KR102194602B1 - Method for Implementing Multiple-Input and Multiple-Output(MIMO) Wireless Communication through Multi-antenna System - Google Patents

Method for Implementing Multiple-Input and Multiple-Output(MIMO) Wireless Communication through Multi-antenna System Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method of implementing multiple input multiple output (MIMO) wireless communication through a multi-antenna system. More particularly, the present invention relates to a method of implementing MIMO wireless communication which can show high communication efficiency while being compatible with conventional signal input single output (SISO) wireless communication.

Description

다중안테나 시스템을 통해 다중 입력-다중 출력(MIMO) 무선통신을 구현하는 방법{Method for Implementing Multiple-Input and Multiple-Output(MIMO) Wireless Communication through Multi-antenna System}Method for Implementing Multiple-Input and Multiple-Output (MIMO) Wireless Communication through Multi-antenna System}

본 발명은 다중안테나 시스템을 통해 다중 입력-다중 출력(MIMO) 무선통신을 구현하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 단일 입력-단일 출력(SISO) 무선통신과 호환될 수 있으면서 높은 통신효율을 보일 수 있는 다중 입력-다중 출력(MIMO) 무선통신을 구현하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of implementing multiple input-multiple output (MIMO) wireless communication through a multi-antenna system, and more particularly, high communication efficiency while being compatible with conventional single input-single output (SISO) wireless communication. The present invention relates to a method of implementing multiple input-multiple output (MIMO) wireless communication.

최근에 이동통신, WLAN (Wireless Local Area Network), 디지털 방송 및 위성 통신을 비롯하여 3GPP LTE/LTE-A 및 NR과 같은 이동통신시스템과 V2X의 선발 주자인 WAVE 기반 DSRC 시스템 등 무선을 이용하는 서비스의 수요가 급증하고 있다. 이러한 신규 무선 전송 기술의 개발과 무선 통신 서비스의 출현으로 다양한 정보의 전달과 품질이 요구되고 있다.Recently, mobile communication, WLAN (Wireless Local Area Network), digital broadcasting and satellite communication, as well as mobile communication systems such as 3GPP LTE/LTE-A and NR, and WAVE-based DSRC system, the leading player of V2X, are the demand for wireless services. Is increasing rapidly. With the development of such a new wireless transmission technology and the advent of wireless communication services, various information delivery and quality are required.

뿐만 아니라 자동차 등에 카메라가 탑재되고 이와 Telematics가 통합되어감에 따라 차량 내 디지털 기기에 무선 인터페이스를 적용함으로써 HDTV (High Definition Television)급 영상을 무선으로 전송하고, 휴대용 기기로 동영상과 오디오 콘텐츠를 주고 받는 기술이 자동차 산업 분야에서 상용화 예정이다. 이를 구현하는 무선 인터페이스 기 술로 IEEE 802.11 계열의 무선랜 시스템과 이를 기반으로 하는 WAVE 시스템 그리고 심지어는 3GPP 이동통신 네트워크 등이 자동차 산업에 사용할 예정이다.In addition, as cameras are installed in automobiles and Telematics is integrated, a wireless interface is applied to digital devices in the vehicle to wirelessly transmit HDTV (High Definition Television) quality video, and to exchange video and audio contents with portable devices. The technology is expected to be commercialized in the automotive industry. As a wireless interface technology that implements this, the IEEE 802.11 wireless LAN system, a WAVE system based on it, and even a 3GPP mobile communication network will be used in the automotive industry.

IEEE 802.11ax는 차세대 WLAN 표준으로, 공간 다중화가 가능한 MIMO (Multiple Input Multiple Output) 안테나 기술을 적용하고 있으며 최대 수백 m까지 장거리 접속이 가능하여 무선 네트워크 분야에서 유력한 기술로 알려져 있다.IEEE 802.11ax is a next-generation WLAN standard, applying MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna technology capable of spatial multiplexing, and is known as a promising technology in the field of wireless networks because it enables long-distance access up to several hundred meters.

이러한 새로운 무선통신시스템 기술의 전송 최고 속도는 수백 Mbps를 넘어가 이미 Gbps 수준에 도달하여, 향후 여러 기기들의 다양한 멀티미디어 전송이 가능한 차세대 통신을 위하여는 보다 높은 전송 기술이 요구된다. 이를 위하여 현재 많은 무선 표준에서 채택하고 있는 MIMO의 공간 다중화 안테나 기술을 기존 무선통신기술에 접목시키는 것이 필요하다.The maximum transmission speed of this new wireless communication system technology has exceeded several hundred Mbps and has already reached the Gbps level, and a higher transmission technology is required for next-generation communication capable of various multimedia transmission of various devices in the future. To this end, it is necessary to incorporate the spatial multiplexing antenna technology of MIMO, which is currently adopted in many wireless standards, to the existing wireless communication technology.

본 발명은 종래의 단일 입력-단일 출력(SISO) 무선통신과 호환될 수 있으면서 높은 통신효율을 보일 수 있는 다중 입력-다중 출력(MIMO) 무선통신을 구현하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method of implementing a multiple input-multiple output (MIMO) wireless communication capable of showing high communication efficiency while being compatible with a conventional single input-single output (SISO) wireless communication.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, N개의 송신안테나 및 M개의 수신안테나를 포함하는 다중안테나 시스템을 통해 다중 입력-다중 출력(MIMO) 무선통신을 구현하는 방법으로서, 디멀티플렉서에 의해 송신데이터를 디멀티플렉싱 하여 N개의 데이터로 분배하는 디멀티플렉싱단계; 데이터부호화부에 의해 분배된 N개의 데이터가 각각 OFDM 부호화 되는 데이터부호화단계; 스트림로테이터에 의해 부호화 된 송신데이터를 상기 N개의 송신안테나에 매칭하는 스트림로테이팅단계; 송신데이터처리부에 의해 각각의 송신안테나를 통해 전송되기 위한 처리를 수행하는 송신데이터처리단계; 반송파합성기에 의해 Time-frequency 코드를 합성하는 반송파합성단계; 및 각각의 송신안테나를 통해 송신데이터를 전송하는 데이터송신단계; 를 포함하고, 상기 송신안테나를 통해 전송되는 데이터는, Short Training Field; Long Training Field; SIGNAL Field; Pilot-Long Training Field; 및 Data Field 를 포함하는, 다중 입력-다중 출력 무선통신을 구현하는 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a method of implementing multiple input-multiple output (MIMO) wireless communication through a multiple antenna system including N transmission antennas and M reception antennas, and transmit data by a demultiplexer. A demultiplexing step of demultiplexing and distributing N data; A data encoding step in which the N pieces of data distributed by the data encoding unit are OFDM-coded, respectively; A stream rotating step of matching the transmission data encoded by the stream rotator to the N transmission antennas; A transmission data processing step of performing processing for transmission through each transmission antenna by the transmission data processing unit; A carrier synthesis step of synthesizing a time-frequency code by a carrier synthesizer; And a data transmission step of transmitting transmission data through each transmission antenna. Including, the data transmitted through the transmission antenna, Short Training Field; Long Training Field; SIGNAL Field; Pilot-Long Training Field; And it provides a method for implementing a multiple input-multiple output wireless communication, including a data field.

