KR100538024B1 - wireless transmitting and receiving system, and method thereof - Google Patents
wireless transmitting and receiving system, and method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100538024B1 KR100538024B1 KR10-2002-0069083A KR20020069083A KR100538024B1 KR 100538024 B1 KR100538024 B1 KR 100538024B1 KR 20020069083 A KR20020069083 A KR 20020069083A KR 100538024 B1 KR100538024 B1 KR 100538024B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- antennas
- receiving
- signal
- channel
- transmitting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
본 발명은 무선 송수신 시스템 및 그 송수신 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless transmission and reception system and a method for transmitting and receiving the same.
본 발명은 송신하고자 하는 입력 비트 시퀀스를 N개의 부시퀀스들로 변환하는 신호 변환부, 각각의 부시퀀스들에 해당 채널의 채널화 코드를 부여하여 채널링하는 채널화부, 채널링된 각각의 부시퀀스에 대하여 송신빔 형성을 가중치를 부여하여 송신 빔 형성기, 상기 가중치가 부여된 각 채널의 신호들을 전송하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신 장치; 및 상기 각 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 M 개의 수신 안테나, 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호들에 대하여 수신 빔 형성을 위한 가중치를 부여하는 수신 빔 형성기, 각각의 가중치가 부여된 신호를 역채널링하여 원래의 신호인 부시퀀스를 복원하는 역채널화부, 복원된 각 채널의 부시퀀스를 결합하여 입력 비트 시퀀스로 출력하는 신호 변환부를 포함하는 수신 장치를 포함한다. The present invention provides a signal converter for converting an input bit sequence to be transmitted into N bush sequences, a channelizer for channelizing a channelization code of a corresponding channel to respective bush sequences, and for each bushed channel sequence. A transmission apparatus including a transmission beam former and N transmission antennas for transmitting signals of each weighted channel by weighting transmission beam formation; And M reception antennas for receiving the signals transmitted from the respective transmission antennas, a reception beamformer for weighting the signals output from the respective reception antennas for reception beamforming, and an inverse of each weighted signal. And a receiving apparatus including a de-channelization unit for channeling and restoring the bushing which is the original signal, and a signal converter for combining the restored bushes of each restored channel into an input bit sequence.
이러한 본 발명에 따르면, 다수의 송수신 안테나를 포함하는 무선 송수신 시스템에서 고전송율을 확보함과 동시에 송수신단에서 채널간 상관성을 제거함으로써 최대 공간 다이버시티 이득을 확보할 수 있다. According to the present invention, a maximum spatial diversity gain can be secured by securing a high data rate in a wireless transmission / reception system including a plurality of transmission / reception antennas and removing correlation between channels at a transmission / reception end.
Description
본 발명은 무선 송수신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 송수신 고유빔 형성 기법을 이용한 다중 부호 다중 입출력(multi-input multi-output:MIMO) 무선 송수신 시스템 및 그 송수신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless transmission and reception system and a method thereof, and more particularly, to a multi-input multi-output (MIMO) wireless transmission and reception system and a transmission and reception method using a transmission and reception unique beam forming technique.
계층적 시공간 부호화 기법은 계층적 시공간 구조에 따라 제안되고 설계된 채널 코드로 1996년 AT&T 벨 연구소의 포쉬니(G. Foschini)에 의해 최초로 제안된 기법이다[G. J. Foschini, Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multiple antennas, Bell Labs. Tech. Jour., vol. 1, no. 2, pp. 41-59, Autumn 1996.참조]. 이 기법에서 포쉬니는 자신이 제시한 MIMO 시스템의 채널 용량을 얻을 수 있는 전송 및 수신 신호 처리 방식인 D-BLAST (Diagonal Bell Labs Layered Space-Time) 구조를 제안하였다.Hierarchical space-time coding is a channel code proposed and designed according to hierarchical space-time structure and was first proposed by G. Foschini of AT & T Bell Labs in 1996. [G. J. Foschini, Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multiple antennas, Bell Labs. Tech. Jour., Vol. 1, no. 2, pp. 41-59, Autumn 1996. In this technique, Poshni proposed the D-BLAST (Diagonal Bell Labs Layered Space-Time) structure, which is a transmission and reception signal processing method that can obtain channel capacity of MIMO system.
