 공간 다중화 기법은 먼저 도 6과 같이 송신 신호 벡터 를 2개의 서브 신호 벡터 , 로 분리한 후 각각 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 크기 N의 OFDM 방식으로 각 송신 안테나로 전송, , 하게 된다. 따라서, 각 송신 안테나 전송 신호의 평균 전력을 계산하면, 이며 PARP값은 , 이다. 6, Is a transmission signal vector of size 2N to be transmitted, , , Respectively, , Signal Properties and . In the conventional spatial multiplexing scheme, as shown in FIG. 6, Into two sub-signal vectors , And transmitted to each transmission antenna by an OFDM method of IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) size N, , . Therefore, by calculating the average power of each transmission antenna transmission signal, And the PARP value is , to be.
만약 도 6 내 두 송신 신호 와 가 동일한 신호 성상(=,)을 갖는다면 최종 송신 안테나로 전송된 신호 y1 과 y2 는 동일한 평균 전력 값과 PAPR 값을 가지게 된다. 하지만 만약 와 가 서로 다른 평균 전력()의 서로 다른 성상()을 갖는다면 필히 y1 과 y2 는 서로 다른 평균 전력 값()을 가지게 되고 더불어 서로 다른 PAPR 값()을 가지게 되며 이럴 경우 후단의 HPA(High Power Amplifier)에 성능적인 문제를 일으켜 수신 성능의 열화를 발생시킬 수 있다.If the two transmission signals in FIG. 6 Wow Have the same signal constellation ( = , ), The signals y1 and y2 transmitted to the final transmission antenna have the same average power value and the same PAPR value. But if Wow Different average power ( ) Of different characteristics ( Y1 and y2 must have different average power values ) And have different PAPR values ( In this case, performance problems may occur in the HPA (High Power Amplifier) at the rear end, which may cause deterioration of reception performance.
또한 만약 각 송수신 안테나들의 채널 특성이 비대칭일 경우, 기존의 도면 6과 같이 첫번째 송신 안테나에는 만을 전송하고 두 번째 송신 안테나에는 만을 전송하게 되면 송수신 안테나들의 비대칭 특성에 따라 수신 성능이 달라지는 문제점이 발생하게 된다. 특히 시스템 성능이 어떠한 채널 환경에 따라서 일정한 성능을 보장해야 하는 목적을 고려하면 위와 같은 현상은 바람직하지 않을 것이다.Also, if the channel characteristics of the transmitting and receiving antennas are asymmetric, as shown in FIG. 6, And the second transmission antenna transmits The receiving performance varies depending on the asymmetric characteristics of the transmitting and receiving antennas. Particularly, considering the purpose of ensuring a certain performance of system performance depending on a certain channel environment, the above phenomenon is not preferable.
이러한 이유들로 서로 다른 성상의 신호들을 전송하는 공간다중화 시스템과 OFDM이 결합할 경우 위에서 언급한 OFDM 신호들의 비균등 특성 문제 및 송수신 안테나들 간 비대칭에 따른 수신 성능 비균등 문제점을 해결할 수 있는 송신 기법이 필요할 것이다.
For these reasons, a spatial multiplexing system that transmits signals of different constellations and a transmission scheme capable of solving the problem of non-uniformity of the above-mentioned OFDM signals and the uneven reception performance due to the asymmetry between transmitting and receiving antennas when OFDM is combined .
본 발명의 기본적인 구성은 도 7과 같다. 먼저, 제안된 시스템은 도 6과 같이 크기 2N의 송신 신호 벡터 를 크기 N인 두개의 서브 신호 벡터 과 로 나눈다. 다음으로 제안된 구조는 도 6과 같이 과 를 각 송신 안테나로 직접 전송하지 않고 도 7과 같이 를 이용한 MUX 블럭을 통하여 크기가 N인 새로운 두 서브 신호 벡터 를 발생하여 OFDM을 통하여 최종 각 송신 안테나로 전송한다. 이 MUX 블록의 세부 구조는 아래 도면 8, 9와 같다.
The basic structure of the present invention is shown in Fig. First, as shown in FIG. 6, Into two sub-signal vectors of size N and . Next, the proposed structure is shown in FIG. 6 and As shown in Figure 7, A new sub-signal vector having a size of N And transmits them to the final transmit antennas through OFDM. The detailed structure of this MUX block is shown in FIGS. 8 and 9 below.