본 발명에서는, 상기 데이터부호화단계는, 데이터 비트를 스크램블 하는 스크램블링단계; 데이터를 블록 코딩 하는 컨볼루션부호화단계; 블록 코딩 된 데이터의 전송률을 조절하는 펑처링단계; 데이터열의 순서를 기설정된 단위로 재배치하는 인터리빙단계; 및 신호를 매핑 하는 매핑단계; 를 포함하고, 상기 스크램블링단계는, PSDU의 데이터 비트만을 스크램블 할 수 있다.In the present invention, the data encoding step includes a scrambling step of scrambling data bits; A convolution encoding step of block-coding data; A puncturing step of adjusting a transmission rate of block-coded data; An interleaving step of rearranging the order of the data sequence in a predetermined unit; And a mapping step of mapping the signal. Including, in the scrambling step, only data bits of PSDU may be scrambled.

본 발명에서는, 상기 송신데이터처리단계는, 역 푸리에변환을 통해 안테나를 통해 송신하기 위한 안테나송신신호를 생성하는 역고속푸리에변환단계; 및 생성된 안테나송신신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털-아날로그변환단계; 를 포함할 수 있다.In the present invention, the transmission data processing step includes: an inverse fast Fourier transform step of generating an antenna transmission signal for transmission through an antenna through an inverse Fourier transform; And a digital-analog conversion step of converting the generated antenna transmission signal into an analog signal. It may include.

본 발명에서는, 상기 N은 2이고, 상기 M은 2이고, 상기 Pilot-Long Training Field는, 2 개의 Pilot symbol을 생성할 수 있다.In the present invention, N is 2, M is 2, and the Pilot-Long Training Field may generate two Pilot symbols.

본 발명에서는, 상기 Pilot-Long Training Field는, 하기와 같은 53개의 부반송파를 가지고, 기설정된 매핑 매트릭스에 상기 부반송파를 곱하여 Pilot bit를 생성할 수 있다.In the present invention, the Pilot-Long Training Field may have 53 subcarriers as follows, and may generate a pilot bit by multiplying a preset mapping matrix by the subcarriers.

Figure 112019122316335-pat00001
Figure 112019122316335-pat00001

본 발명에서는, 상기 SIGNAL Field는, 3비트의 RATE; 3비트의 MIMO Type; 12비트의 LENGTH; 및 6비트의 SIGNAL TAIL; 을 포함할 수 있다.In the present invention, the SIGNAL Field is a 3-bit RATE; 3-bit MIMO Type; 12-bit LENGTH; And 6-bit SIGNAL TAIL; It may include.

본 발명에서는, 상기 N은 2이고, 상기 M은 2이고, 상기 MIMO Type은, 안테나 개수; MIMO Mode 여부; 및 시공간코딩 여부; 에 대한 정보를 포함할 수 있다.In the present invention, N is 2, M is 2, and the MIMO Type is the number of antennas; Whether in MIMO Mode; And whether space-time coding; May contain information about.

본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 송신안테나와 복수의 수신안테나로 구성된 다중안테나 시스템을 통해 효율적으로 신호를 전송할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a signal can be efficiently transmitted through a multi-antenna system including a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas.

본 발명의 일 실시예에 따르면 다중안테나 시스템을 통해 공간 다이버시티 이득 및 공간 멀티플렉싱 이득을 취하여 효율적으로 신호를 전송할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a signal can be efficiently transmitted by taking a spatial diversity gain and a spatial multiplexing gain through a multi-antenna system.

본 발명의 일 실시예에 따르면 MIMO 모드와 SISO모드에서 SIGNAL field의 구조에 큰 변화 없이 신호를 전송하여 기존의 SISO모드와의 호환성을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a signal is transmitted without a significant change in the structure of a SIGNAL field in the MIMO mode and the SISO mode, thereby improving compatibility with the existing SISO mode.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템의 송신부를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터부호화부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신데이터처리부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템의 수신부를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신데이터처리부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터복호화부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송데이터의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송데이터의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송데이터의 SIGNAL field의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
1 is a diagram schematically showing a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a transmitter of a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating an internal signal processing process of a data encoding unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically showing an internal signal processing process of a transmission data processing unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram schematically illustrating a receiver of a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram schematically illustrating an internal signal processing process of a reception data processor according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram schematically showing an internal signal processing process of a data decoding unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram schematically showing the structure of transmission data according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram schematically showing the structure of transmission data according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram schematically showing the structure of a SIGNAL field of transmission data according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.In the following, various embodiments and/or aspects are now disclosed with reference to the drawings. In the following description, for purposes of explanation, a number of specific details are disclosed to aid in an overall understanding of one or more aspects. However, it will also be appreciated by those of ordinary skill in the art that this aspect(s) may be practiced without these specific details. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative aspects of one or more aspects. However, these aspects are exemplary and some of the various methods in the principles of the various aspects may be used, and the descriptions described are intended to include all such aspects and their equivalents.

또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.Further, various aspects and features will be presented by a system that may include multiple devices, components and/or modules, and the like. It is also noted that various systems may include additional devices, components and/or modules, and/or may not include all of the devices, components, modules, etc. discussed in connection with the figures. It must be understood and recognized.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.As used herein, “an embodiment,” “example,” “aspect,” “example,” and the like may not be construed as having any aspect or design described as being better or advantageous than other aspects or designs. . The terms'~part','component','module','system', and'interface' used below generally mean a computer-related entity, for example, hardware, hardware It can mean a combination of software and software, or software.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the terms "comprising" and/or "comprising" mean that the corresponding feature and/or element is present, but excludes the presence or addition of one or more other features, elements, and/or groups thereof. It should be understood as not.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, in the embodiments of the present invention, unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms are commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It has the same meaning as. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the embodiments of the present invention, an ideal or excessively formal meaning Is not interpreted as.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템이 N개의 송신안테나와 M개의 수신안테나 사이에서 MIMO 채널을 통해 통신을 수행하는 모습을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention performs communication between N transmit antennas and M receive antennas through a MIMO channel.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템에서는 MIMO-OFDM 방식의 통신을 수행할 수 있다.In a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention, MIMO-OFDM communication can be performed.