계층적 시공간 부호화는 다수의 일차원적 부호화기들에 의하여 이루어지어지며, 수신단에서 부호들은 최대우 (Maximum Likelihood) 복호화에 비해 적은 복호화 복잡성을 가지도록 일차원적 부호화기들에 대하여 발전시킨 복호화 알고리즘에 의하여 분리되고 복호화되며, 이와 더불어 간섭 제거 과정을 결합한 계층적 순차 복호화를 거치게 된다. Hierarchical space-time coding is performed by a plurality of one-dimensional encoders, and codes are separated and decoded by a decoding algorithm developed for one-dimensional encoders so that the receiver has less decoding complexity than maximum likelihood decoding. In addition, a hierarchical sequential decoding combining the interference cancellation process is performed.
이 기법은 플랫 페이딩 채널에서 단일 사용자에 대하여 송신단에서는 N개의 전송 안테나를 사용하고, 수신단에서는 M개의 수신 안테나를 사용하는 MIMO 시스템에 적용된다. 보다 구체적으로, 입력 정보 비트 시퀀스는 먼저, N개의 부분 시퀀스로 나뉘어진 후 일차원적 채널 부호화기에 의해 각각 부호화 된다. 그리고 각 부분 시퀀스별로 부호화된 심볼을 특정 규칙에 의하여 N 개의 전송 안테나를 통해 송신한다. This technique is applied to a MIMO system using N transmit antennas at the transmitting end and M receive antennas at the receiving end for a single user in a flat fading channel. More specifically, the input information bit sequence is first divided into N subsequences and then encoded by the one-dimensional channel encoder. A symbol coded for each subsequence is transmitted through N transmit antennas according to a specific rule.
이러한 계층적 부호화 기법은 부호화되고 심볼화된 신호들을 전송 안테나별로 어떻게 할당하는가에 따라 크게, 수평 계층적 시공간 부호화 (Horizontally Layered Space-Time; HLST)와 대각 계층적 시공간 부호화 (Diagonally Layered Space-Time; DLST) 방법으로 구분된다. This hierarchical coding scheme is largely divided into horizontally hierarchical space-time coding (HLST) and diagonal hierarchical space-time coding (Diagonally Layered Space-Time) according to how to allocate encoded and symbolized signals for each transmission antenna. DLST) method.
일반적으로 빠른 페이딩 채널 환경에서는 HLST와 DLST 사이에 뚜렷한 성능 차이를 나타내지 않지만 느린 페이딩 채널 환경에서는 DLST가 검출 오류 확률 측면에서 HLST보다 더 우수하다는 사실이 보고되었다[D.-S. Shiu and M. Kahn, Layered space-time codes for wireless communications using multiple transmit antennas, Proc. Int'l Conf. Commun. (ICC '99), vol. 1, pp. 436-440, Vancouver, Canada, June 1999. 참조]. In general, there is no clear performance difference between HLST and DLST in fast fading channel environment, but it is reported that DLST is better than HLST in terms of detection error probability in slow fading channel environment [D.-S. Shiu and M. Kahn, Layered space-time codes for wireless communications using multiple transmit antennas, Proc. Int'l Conf. Commun. (ICC '99), vol. 1, pp. 436-440, Vancouver, Canada, June 1999.