도 8 및 9의 세부 동작은 다음과 같다. 먼저 도면 8과 같이 과 내 신호들을 서로 순차적으로 묶어 총 N 개의 신호쌍 을 발생한다. 이렇게 발생된 각 신호 쌍 은 도면 9와 같이 의 값에 따라 아래 수학식 4와 같이 총 N개의 새로운 신호쌍 이 발생된다. The detailed operations of Figs. 8 and 9 are as follows. First, and And sequentially grouping the signals into a total of N signal pairs . Each signal pair As shown in FIG. 9 A total of N new signal pairs are generated as shown in Equation (4) below.
[수학식 4]&Quot; (4) "
결국 수학식 4와 이후의 OFDM 전송 구조를 보면 이면, 과 는 도 6의 기존의 방법으로 첫번째, 두번째 송신 안테나로 각각 전송되고 이면 순서가 뒤바뀌어 두 번째, 천번째 송신 안테나로 각각 전송되게 된다. 특히 본 제안된 구조에서는 제약 조건을 두어 총 개들 중 언제나 절반은 서로 위치가 바뀌도록 하였다. As a result, the OFDM transmission structure of Equation (4) If so, and Are respectively transmitted to the first and second transmission antennas in the conventional method of FIG. 6 The order is reversed and the second and the thousandth transmission antennas are respectively transmitted. In particular, in the proposed structure Total number of constraints Half of the dogs always had their positions changed.
예로써, 만약 일 경우 이고 일 경우 이면 각 송신 안테나로 전송되는 최종 OFDM 신호는 아래의 수학식 5와 같다 .As an example, If ego If The final OFDM signal transmitted to each transmission antenna is expressed by Equation (5) below.
[수학식 5]&Quot; (5) "
또한 만약 일 경우 이고 일 경우 이면 각 송신 안테나로 전송되는 최종 OFDM 신호는 아래의 수학식 6과 같다. Also if If ego If , The final OFDM signal transmitted to each transmission antenna is expressed by Equation (6) below.
[수학식 6]&Quot; (6) "
이와 같은 MUX 조건 을 이용하면 도 7내 두 OFDM 송신 신호 과 에는 기존의 도 6과 다르게 언제나 총 N/2개의 성상 구조의 과 성상 구조의 를 동시에 포함하게 되며 따라서 과 는 동일한 평균 전력 값, 과 PAPR값, 를 가지게 된다. Such a MUX condition Lt; RTI ID = 0.0 > OFDM < / RTI & and Unlike the conventional FIG. 6, there are always a total of N / 2 Constellation and Constellation Lt; RTI ID = 0.0 > and The same average power value, And the PAPR value, .
더불어 각 송수신 안테나들이 서로 비대칭일 경우 도 6의 구조는 첫번째 송신 안테나에는 성상 구조의 신호만 전송되고 두번째 송신 안테나에는 성상 구조의 신호만 전송되었는데 새로이 제안된 도 7의 구조는 두 송신 안테나 모두 절반의 성상 구조의 신호와 성상 구조의 신호들이 동시에 전송되어 수신 성능은 특정 성상 구조에 영향을 받지 않고 평균 성능을 보여 주게 된다.In addition, when the transmission and reception antennas are asymmetric to each other, only the signal of the constellation structure is transmitted to the first transmission antenna in the structure of FIG. 6, Constellation Signal is transmitted, but the newly proposed structure of FIG. 7 shows that both transmission antennas have half Constellation Signal and Constellation Signals are transmitted at the same time, and reception performance shows average performance without being influenced by specific constellation structure.
본 발명은 두 개의 전송 심볼열을 두 안테나에 교차 입력하는 비율이 동일하지 않은 경우도 교차 입력 패턴()에서 0과 1의 개수를 다르게 함으로써 구현될 수 있다.In the present invention, even when the ratio of two transmission symbol streams crossing two antennas is not the same, ) By changing the number of 0's and 1's.
아울러, 본 발명에서 특정 구성을 "포함"한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.In addition, the description of "including" a specific configuration in the present invention does not exclude a configuration other than the configuration, and means that additional configurations can be included in the practice of the present invention or the technical scope of the present invention.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. In the above-described exemplary system, the methods are described on the basis of a flowchart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of the steps, and some steps may occur in different orders . It will also be understood by those skilled in the art that the steps shown in the flowchart are not exclusive and that other steps may be included or that one or more steps in the flowchart may be deleted without affecting the scope of the invention.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.The above-described embodiments include examples of various aspects. While it is not possible to describe every possible combination for expressing various aspects, one of ordinary skill in the art will recognize that other combinations are possible. Accordingly, it is intended that the invention include all alternatives, modifications and variations that fall within the scope of the following claims.