OFDM 방식은 여러 개의 반송파를 사용하는 다수반송파 전송의 일종으로 반송파의 수만큼 각 채널에서의 전송주기가 증가하게 된다. 이 경우 광대역 전송 시 나타나는 주파수 선택적 채널이 심볼간 간섭이 없는 주파수 비선택적 채널로 근사화되기 때문에 간단한 단일 탭 등화기로 보상이 가능하다.The OFDM scheme is a type of multi-carrier transmission using multiple carriers, and the transmission period in each channel increases by the number of carriers. In this case, since the frequency selective channel that appears during wideband transmission is approximated to a frequency non-selective channel without inter-symbol interference, compensation can be performed with a simple single tap equalizer.

다이버시티 방식은 레일리 페이딩 환경하에서 비트 수신 오율(BER) 곡선의 기울기가 신호 대 잡음비의 다이버시티 이득 거듭 제곱 SNR-d (d: 다이버시티 이득)에 비례하기 때문에 단일의 송/수신 안테나를 사용할 때 보다 전송 신뢰도를 높일 수 있다는 것이 장점이다. 하지만 안테나 수에 비례하여 용량을 증가 시킬 수 없기 때문에 차세대 무선 통신 시스템에서 요구되는 높은 주파수 효율을 얻기 어렵다.In the diversity method, when a single transmit/receive antenna is used because the slope of the bit reception error rate (BER) curve is proportional to the signal-to-noise ratio of the diversity gain power SNR-d (d: diversity gain) under Rayleigh fading environment. The advantage is that transmission reliability can be improved. However, since the capacity cannot be increased in proportion to the number of antennas, it is difficult to obtain high frequency efficiency required in the next generation wireless communication system.

이와는 다르게 공간 멀티플렉싱 방식은 다중 안테나 환경에 의해 제공되는 독립적인 부채널들을 서로 다른 신호를 전송하여 전송률을 높인다. 다중의 송신 안테나를 통해 동시에 전송할 수 있는 서로 다른 신호의 개수는 사 용하는 송/수신 안테나 개수의 최소값과 같다. 그러므로 공간 멀티플렉싱 방식의 이점을 충분히 얻기 위해서는 다이버시티 방식과는 달리 송/수신단에서 모두 생성하고자 하는 부채널의 개수만큼 송/수신단에 다중의 안테나를 사용 하여야 한다.Unlike this, the spatial multiplexing scheme increases a transmission rate by transmitting different signals to independent subchannels provided by a multi-antenna environment. The number of different signals that can be simultaneously transmitted through multiple transmit antennas is equal to the minimum number of transmit/receive antennas used. Therefore, in order to sufficiently obtain the advantages of the spatial multiplexing scheme, unlike the diversity scheme, multiple antennas must be used at the transmit/receive end as many as the number of subchannels to be created at both the transmit/receive end.

다중 안테나(MIMO: Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에 적용되는 기술 들은 전술한 바와 같이 다이버시티 계열과 멀티플렉싱 계열의 두 개의 기술 군으로 분류된다.Technologies applied to a multiple-input multiple-output (MIMO) system are classified into two technology groups, a diversity series and a multiplexing series, as described above.

다이버시티 방식은 안테나마다 다른 레일리 페이딩을 겪은 신호를 다수의 송/수신 안테나에 의해 결합함으로써 경로 간의 채널 골(deep)을 서로 보완시켜서 수신 성능을 높이는 기술이다. 그러므로 이의 성능은 독립된 채널의 개수에 의해 그 성능이 결정되고 이를 다이버시티 이득이라 표현한다. 다이버시티 기술은 다이버시티 이득을 송신 단에서 얻느냐 수신단에서 얻느냐에 따라 다시 송신 다이버시티와 수신 다이버시티로 구분된다. 송신 안테나의 개수가 N이고 수신 안테나가 M개 있는 경우 최대 MN개의 독립된 페이딩 채널을 결합시킬 수 있으므로 최대 다이버시티 이득은 MN이다. 멀티플렉싱 방식은 송/수신 안테나간의 가상의 부채널들을 만들어서 각각의 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송함으로써 전송 속도를 높이는 방식이다. 멀티플렉싱 방식은 다이버시티 방식과는 달리 송신단 혹은 수신단 한쪽에서만 다중의 안테나를 사용하는 경우 그 이득을 충분히 얻을 수 없다.The diversity scheme is a technology that improves reception performance by complementing channel deeps between paths by combining signals that have undergone different Rayleigh fading for each antenna by a plurality of transmit/receive antennas. Therefore, its performance is determined by the number of independent channels, and this is expressed as diversity gain. Diversity technology is divided into transmit diversity and receive diversity according to whether the diversity gain is obtained at the transmitting end or the receiving end. When the number of transmit antennas is N and there are M receive antennas, the maximum diversity gain is MN because up to MN independent fading channels can be combined. The multiplexing method is a method of increasing the transmission speed by creating virtual sub-channels between the transmitting/receiving antennas and transmitting different data through each transmitting antenna. Unlike the diversity method, the multiplexing method cannot sufficiently obtain the gain when multiple antennas are used only at the transmitting end or the receiving end.

멀티플렉싱 방식의 성능은 동시에 전송할 수 있는 독립적인 송신 신호의 개수를 멀티플렉싱 이득(multiplexing gain)으로 표현되고 이는 송신단의 안테나 수와 수신단의 안테나 수의 최소값과 같다.The performance of the multiplexing scheme is expressed by the number of independent transmission signals that can be transmitted simultaneously as a multiplexing gain, which is equal to the minimum number of antennas at the transmitting end and the number of antennas at the receiving end.