한편, 1998년에는 포쉬니 연구팀이 하드웨어 측면에서 간단화된 형태인 V-BLAST (Vertical BLAST)를 제시하였다[P. W. Wolniansky, G. J. Foschini, G. D. Golden, and R. A. Valenzuela, V-BLAST: An architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless channel, Proc. Int'l Symp. Advanced Radio Tech., pp. 295-300, Boulder, USA, September 1998. 참조]. 미국 Lucent사는 D-BLAST와 V-BLAST를 기반으로 최근 1xEV-DV의 표준화에서 두개의 송수신 안테나를 사용하여 614 kbps -6Mbps의 데이터 전송율을 위한 MIMO 시스템을 제안하였다[3G 1xEV-DV Air Interface Specification, Ogus Sunay, September 2000. 참조]. In 1998, Poshney's team presented V-BLAST (Vertical BLAST), a simplified form of hardware [P. W. Wolniansky, G. J. Foschini, G. D. Golden, and R. A. Valenzuela, V-BLAST: An architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless channel, Proc. Int'l Symp. Advanced Radio Tech., Pp. 295-300, Boulder, USA, September 1998. Lucent, USA based on D-BLAST and V-BLAST, recently proposed MIMO system for data rate of 614 kbps -6Mbps using two transmit / receive antennas in standardization of 1xEV-DV [3G 1xEV-DV Air Interface Specification, Ogus Sunay, September 2000.].
BLAST 방식은 다른 시공간 신호 처리 기법들에 비해 간단한 구조로 고속 전송이 가능하다는 장점이 있으나, MIMO 시스템을 사용함으로써 수용 가능한 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 없다는 점 때문에 이를 보완하기 위한 연구가 계속 진행되고 있다. 특히 송신단 안테나 사이의 상호 상관 및 수신단 안테나 사이의 상호 상관 정도가 커질수록 효과적인 다이버시티 이득을 얻기가 힘든 단점을 가지고 있다. Although the BLAST method has the advantage that high-speed transmission is possible with a simple structure compared to other space-time signal processing techniques, researches to supplement this problem are continuously progressed because the maximum diversity gain that is acceptable cannot be obtained by using the MIMO system. . In particular, as the degree of cross-correlation between the transmitting antennas and the receiving antenna increases, it is difficult to obtain an effective diversity gain.
그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 송신단에서 다수의 송신 안테나를 사용하고 수신단에서도 다수의 수신 안테나를 사용하는 무선 송수신 시스템에서, 채널간 공간 상관성을 제거하여 다중 안테나에 의한 공간 다이버시티 이득을 증대시켜 수신 성능을 향상시키고자 하는데 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the disadvantages of the prior art, in a wireless transmission and reception system using a plurality of transmit antennas at the transmitting end and a plurality of receiving antennas at the receiving end, by removing the spatial correlation between the channel multiple antenna This is to improve the reception performance by increasing the spatial diversity gain.
특히, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 송신단과 수신단에 각각 서로 다른 고유 빔 형성기를 적용하여 채널간 공간 상관성을 제거하고자 하는데 있다. In particular, the technical problem to be achieved by the present invention is to remove the spatial correlation between channels by applying different unique beam formers to the transmitter and the receiver, respectively.
이러한 기술적 과제는 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선 송수신 시스템은, 송신하고자 하는 입력 비트 시퀀스를 N개의 부시퀀스들로 변환하는 신호 변환부, 각각의 부시퀀스들에 해당 채널의 채널화 코드를 부여하여 채널링하는 채널화부, 채널링된 각각의 부시퀀스에 대하여 송신 빔 형성을 위한 가중치를 부여하는 송신 빔 형성기, 상기 가중치가 부여된 각 채널의 신호들을 전송하는 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신 장치; 및 상기 송신 장치의 각 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 M 개의 수신 안테나, 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호들에 대하여 수신 빔 형성을 위한 가중치를 부여하는 수신 빔 형성기, 각각의 가중치가 부여된 신호를 역채널링하여 원래의 신호인 부시퀀스를 복원하는 역채널화부, 복원된 각 채널의 부시퀀스를 결합하여 입력 비트 시퀀스로 출력하는 신호 변환부를 포함하는 수신 장치를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless transmission / reception system including a signal conversion unit for converting an input bit sequence to be transmitted into N bush sequences, and a channelization code of a corresponding channel in each of the bush sequences. A transmission device including a channelization unit configured to provide and channel the transmission beam, a transmission beam former for weighting transmission beams with respect to each of the channeled bush sequences, and N transmission antennas for transmitting the signals of each of the weighted channels; And M reception antennas for receiving signals transmitted from each transmission antenna of the transmission apparatus, and a reception beamformer for weighting signals output from each reception antenna for weighting the reception beams. And a receiving apparatus including a dechanneling unit for restoring the original signal and restoring the original bushing sequence, and a signal converting unit for combining the restored subchannels to output an input bit sequence.