Claims (8)
순차 전송 방송 신호에 서로 다른 전송 전력 가중치(weight)를 교차 부여하는 단계;
상기 전송 전력 가중치가 부여된 순차 전송 방송 신호를 프리코딩하는 단계;
상기 프리코딩된 순차 전송 방송 신호를 병렬 전송 방송 신호로 변환하는 단계;
다중 안테나를 구성하는 제1 안테나에 연결된 제1 증폭기와 상기 다중 안테나를 구성하는 제2 안테나에 연결된 제2 증폭기에 상기 병렬 전송 방송 신호를 교차 입력하는 단계; 및
입력된 상기 병렬 전송 방송 신호를 상기 다중 안테나를 통해 브로드캐스팅하는 단계를 포함하고,
상기 제1 증폭기 및 상기 제2 증폭기는 동일한 증폭 특성을 구비하고,
상기 병렬 전송 방송 신호를 교차 입력하는 단계는,
상기 순차 전송 방송 신호에 적용된 상기 전송 전력 가중치를 고려하여, 상기 제1 안테나에 연결된 제1 증폭기에 전달되는 상기 병렬 전송 방송 신호의 평균 전송 전력과, 제2 안테나에 연결된 제2 증폭기에 전달되는 상기 병렬 전송 방송 신호의 평균 전송 전력이 동일하게 설정되도록 상기 병렬 전송 방송 신호의 교차 입력을 제어하는 것을 특징으로 하는 공간 다중화 전송 방법.As a spatial multiplexing transmission method using multiple antennas,
Crossing different transmission power weights on sequential transmission broadcast signals;
Precoding a sequential transmission broadcast signal to which the transmission power weight is assigned;
Converting the precoded sequential transmission broadcast signal into a parallel transmission broadcast signal;
A step of cross-inputting the parallel broadcast signals to a first amplifier connected to a first antenna constituting multiple antennas and a second amplifier connected to a second antenna constituting the multiple antennas; And
Broadcasting the inputted parallel broadcast transmission signal through the multiple antennas,
Wherein the first amplifier and the second amplifier have the same amplification characteristics,
The step of cross-inputting the parallel broadcast signals comprises:
And an average transmission power of the parallel broadcast transmission signal transmitted to the first amplifier connected to the first antenna and a second transmission power of the parallel broadcast transmission signal transmitted to the second amplifier connected to the second antenna in consideration of the transmission power weight applied to the sequential transmission broadcast signal, Wherein the cross input of the parallel broadcast signal is controlled so that the average transmit power of the parallel broadcast signal is set to be the same.
상기 프리코딩된 순차 전송 방송 신호를 병렬 전송 방송 신호로 변환하는 직렬-병렬 변환기;
상기 병렬 전송 방송 신호를 증폭하는 증폭부; 및
증폭된 상기 병렬 전송 방송 신호를 브로드캐스팅하는 다중 안테나부를 포함하며,
상기 증폭부는 상기 다중 안테나부를 구성하는 각 안테나에 일대일로 연결된 복수의 증폭기를 포함하며,
상기 프리코더에 입력되는 순차 전송 방송 신호에는 서로 다른 전송 전력 가중치가 교차 부여되어 있으며,
상기 직렬-병렬 변환기는 변환된 병렬 전송 방송 신호를 상기 복수의 증폭기에 교차 입력하되, 상기 순차 전송 방송 신호에 부여된 상기 전송 전력 가중치를 고려하여, 상기 서로 다른 안테나에 각각 연결된 복수의 증폭기에 전달되는 상기 병렬 전송 방송 신호의 평균 전송 전력을 동일하게 설정하여, 상기 병렬 전송 방송 신호의 교차 입력을 제어하고,
상기 복수의 증폭기는 동일한 증폭 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 공간 다중화 전송 장치.A precoder for precoding an input sequential broadcast signal;
A serial-to-parallel converter for converting the precoded sequential transmission broadcast signal into a parallel transmission broadcast signal;
An amplifying unit for amplifying the parallel transmission broadcasting signal; And
And a multi-antenna unit for broadcasting the amplified parallel broadcast signal,
Wherein the amplifying unit includes a plurality of amplifiers connected in one-to-one relation to the respective antennas constituting the multiple antenna unit,
Different transmission power weights are assigned to the sequential transmission broadcast signals input to the precoder,
Wherein the serial-to-parallel converter cross-inputs the converted parallel broadcast signals to the plurality of amplifiers, and transmits the converted parallel broadcast signals to a plurality of amplifiers connected to the different antennas in consideration of the transmit power weights given to the sequential broadcast signals Wherein the control unit controls an intersection input of the parallel transmission broadcasting signal by setting an average transmission power of the parallel transmission transmission signal to be equal,
Wherein the plurality of amplifiers have the same amplification characteristic.
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