다이버시티 방식과 멀티플렉싱 방식을 통해 얻을 수 있는 이득은 서로 trade off 관계에 있고, 따라서 통신 환경의 조건이나 사용자의 요구 등에 의 해 어떤 방식을 적용할 것인지를 결정하게 된다.The gains that can be obtained through the diversity method and the multiplexing method are in a trade off relationship with each other, and therefore, it is decided which method to apply depending on the conditions of the communication environment or the user's request.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템의 송신부를 개략적으로 도시하는 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a transmitter of a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템의 송신부의 세부 구성을 확인할 수 있다. 도 2에는 2 개의 송신안테나를 포함하는 다중안테나 시스템의 송신부가 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, a detailed configuration of a transmitter of a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention can be confirmed. 2 shows a transmission unit of a multi-antenna system including two transmission antennas.

공간 다중화 MIMO 방식의 다중안테나 시스템에서는 채널 부호화기와 안테나의 결합 방법에 따라 3 종류의 방식이 존재한다.In a spatial multiplexed MIMO multi-antenna system, there are three types of methods according to a method of combining a channel encoder and an antenna.

첫 번째로 수평 부호화 방식 은 송신 안테나 수와 같은 채널 부호화기가 필요하다. 다이버시티 이득의 차 수는 수신 안테나 수와 같지만 각 안테나 별로 전송률을 제어할 수 있고 수신단 구조가 간단한 장점이 있다.First, the horizontal coding method requires a channel encoder equal to the number of transmit antennas. Although the order of diversity gain is the same as the number of receiving antennas, the transmission rate can be controlled for each antenna, and the structure of the receiving end is simple.

두 번째로 수직 부호화 방식은 우선 전체 데이터를 하나의 채널 부호화기를 사용하고 이의 출력을 디먹스(demux)하여 각 안테나 별로 다른 데이터를 전송한다. 이 방식은 수평 부호화 방식과 달리 부호기가 하나가 필요하다는 장점이 있으나 구현 시 데이터 처리 속도 가 안테나 수에 비례하여 증가하는 단점이 있다. 그러나 송신안테나 수와 수신안테나 수의 곱의 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.Second, in the vertical coding scheme, first, a single channel encoder is used for all data, and the output thereof is demuxed to transmit different data for each antenna. Unlike the horizontal coding scheme, this scheme has the advantage of requiring one encoder, but has a disadvantage in that the data processing speed increases in proportion to the number of antennas when implemented. However, it is possible to obtain a diversity gain of the product of the number of transmit antennas and the number of receive antennas.

세 번째로 대각 부호화 방식은 수평 부호화 방식과 유사하지만 송신안테나로 전송하기 전에 계층 회전기가 추가된다. 각 부호기에서 나온 데이터 계층들은 시간에 따라 계층 회전기를 통해 회전되면서 전송된다. 대각 부호화 방식의 다이버시티 이득 차수는 수직 부호화 방식과 같은 송/수신 안테나 수의 곱으로 나타낼 수 있다.Third, the diagonal coding scheme is similar to the horizontal coding scheme, but a layer rotator is added before transmission to the transmit antenna. The data layers from each encoder are transmitted while being rotated through the layer rotator over time. The diversity gain order of the diagonal coding scheme can be expressed as a product of the number of transmit/receive antennas such as the vertical coding scheme.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템의 송신부는 대각 부호화 방식을 기반으로 하는 것을 알 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부는 기존의 SISO-OFDM 시스템과 호환이 되고 각각의 채널 부호화기의 구현 복잡도는 기존과 동일하다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the transmitter of the multi-antenna system according to an embodiment of the present invention is based on a diagonal coding scheme. As shown in FIG. 2, the transmission unit according to an embodiment of the present invention is compatible with the existing SISO-OFDM system, and the implementation complexity of each channel encoder is the same as before.

도 2에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디멀티플렉서에 의해 송신데이터를 디멀티플렉싱 하여 N개의 데이터로 분배하는 디멀티플렉싱단계; 데이터부호화부에 의해 분배된 N개의 데이터가 각각 OFDM 부호화 되는 데이터부호화단계; 스트림로테이터에 의해 부호화 된 송신데이터를 상기 N개의 송신안테나에 매칭하는 스트림로테이팅단계; 송신데이터처리부에 의해 각각의 송신안테나를 통해 전송되기 위한 처리를 수행하는 송신데이터처리단계; 반송파합성기에 의해 Time-frequency 코드를 합성하는 반송파합성단계; 및 각각의 송신안테나를 통해 송신데이터를 전송하는 데이터송신단계; 를 포함하는 데이터전송방법을 통해 무선통신을 구현할 수 있다.As shown in FIG. 2, according to an embodiment of the present invention, a demultiplexing step of demultiplexing transmission data by a demultiplexer and distributing it into N pieces of data; A data encoding step in which the N pieces of data distributed by the data encoding unit are OFDM-coded, respectively; A stream rotating step of matching the transmission data encoded by the stream rotator to the N transmission antennas; A transmission data processing step of performing processing for transmission through each transmission antenna by the transmission data processing unit; A carrier synthesis step of synthesizing a time-frequency code by a carrier synthesizer; And a data transmission step of transmitting transmission data through each transmission antenna. Wireless communication can be implemented through a data transmission method including.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터부호화부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating an internal signal processing process of a data encoding unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 상기 데이터부호화부에서는 Scrambler, Convolutional encoder, Puncturer, Bit interleaver 및 Constellation mapper를 순차적으로 거쳐 신호가 처리될 수 있다.Referring to FIG. 3, the data encoder may process a signal through sequentially through a Scrambler, a convolutional encoder, a Puncturer, a bit interleaver, and a constellation mapper.

스크램블러는 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence) 재생기를 이용하여 데이터 비트를 스크램블 해주게 된다. 프리엠블과 PHY 헤더는 스크램블 하지 않고 PSDU에서만 사용하게 된다.The scrambler scrambles data bits using a Pseudo Random Binary Sequence (PRBS) player. The preamble and PHY header are not scrambled and are used only in PSDU.

컨볼루션 부호화기는 채널 에러에 강인하게 하기 위해 여유분(redundancy)을 더해주는 채널 코딩 방법 중 하나이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템에서는 구속 길이가 7인, 1/2 또는 1/3 비율의 컨볼루션 부호화기를 사용할 수 있는데 puncturing 비율을 변화시키면서 다양한 전송률을 제공할 수 있다.The convolutional encoder is one of channel coding methods that add redundancy to make it robust against channel errors. In a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention, a convolutional encoder having a confinement length of 7 and a 1/2 or 1/3 ratio may be used, and various transmission rates may be provided while changing the puncturing ratio.