여기서, 상기 송신 장치는 채널화부에서 출력되는 각각의 부시퀀스들에 심볼을 매핑시키는 심볼 맵핑부를 더 포함하고, 상기 수신 장치는, 상기 역채널화부에 의하여 복원된 각 채널의 부시퀀스에 대하여 역심볼 매핑을 수행하는 역심볼 맵핑부, 및 역심볼 매핑된 신호의 심볼을 결정하는 심볼 결정부를 더 포함할 수 있다. Here, the transmitting apparatus further includes a symbol mapping unit for mapping a symbol to respective bush sequences output from the channelizer, and the receiving apparatus includes an inverse symbol for the bush sequences of each channel restored by the dechannelizer. The apparatus may further include an inverse symbol mapping unit that performs mapping and a symbol determination unit that determines a symbol of the inverse symbol mapped signal.
한편, 상기 송신 빔 형성기는, 상기 송신 안테나간의 공간 상호 행렬에 대한 고유 벡터인 가중치를 생성하는 가중치 갱신기; 상기 가중치 갱신기로부터 제공되는 가중치를 각 채널의 부시퀀스에 승산하여 상기 송신 안테나로 출력하는 다수의 승산기; 및 상기 승산기에서 출력되는 각 신호의 위상 성분 및 진폭을 토대로 채널 추정 신호를 생성하는 채널 추정기를 포함하고, 상기 가중치 갱신기는 상기 채널 추정 신호를 토대로 상기 가중치를 갱신한다. On the other hand, the transmission beam former includes a weight updater for generating a weight that is an eigenvector for the spatial intermatrix between the transmission antennas; A plurality of multipliers for multiplying the weights provided from the weight updater by the bush sequences of the respective channels and outputting the multipliers to the transmission antennas; And a channel estimator for generating a channel estimation signal based on the phase component and amplitude of each signal output from the multiplier, wherein the weight updater updates the weight based on the channel estimation signal.
또한, 상기 수신 빔 형성기는 상기 수신 안테나간의 공간 상호 행렬에 대한 고유 벡터인 가중치를 생성하는 가중치 갱신기; 상기 가중치 갱신기로부터 제공되는 가중치를 각 수신 안테나에서 출력되는 신호에 승산하여 상기 역채널화부로 출력하는 다수의 승산기; 및 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호를 토대로 특정 사용자 채널의 위상 성분과 진폭 성분을 추정하여 채널 추정 신호를 출력하는 채널 추정기를 포함하고, 상기 가중치 갱신기는 상기 채널 추정 신호를 토대로 상기 가중치를 갱신한다. The receive beamformer may further include: a weight updater for generating a weight that is an eigenvector for the spatial intermatrix between the receive antennas; A plurality of multipliers for multiplying the weights provided from the weight updater by signals output from the respective reception antennas and outputting the multipliers to the dechannelization unit; And a channel estimator for estimating a phase component and an amplitude component of a specific user channel based on the signals output from each receiving antenna and outputting a channel estimation signal, wherein the weight updater updates the weight based on the channel estimation signal. .
여기서, 상기 역채널화부는 상기 수신 빔 형성기로부터 출력되는 가중치가 부여된 각 채널의 신호에 대하여 채널링 코드를 승산하여 역채널링한 다음에 평균화하는 역채널화기; 및 상기 역채널화기에서 출력되는 각각의 신호에 대하여 공간 다이버시티 혼합을 수행하는 다이버시티 혼합기를 포함할 수 있다. The dechannelization unit may include: a dechannelizer for multiplying a channeling code by a channeling code and then averaging the averaged signal output from the reception beamformer; And a diversity mixer which performs spatial diversity mixing on each signal output from the dechannelizer.
본 발명의 다른 특징에 따른 무선 송수신 방법은, a) 외부로부터 입력되는 비트 시퀀스를 N개의 부시퀀스들로 변환하는 단계; b) 각각의 부시퀀스들에 해당 채널의 채널화 코드를 부여하여 채널링하는 단계; c) 채널링된 각각의 부시퀀스에 대하여 송신 빔 형성을 위한 가중치를 부여한 다음에, 상기 가중치가 부여된 각 채널의 신호들을 N개의 송신 안테나를 통하여 전송하는 단계; d) 상기 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 M 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 다음에, 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호들에 대하여 수신 빔 형성을 위한 가중치를 부여하는 단계; e) 각각의 가중치가 부여된 신호를 역채널링하여 원래의 신호인 부시퀀스를 복원하는 단계; 및 f) 복원된 각 채널의 부시퀀스를 결합하여 입력 비트 시퀀스를 출력하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for wireless transmission and reception, comprising the steps of: a) converting a bit sequence input from the outside into N bush sequences; b) channelizing each bushing sequence by assigning a channelization code of a corresponding channel; c) assigning a weight for transmission beamforming to each channeled bush sequence, and then transmitting signals of each weighted channel through N transmit antennas; d) receiving signals transmitted from the transmit antennas through M receive antennas, and then assigning weights for forming a receive beam to signals output from each receive antenna; e) dechanneling each weighted signal to restore the bushing, which is the original signal; And f) combining the restored sequences of each channel to output an input bit sequence.
여기서 상기 b)와 d) 단계는, 각각 송신 및 수신 채널 각각의 공간 상관 행렬에 대한 고유치 해석을 통하여 가중치를 각각 산출하며, 상기 가중치는 각각 송신 및 수신 안테나간의 공간 상호 상관 행렬의 고유 벡터인 것이 바람직하다. In the steps b) and d), the weights are respectively calculated through eigenvalue analysis of the spatial correlation matrices of the transmission and reception channels, respectively, and the weights are the eigenvectors of the spatial cross-correlation matrix between the transmission and reception antennas. desirable.
한편, 상기 e) 단계는, 상기 가중치가 부여된 각 채널의 신호에 대하여 채널링 코드를 승산하여 역채널링한 다음에 평균화하는 단계; 및 각 역채널링된 신호에 대하여 공간 다이버시티 혼합을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. On the other hand, step e), multiplying the channeling code for the signal of each weighted channel by the de-channeling and averaged; And performing spatial diversity mixing on each dechanneled signal.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 송신 장치는, 송신하고자 하는 입력 비트 시퀀스를 N개의 부시퀀스들로 변환하는 신호 변환부; 각각의 부시퀀스들에 해당 채널의 채널화 코드를 부여하여 채널링하는 채널화부; 채널링된 각각의 부시퀀스에 대하여 송신 빔 형성을 위한 가중치를 부여하는 송신 빔형성기; 상기 가중치가 부여된 각 채널의 신호들을 전송하는 N개의 송신 안테나를 포함한다. 이 경우, 상기 송신 빔 형성기는, 상기 송신 안테나간의 공간 상호 행렬에 대한 고유 벡터인 가중치를 생성하는 가중치 갱신기; 상기 가중치 갱신기에서 생성된 가중치를 각 채널의 부시퀀스에 승산하여 상기 송신 안테나로 출력하는 다수의 승산기; 및 상기 승산기에서 출력되는 각 신호의 위상 성분 및 진폭을 토대로 채널 추정 신호를 생성하는 채널 추정기를 포함하고, 상기 가중치 갱신기는 상기 채널 추정 신호를 토대로 상기 가중치를 갱신하는 것이 바람직하다. In addition, the transmission apparatus according to another aspect of the present invention, the signal conversion unit for converting the input bit sequence to be transmitted into N bush sequences; Channeling unit for channelizing the channelization code of the corresponding channel to the respective bush sequences; A transmit beamformer that assigns a