컨볼루션 부호화가 수행된 비트는 다양한 puncturing 방법으로 다양한 전송률을 가질 수 있다. Puncturing은 전송되는 데이터 비트의 일부분을 제거하여 전송하고 수신단에서 제거된 비트 부분에 dummy 비트를 채워 넣어 복호화기에서 데이터를 복원하게 된다.Bits on which convolutional encoding has been performed may have various data rates through various puncturing methods. Puncturing removes part of the transmitted data bit and transmits it, and restores the data in the decoder by filling the dummy bit in the removed bit part at the receiving end.

비트 인터리버는 puncturer 다음에 위치하게 된다. 비트 인터리버는 데이터 열의 순서를 일정 단위(블록의 열과 행 등)로 재 배열시킴으로써, 순간적인 잡음에 의한 데이터 열 중간의 비트가 손실되더라도 그 영향을 국부적으로 나타나게 하여 그것을 복구할 수 있게 하는 기술로서, 집단(burst) 에러에 강하게 하기 위해 해주며 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.The bit interleaver is placed after the puncturer. Bit interleaver is a technology that rearranges the order of data columns into a certain unit (such as columns and rows of blocks), so that even if a bit in the middle of a data column is lost due to instantaneous noise, its effect is localized to recover it. This is done to make it strong against burst errors, and a frequency diversity gain can be obtained.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템은 낮은 전송률에서는 각각의 부반송파에 QPSK의 성상도를 이용하고 그 이상의 전송률, 즉 고속의 전송률이 필요할 때에는 단계적으로 16-QAM, 64-QAM까지 변조 방식을 올려서 사용할 수 있다.The multi-antenna system according to an embodiment of the present invention uses the constellation of QPSK for each subcarrier at a low transmission rate, and when a higher transmission rate, i.e., a high transmission rate, is required, a modulation scheme up to 16-QAM and 64-QAM is used in stages. You can use it by raising it.

본 발명의 일 실시예에서는 부호화 방법으로 알라무티(Alamouti)기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 2x2 MIMO Mode에서는 하기 식과 같이 부호화 될 수 있다.In an embodiment of the present invention, an Alamouti technique may be used as an encoding method. In the 2x2 MIMO mode according to an embodiment of the present invention, it may be encoded as shown in the following equation.

Figure 112019122316335-pat00002
Figure 112019122316335-pat00002

상기 식에서 세로축은 안테나 축으로서 1열은 안테나 0번, 2열은 안테나 1번의 출력을 나타낸다. 한편 가로축은 주파수 축으로서 부반송파의 짝 홀을 나타낸다. X는 두 부반송파의 전송신호로서 아래 첨자는 두 부반송파의 값 중 짝 홀을 나타낸다.In the above equation, the vertical axis represents the antenna axis, and column 1 represents antenna 0 and column 2 represents the output of antenna 1. On the other hand, the horizontal axis is the frequency axis and represents the even and odd subcarriers. X is a transmission signal of two subcarriers, and a subscript indicates an even-odd among the values of the two subcarriers.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신데이터처리부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.4 is a diagram schematically showing an internal signal processing process of a transmission data processing unit according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면 상기 송신데이터처리부에서는 IFFT 및 DAC를 순차적으로 거쳐 신호가 처리될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the transmission data processing unit, a signal may be processed through an IFFT and a DAC in sequence.

IFFT는 역 고속 푸리에 변환부(Inverse Fast Fourier Transformer)로서 신호를 역 고속 푸리에 변환을 통해 안테나로 전송하기 위한 OFDM 신호로 생성한다.The IFFT is an inverse fast Fourier transform unit, and generates a signal as an OFDM signal for transmission to an antenna through an inverse fast Fourier transform.

DAC에서는 IFFT의 디지털 신호를 DAC(Digital to Analog Converter)를 통해 변환하여 안테나에 신호를 가할 수 있다.In the DAC, the digital signal of the IFFT can be converted through a digital to analog converter (DAC) to apply a signal to the antenna.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템의 수신부를 개략적으로 도시하는 도면이다.5 is a diagram schematically illustrating a receiver of a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 전술한 것과 같은 다중안테나 시스템의 송신부에 대응하는 수신부를 도시하고 있다, 이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템의 송신부는 기존의 SISO-OFDM 시스템에 공간 다중화 방식으로 전송된 신호를 복원하기 위한 MIMO-OFDM 복호기와 계층 회전기가 추가 된 형태를 갖는다. MIMO-OFDM 복호기는 MIMO 채널을 통하여 수신된 신호에서 채널 영향을 제거해주고, 계층 회전기는 복호 된 수신 신호를 시간에 따라 계층을 회전시켜준다.5 shows a receiving unit corresponding to the transmitting unit of the multi-antenna system as described above. The transmitting unit of the multi-antenna system according to an embodiment of the present invention is transmitted to the existing SISO-OFDM system in a spatial multiplexing method. A MIMO-OFDM decoder and a layer rotator are added to recover the signal. The MIMO-OFDM decoder removes the channel effect from the signal received through the MIMO channel, and the layer rotator rotates the decoded received signal according to time.

MIMO 수신단의 구조를 살펴보기 위해 먼저 일반적인 MIMO 송수신 시스템을 가정한다. 송신단에서 M개의 안테나를 사용하고 수신단에서 N개의 안테나를 사용하는 시스템을 가정하면, K의 부반송파 개수를 가지는 k 번째 부반송파의 수신된 신호 Y(k) 는 하기 식과 같다.To examine the structure of the MIMO receiver, first, a general MIMO transmission/reception system is assumed. Assuming a system using M antennas at the transmitting end and N antennas at the receiving end, the received signal Y(k) of the k-th subcarrier having the number of K subcarriers is as follows.

Figure 112019122316335-pat00003
Figure 112019122316335-pat00003

OFDM을 기반으로 하는 시스템은 다중 경로의 최대 시간 지연이 OFDM의 주기적 확장구간보다 작을 경우에 심볼간 간섭이 발생하지 않기 때문에 주파수 영역에서 신호 처리를 하여도 손실 없이 송신 신호를 복원할 수 있다.In the OFDM-based system, when the maximum time delay of the multipath is less than the periodic extension period of OFDM, inter-symbol interference does not occur, and thus the transmission signal can be restored without loss even when signal processing is performed in the frequency domain.

상기 식을 전송 등가 행렬로 나타내면 하기 식과 같이 나타낼 수 있다.If the above equation is expressed as a transmission equivalent matrix, it can be expressed as the following equation.