weight for transmit beamforming to each channeled bush sequence; N transmit antennas for transmitting the signals of each weighted channel. In this case, the transmit beamformer includes: a weight updater for generating a weight that is an eigenvector for the spatial intermatrix between the transmit antennas; A plurality of multipliers for multiplying the weights generated by the weight updater by the bush sequences of the respective channels and outputting the multipliers to the transmission antennas; And a channel estimator for generating a channel estimation signal based on the phase component and amplitude of each signal output from the multiplier, wherein the weight updater updates the weight based on the channel estimation signal.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 수신 장치는, 다수 채널의 신호를 수신하는 M 개의 수신 안테나; 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호들에 대하여 수신 빔 형성을 위한 가중치를 부여하는 수신 빔 형성기; 각각의 가중치가 부여된 신호를 역채널링하여 원래의 신호인 부시퀀스를 복원하는 역채널화부; 및 복원된 각 채널의 부시퀀스를 결합하여 입력 비트 시퀀스로 출력하는 신호 변환부를 포함한다. 이 경우, 상기 수신 빔 형성기는 상기 수신 안테나간의 공간 상호 행렬에 대한 고유 벡터인 가중치를 생성하는 가중치 갱신기; 상기 가중치 갱신기로부터 제공되는 가중치를 각 수신 안테나에서 출력되는 신호에 승산하여 상기 역채널화부로 출력하는 다수의 승산기; 및 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호를 토대로 채널의 위상 성분과 진폭 성분을 추정하여 채널 추정 신호를 출력하는 채널 추정기를 포함하고, In addition, a receiving apparatus according to another aspect of the invention, the M receiving antenna for receiving a signal of a plurality of channels; A reception beamformer for assigning weights for reception beamforming to signals output from respective reception antennas; An inverse channelization unit for inversely channeling each weighted signal and restoring a bush sequence which is an original signal; And a signal converter for combining the restored bushes of each channel and outputting them as an input bit sequence. In this case, the receive beamformer includes: a weight updater for generating a weight that is an eigenvector for the spatial intermatrix between the receive antennas; A plurality of multipliers for multiplying the weights provided from the weight updater by signals output from the respective reception antennas and outputting the multipliers to the dechannelization unit; And a channel estimator for estimating a phase component and an amplitude component of the channel based on the signals output from the respective receiving antennas, and outputting a channel estimation signal.
상기 가중치 갱신기는 상기 채널 추정 신호를 토대로 상기 가중치를 갱신하는 것이 바람직하다. Preferably, the weight updater updates the weight based on the channel estimation signal.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 송신 방법은, a) 외부로부터 입력되는 비트 시퀀스를 N개의 부시퀀스들로 변환하는 단계; b) 각각의 부시퀀스들에 해당 채널의 채널화 코드를 부여하여 채널링하는 단계; c) 채널링된 각각의 부시퀀스에 대하여 송신 빔 형성을 위한 가중치를 부여한 다음에, 상기 가중치가 부여된 각 채널의 신호들을 N개의 송신 안테나를 통하여 전송하는 단계를 포함하며, 상기 가중치는 송신 안테나간의 공간 상호 상관 행렬의 고유 벡터이다. In addition, the transmission method according to another aspect of the present invention, a) converting a bit sequence input from the outside into N bush sequences; b) channelizing each bushing sequence by assigning a channelization code of a corresponding channel; c) assigning a weight for transmission beamforming to each channeled bush sequence, and then transmitting signals of each weighted channel through the N transmit antennas, wherein the weight is between transmission antennas. Eigenvectors of the spatial cross correlation matrix.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 수신 방법은, a) 다수의 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 M 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 다음에, 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호들에 대하여 수신 빔 형성을 위한 가중치를 부여하는 단계; b) 각각의 가중치가 부여된 신호를 역채널링하여 원래의 신호인 부시퀀스를 복원하는 단계; 및 c) 복원된 각 채널의 부시퀀스를 결합하여 입력 비트 시퀀스로 출력하는 단계를 포함하며, 상기 가중치는 수신 안테나간의 공간 상호 상관 행렬의 고유 벡터이다. In addition, the receiving method according to another aspect of the present invention, a) receiving signals transmitted from a plurality of transmit antennas through the M receive antennas, and then receiving beam forming for the signals output from each receive antenna Assigning weights for; b) dechanneling each weighted signal to restore the bushing, which is the original signal; And c) combining the restored bushes of each channel and outputting them as an input bit sequence, wherein the weight is an eigenvector of the spatial cross-correlation matrix between receiving antennas.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1에 본 발명의 실시예에 따른 무선 송수신 시스템의 개략적인 구조가 도시되어 있다. 1 shows a schematic structure of a wireless transmission / reception system according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 송수신 시스템은 N개의 송신 안테나를 포함하는 송신 장치(10)와, M개의 수신 안테나를 포함하는 수신 장치(20)로 이루어진다. As shown in FIG. 1, a wireless transmission / reception system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a transmission device 10 including N transmission antennas and a reception device 20 including M reception antennas.
구체적으로, 송신 장치(10)는 입력 정보 비트 시퀀스를 N개의 부시퀀스들로 변환하는 신호 변환부(11), 각각의 부시퀀스들에 심볼을 매핑시키는 심볼 맵핑부(12), 심볼 매핑된 각각의 부시퀀스들에 해당 채널의 채널화 코드를 부여하여 채널링하는 채널화부(13), 채널링된 각각의 부시퀀스에 대하여 빔형성 가중치를 부여하여 송신 빔을 형성하는 송신 빔 형성기(14), 형성된 각각의 송신빔을 전송하는 N개의 송신 안테나(15)를 포함한다. Specifically, the transmitting apparatus 10 includes a signal converter 11 for converting an input information bit sequence into N bush sequences, a symbol mapping unit 12 for mapping a symbol to respective bush sequences, and symbol-mapped each. A channelization unit 13 for channeling a channelization code of a corresponding channel to the bushings of the channel, and a transmission beam former 14 for forming a transmission beam by applying beamforming weights to respective channelized bushings. N transmit antennas 15 for transmitting a transmission beam of?
도 2에 이러한 구조로 이루어지는 송신 장치에서, 채널화부(13)와 송신 빔 형성기(14)의 구체적인 구조가 도시되어 있다. In FIG. 2, in the transmission apparatus having such a structure, a specific structure of the channelizer 13 and the transmission beam former 14 is shown.
본 발명의 실시예에 따른 송신 장치의 채널화부(13)는 첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 심볼이 매핑된 각각의 부시퀀스들에게 해당 채널의 채널화 코드를 각각 곱하는 다수의 승산기(I1∼IM)를 포함하며, 송신 빔 형성기(14)는 송신 빔 형성을 위한 가중치를 생성하는 가중치 갱신기(141), 채널 추정기(142), 가중치 갱신기(141)로부터 제공되는 가중치를 각 채널의 부시퀀스에 승산하는 다수의 승산기(J1∼JM)를 포함한다. 이러한 송신 빔 형성기(14)로부터 출력된 각각의 부시퀀스들은 해당 송신 안테나를 통하여 각각 전송된다. As shown in FIG. 2, the channelization unit 13 of the transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of multipliers I1 to multiply each bushing sequence to which a symbol is mapped by a channelization code of a corresponding channel. IM), and the transmission beamformer 14 subtracts the weights provided from the weight updater 141, the channel estimator 142, and the weight updater 141 to generate weights for the transmission beamforming. It includes a plurality of multipliers J1 to JM that multiply the sequence. Each bushes output from the transmit beamformer 14 is transmitted through a corresponding transmit antenna.