Figure 112019122316335-pat00004
Figure 112019122316335-pat00004

상기 식에서 k는 OFDM의 부반송파를 나타내며 0≤k≤K-1의 값을 가진다In the above equation, k represents a subcarrier of OFDM and has a value of 0≤k≤K-1.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신데이터처리부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.6 is a diagram schematically illustrating an internal signal processing process of a reception data processor according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면 수신데이터처리부에서는 LNA, LPF, VGA, ADC, Synchronization 및 FFT를 순차적으로 거쳐 신호가 처리될 수 있다.Referring to FIG. 6, the reception data processing unit may sequentially process signals through LNA, LPF, VGA, ADC, Synchronization and FFT.

LNA는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)로서 안테나를 통해 수신된 미약한 RF 신호를 증폭하면서 잡음이 최소화되도록 설계된 저 잡음성 증폭기이다. 이와 같은 LNA를 통해 수신안테나를 통해 수신된 신호를 증폭하여 수신기 회로에서 처리하기 용이한 신호를 생성한다.LNA is a low noise amplifier designed to minimize noise while amplifying a weak RF signal received through an antenna. A signal received through the receiving antenna is amplified through such an LNA to generate a signal that is easy to be processed by the receiver circuit.

LPF는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)로서 기설정된 기준 이하의 저역 주파수 성분만을 통과시킨다. 이와 같은 LPF를 통해 고주파 노이즈를 제거한다.The LPF is a low pass filter and passes only low frequency components below a preset reference. High-frequency noise is removed through such LPF.

VGA는 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier)로서 원하는 대역 외의 간섭을 제거하면서 신호를 증폭할 수 있다. 전술한 LNA만으로는 수신한 신호를 충분히 증폭하기 어렵기 때문에 VGA를 통해 증폭할 수 있다.VGA is a variable gain amplifier that can amplify a signal while removing interference outside a desired band. Since it is difficult to sufficiently amplify the received signal with only the aforementioned LNA, it can be amplified through VGA.

ADC는 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter)로서 연속성 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 부호화를 거쳐 이진 디지털 신호로 변환한다.ADC is an analog to digital converter that converts a continuous analog signal into a binary digital signal through sampling, quantization, and encoding.

이후 신호의 동기화 및 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Conversion)을 통해 복조 할 수 있는 형태의 OFDM 신호로 변환하게 된다.After that, the signal is synchronized and converted into an OFDM signal that can be demodulated through Fast Fourier Conversion.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터복호화부의 내부 신호 처리 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.7 is a diagram schematically illustrating an internal signal processing process of a data decoding unit according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면 전술한 다중안테나 시스템의 송신부에서 이루어진 신호 처리의 역순으로 신호의 처리가 이루어진다.Referring to FIG. 7, signal processing is performed in the reverse order of signal processing performed by the transmitter of the multi-antenna system described above.

도 7을 참조하면 상기 데이터복호화부에서는 DCM demapping, Deinterleaver, Depuncturer, Viterbi decoder, Descrambler를 순차적으로 거쳐 신호가 처리될 수 있다.Referring to FIG. 7, the data decoder may sequentially process a signal through DCM demapping, Deinterleaver, Depuncturer, Viterbi decoder, and Descrambler.

이는 도 3에서 설명한 데이터부호화부의 신호 처리의 역순으로서, 도 3에서 전술한 과정을 역순으로 진행함으로써 데이터의 복호화가 일어날 수 있다.This is the reverse order of signal processing by the data encoder described in FIG. 3, and data may be decoded by performing the above-described process in FIG. 3 in the reverse order.

DCM demapping을 통해 신호를 디매핑 하고, Deinterleaver를 통해 재배열 데이터 열의 순서를 다시 원래 순서로 배열하고, Depuncturer를 통해 제거된 비트 부분에 dummy 비트를 채워 넣고, Viterbi decoder를 통해 데이터를 복원하고, Descrambler를 통해 스크램블 된 데이터 비트를 복원한다.Demapping the signal through DCM demapping, rearranging the order of the rearranged data columns back to the original order through the deinterleaver, filling dummy bits in the bits removed through the depuncturer, restoring data through the Viterbi decoder, and descrambler To restore the scrambled data bits.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송데이터의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.8 and 9 are diagrams schematically showing the structure of transmission data according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9에는 상기와 같은 다중안테나 시스템을 통해 전송되는 전송데이터의 구조가 도시되어 있다. 도 9에는 좀 더 개략적인 구성이 도시되어 있고, 도 8에는 도 9에 개시된 구성이 더욱 상세하게 도시되어 있다.8 and 9 illustrate the structure of transmission data transmitted through the multi-antenna system. FIG. 9 shows a more schematic configuration, and FIG. 8 illustrates the configuration disclosed in FIG. 9 in more detail.

상기 송신안테나를 통해 전송되는 데이터는, SISO Mode와 MIMO Mode에서의 데이터 구조가 변동된다. 도 8 및 도 9를 참조하면 SISO Mode에서는 IEEE 802.11p 물리계층 규격과 동일한 데이터 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.In the data transmitted through the transmission antenna, the data structure in the SISO mode and the MIMO mode is changed. 8 and 9, it can be seen that the SISO Mode has the same data structure as the IEEE 802.11p physical layer standard.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO Mode에서 상기 송신안테나를 통해 전송되는 데이터는, Short Training Field; Long Training Field; SIGNAL Field; Pilot-Long Training Field; 및 Data Field 를 포함할 수 있다. 이는 SISO Mode와 비교 시 Data Field 앞에 2 개의 Pilot 심볼을 포함하는 Pilot-Long Training Field; 를 더 포함하는 것을 확인할 수 있다.Meanwhile, data transmitted through the transmission antenna in the MIMO mode according to an embodiment of the present invention may include: Short Training Field; Long Training Field; SIGNAL Field; Pilot-Long Training Field; And a Data Field. This is a Pilot-Long Training Field that includes two Pilot symbols in front of the Data Field when compared to the SISO Mode; It can be seen that it further includes.

이와 같이 전송데이터가 Short Training Field, Long Training Field, 및 Pilot-Long Training Field를 포함하여 구성됨으로써 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 수행할 수 있다. 이와 같은 데이터는 기설정된 심볼 신호로 구성되어 상기 심볼 신호를 통해 통신을 수행하게 된다.In this way, since the transmission data includes a Short Training Field, a Long Training Field, and a Pilot-Long Training Field, synchronization and channel estimation of the OFDM physical layer can be performed. Such data is composed of a preset symbol signal, and communication is performed through the symbol signal.

Short Training Field는 프레임의 시작을 검출하고, 대략적인 주파수 편차를 추정하며 미세시간 동기를 수행할 수 있도록 한다.The Short Training Field detects the start of a frame, estimates the approximate frequency deviation, and enables fine time synchronization.

Long Training Field 및 Pilot-Long Training Field는 채널을 추정하고, 미세 주파수 편차를 추정할 수 있도록 한다.Long Training Field and Pilot-Long Training Field allow you to estimate channels and estimate fine frequency deviations.

한편, 2 개의 송신안테나 및 2 개의 수신안테나를 포함하는 다중안테나 시스템에서 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 Pilot-Long Training Field는, 2 개의 Pilot symbol을 생성할 수 있다. 이 때 상기 Pilot symbol은 채널의 동기 대역폭(coherence bandwidth), 동기 시간(coherence time), 파일럿 톤(tone)의 사용에 따른 대역폭 효율 감소 등을 고려하여 배치될 수 있다.Meanwhile, in a multi-antenna system including two transmission antennas and two reception antennas, the Pilot-Long Training Field according to an embodiment of the present invention may generate two pilot symbols. In this case, the pilot symbol may be arranged in consideration of a coherence bandwidth of a channel, a coherence time, and a reduction in bandwidth efficiency according to the use of a pilot tone.

상기 Pilot-Long Training Field는, 하기와 같은 53개의 부반송파를 가질 수 있다.The Pilot-Long Training Field may have 53 subcarriers as follows.

Figure 112019122316335-pat00005
Figure 112019122316335-pat00005

본 발명에서는 기설정된 매핑 매트릭스에 상기 부반송파를 곱하여 Pilot bit를 생성할 수 있다. 이와 같은 매핑 매트릭스의 일 예는 다음과 같다.In the present invention, a pilot bit may be generated by multiplying a preset mapping matrix by the subcarrier. An example of such a mapping matrix is as follows.

Figure 112019122316335-pat00006
Figure 112019122316335-pat00006

본 발명에서는 이와 같은 Pilot 심볼을 이용하여 채널을 추정하게 된다. In the present invention, a channel is estimated using such a pilot symbol.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송데이터의 SIGNAL field의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.10 is a diagram schematically showing the structure of a SIGNAL field of transmission data according to an embodiment of the present invention.

도 10에는 SISO Mode와 MIMO Mode에서의 SIGNAL Field의 구조가 도시되어 있다. SISO Mode의 SIGNAL Field는 종래의 표준을 따르고, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중안테나 시스템에서 사용될 수 있는 MIMO Mode의 SIGNAL Field는 24비트로 구성되어 종래의 IEEE 802.11p 표준과 같은 크기를 가질 수 있다. 이와 같이 표준 SISO Mode와 동일한 크기의 SIGNAL Field를 사용함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신을 구현하는 방법은 높은 호환성을 보이는 효과를 발휘할 수 있다.10 shows the structure of the SIGNAL Field in SISO Mode and MIMO Mode. The SIGNAL Field of SISO Mode follows a conventional standard, and the SIGNAL Field of MIMO Mode that can be used in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention is composed of 24 bits, and may have the same size as the conventional IEEE 802.11p standard. . In this way, by using a SIGNAL field of the same size as the standard SISO Mode, the method of implementing wireless communication according to an embodiment of the present invention can exhibit high compatibility.

SIGNAL Field는 DATA Field에서 사용될 전송률과 전송될 패킷 길이에 대한 정보를 담고 있다.The SIGNAL field contains information on the transmission rate to be used in the DATA field and the packet length to be transmitted.

도 10을 참조하면 본 발명의 일 실시예에서 MIMO Mode의 상기 SIGNAL Field는, 3비트의 RATE; 3비트의 MIMO Type; 12비트의 LENGTH; 및 6비트의 SIGNAL TAIL; 을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, in an embodiment of the present invention, the SIGNAL Field in MIMO Mode includes a 3-bit RATE; 3-bit MIMO Type; 12-bit LENGTH; And 6-bit SIGNAL TAIL; It may include.

도 10의 SISO Mode와 비교하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO Mode의 SIGNAL Field는 RATE 비트의 수가 하나 적고, Reserved 비트와 Parity 비트가 없는 대신, 3비트의 MIMO Type 비트를 포함한다. Compared with the SISO mode of FIG. 10, the SIGNAL field of the MIMO mode according to an embodiment of the present invention includes one small number of RATE bits, no reserved bits and no parity bits, but includes a 3-bit MIMO type bit.

더욱 상세하게는 순서대로 비트 0 ~ 2는 RATE, 비트 3 ~ 4는 MIMO Type, 비트 5 ~ 16은 LENGTH, 비트 17은 MIMO Type, 비트 18 ~ 23은 Tail 비트로 각각 할당될 수 있다.More specifically, in order, bits 0 to 2 may be allocated as RATE, bits 3 to 4 may be MIMO Type, bits 5 to 16 may be LENGTH, bit 17 may be MIMO Type, and bits 18 to 23 may be assigned as Tail bits.

하기 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RATE 비트에 따른 전송 속도를 나타낸다. IEEE 802.11p 표준에서는 4 개의 비트를 이용하여 전송 속도를 나타내지만 본 발명의 일 실시예에서는 3개의 비트를 이용하여 전송 속도를 나타낼 수 있다. 이와 같이 RATE 비트 수를 하나 줄여 MIMO Type으로 사용함으로써 MIMO Mode의 정보를 전달할 수 있다.Table 1 below shows the transmission rate according to the RATE bit according to an embodiment of the present invention. In the IEEE 802.11p standard, 4 bits are used to indicate the transmission rate, but in an embodiment of the present invention, the transmission rate may be indicated using 3 bits. In this way, information of the MIMO mode can be transmitted by reducing the number of RATE bits by one and using it as a MIMO type.

SISO Mode(R1-R4)SISO Mode(R1-R4) MIMO Mode(R1-R3)MIMO Mode(R1-R3) Rate(Mb/s 10MHz channel spacing)Rate(Mb/s 10MHz channel spacing) 11011101 110110 33 11111111 111111 4.54.5 01010101 010010 66 01110111 011011 99 10011001 100100 1212 10111011 101101 1818 00010001 000000 2424 00110011 001001 2727

한편 본 발명의 일 실시예에서 상기 MIMO Type은, 안테나 개수; MIMO Mode 여부; 및 시공간코딩 여부; 에 대한 정보를 포함할 수 있다. Meanwhile, in an embodiment of the present invention, the MIMO Type includes: the number of antennas; Whether in MIMO Mode; And whether space-time coding; May contain information about.

본 발명의 일 실시예와 같은 2x2 MIMO 다중안테나 시스템에서 도 10에 도시된 MIMO Type의 제1비트(T1)은 안테나 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어 제1비트가 0인 경우 안테나가 2개, 제1비트가 1인 경우 안테나가 1개임을 나타낼 수 있다.In the 2x2 MIMO multi-antenna system as in the embodiment of the present invention, the first bit (T1) of the MIMO type shown in FIG. 10 may represent the number of antennas. For example, if the first bit is 0, it may indicate that there are two antennas, and if the first bit is 1, it may indicate that there are one antenna.

한편 MIMO Type의 제2비트(T2)는 MIMO Mode 여부를 나타낼 수 있다. 예를 들어 제2비트가 0인 경우 SISO Mode, 제2비트가 1인 경우 MIMO Mode임을 나타낼 수 있다.Meanwhile, the second bit (T2) of the MIMO type may indicate whether the MIMO mode is present. For example, when the second bit is 0, it may represent the SISO mode, and when the second bit is 1, it may represent the MIMO mode.

한편 MIMO Type의 제3비트(T3)는 시공간코딩 여부를 나타낼 수 있다. 예를 들어 제3비트가 0인 경우 STC(Space-Time Coding), 제3비트가 1인 경우 SM(Spatial Multiplexing)임을 나타낼 수 있다.Meanwhile, the third bit (T3) of the MIMO type may indicate whether space-time coding is performed. For example, when the third bit is 0, it may represent space-time coding (STC), and when the third bit is 1, it may represent spatial multiplexing (SM).

본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 송신안테나와 복수의 수신안테나로 구성된 다중안테나 시스템을 통해 효율적으로 신호를 전송할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a signal can be efficiently transmitted through a multi-antenna system including a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas.

본 발명의 일 실시예에 따르면 다중안테나 시스템을 통해 공간 다이버시티 이득 및 공간 멀티플렉싱 이득을 취하여 효율적으로 신호를 전송할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a signal can be efficiently transmitted by taking a spatial diversity gain and a spatial multiplexing gain through a multi-antenna system.

본 발명의 일 실시예에 따르면 MIMO 모드와 SISO모드에서 SIGNAL field의 구조에 큰 변화 없이 신호를 전송하여 기존의 SISO모드와의 호환성을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a signal is transmitted without a significant change in the structure of a SIGNAL field in the MIMO mode and the SISO mode, thereby improving compatibility with the existing SISO mode.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (7)

N개의 송신안테나 및 M개의 수신안테나를 포함하는 다중안테나 시스템을 통해 다중 입력-다중 출력(MIMO) 무선통신을 구현하는 방법으로서,
디멀티플렉서에 의해 송신데이터를 디멀티플렉싱 하여 N개의 데이터로 분배하는 디멀티플렉싱단계;
데이터부호화부에 의해 분배된 N개의 데이터가 각각 OFDM 부호화 되는 데이터부호화단계;
스트림로테이터에 의해 부호화 된 송신데이터를 상기 N개의 송신안테나에 매칭하는 스트림로테이팅단계;
송신데이터처리부에 의해 각각의 송신안테나를 통해 전송되기 위한 처리를 수행하는 송신데이터처리단계;
반송파합성기에 의해 Time-frequency 코드를 합성하는 반송파합성단계; 및
각각의 송신안테나를 통해 송신데이터를 전송하는 데이터송신단계; 를 포함하고,
상기 송신안테나를 통해 전송되는 데이터는,
Short Training Field; Long Training Field; SIGNAL Field; Pilot-Long Training Field; 및 Data Field 를 포함하고,
상기 SIGNAL Field는,
3비트의 RATE;
3비트의 MIMO Type;
12비트의 LENGTH; 및
6비트의 SIGNAL TAIL; 을 포함하는, 다중 입력-다중 출력 무선통신을 구현하는 방법.
A method of implementing multiple input-multiple output (MIMO) wireless communication through a multi-antenna system including N transmit antennas and M receive antennas,
A demultiplexing step of demultiplexing transmission data by a demultiplexer and distributing it to N data pieces;
A data encoding step in which the N pieces of data distributed by the data encoding unit are OFDM-coded, respectively;
A stream rotating step of matching the transmission data encoded by the stream rotator to the N transmission antennas;
A transmission data processing step of performing processing for transmission through each transmission antenna by the transmission data processing unit;
A carrier synthesis step of synthesizing a time-frequency code by a carrier synthesizer; And
A data transmission step of transmitting transmission data through each transmission antenna; Including,
Data transmitted through the transmission antenna,
Short Training Field; Long Training Field; SIGNAL Field; Pilot-Long Training Field; And a Data Field,
The SIGNAL Field,
3-bit RATE;
3-bit MIMO Type;
12-bit LENGTH; And
6-bit SIGNAL TAIL; Including a multi-input-multiple output method for implementing wireless communication.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 송신데이터처리단계는,
역 푸리에변환을 통해 안테나를 통해 송신하기 위한 안테나송신신호를 생성하는 역고속푸리에변환단계; 및
생성된 안테나송신신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털-아날로그변환단계; 를 포함하는, 다중 입력-다중 출력 무선통신을 구현하는 방법.
The method according to claim 1,
The transmission data processing step,
An inverse fast Fourier transform step of generating an antenna transmission signal for transmission through an antenna through an inverse Fourier transform; And
A digital-analog conversion step of converting the generated antenna transmission signal into an analog signal; Including a multi-input-multiple output method for implementing wireless communication.
청구항 1에 있어서,
상기 N은 2이고, 상기 M은 2이고,
상기 Pilot-Long Training Field는,
2 개의 Pilot symbol을 생성하는, 다중 입력-다중 출력 무선통신을 구현하는 방법.
The method according to claim 1,
The N is 2, the M is 2,
The Pilot-Long Training Field,
A method of implementing a multi-input-multi-output wireless communication that generates two pilot symbols.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 N은 2이고, 상기 M은 2이고,
상기 MIMO Type은,
안테나 개수;
MIMO Mode 여부; 및
시공간코딩 여부; 에 대한 정보를 포함하는, 다중 입력-다중 출력 무선통신을 구현하는 방법.
The method according to claim 1,
The N is 2, the M is 2,
The MIMO Type,
Number of antennas;
Whether in MIMO Mode; And
Space-time coding; A method of implementing a multiple input-multiple output wireless communication, including information on.
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