한편, 수신 장치(20)는 도 1에 도시되어 있듯이, 송신 장치(10)로부터 전송되어 오는 송신빔을 각각 수신하여 해당하는 신호를 출력하는 M 개의 수신 안테나(21), 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호들에 대하여 빔형성 가중치를 부여하여 수신 빔을 형성하는 수신 빔 형성기(22), 각각의 수신 빔에 대하여 채널 추정 신호를 결합하여 전송하고자 한 원래의 신호인 부시퀀스를 복원하는 역채널화부(23), 복원된 각 채널의 부시퀀스에 대하여 역심볼 매핑을 수행하는 역심볼 맵핑부(24), 심볼 결정부(25), 각 심볼이 결정된 부시퀀스를 결합하여 입력 비트 시퀀스로 출력하는 신호 변환부(16)를 포함한다. Meanwhile, as shown in FIG. 1, the reception apparatus 20 receives M transmission antennas 21 that respectively receive transmission beams transmitted from the transmission apparatus 10 and output corresponding signals, and output from each reception antenna. Receiving beamformer 22 for forming a receiving beam by giving beamforming weights to the signals, and an inverse channelization unit for restoring a bush sequence, which is an original signal to be transmitted by combining channel estimation signals for each receiving beam. (23), a signal that combines the inverse symbol mapping unit 24 for performing inverse symbol mapping on the restored respective channel sequences, the symbol determination unit 25, and the bush sequences determined by each symbol and outputs them as an input bit sequence; The conversion unit 16 is included.
도 3에 이러한 구조로 이루어지는 수신 장치에서, 수신 빔 형성기(22)와 역채널화부(23)의 구조가 구체적으로 도시되어 있다. In the receiving device having such a structure in Fig. 3, the structures of the receiving beam former 22 and the dechannelization unit 23 are shown in detail.
본 발명의 실시예에 따른 수신 장치의 수신 빔 형성기(22)는 도 3에 도시되어 있듯이, 각각의 수신 안테나에서 출력되는 신호를 토대로 특정 사용자 채널의 위상 성분과 진폭 성분을 추정하여 채널 추정 신호를 출력하는 채널 추정기(221), 채널 추정 신호를 토대로 수신 빔 형성을 위한 가중치를 생성하는 가중치 갱신기(222), 각 수신 안테나에서 출력되는 신호에 상기 가중치를 승산하여 수신 빔을 형성하는 다수의 승산기(K1∼KM)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the reception beamformer 22 of the reception apparatus according to an embodiment of the present invention estimates a phase component and an amplitude component of a specific user channel based on a signal output from each reception antenna to obtain a channel estimation signal. A channel estimator 221 for outputting, a weight updater 222 for generating weights for forming a reception beam based on the channel estimation signal, and a plurality of multipliers for multiplying the signals output from the respective reception antennas to form a reception beam (K1-KM) is included.
또한, 이러한 구조로 이루어지는 수신 빔 형성기(22)로부터 출력되는 수신 빔 신호에 대하여 역채널링을 수행하는 역채널화부(23)는 해당 채널의 채널링 코드를 승산하는 다수의 승산기(L1∼LM), 각 승산기의 출력 신호를 평균화하는 평균화기(A1∼AM)를 포함하는 역채널화기(231), 및 각 평균화기(A1∼AM)로부터 출력되는 신호를 토대로 공간 다이버시티 혼합을 수행하는 공간 다이버시티 혼합기(232)로 이루어진다. In addition, the dechannelization unit 23 for performing dechanneling on the reception beam signal output from the reception beamformer 22 having such a structure includes a plurality of multipliers L1 to LM for multiplying the channeling code of the corresponding channel. Inverse channelizer 231 including averaging devices A1 to AM for averaging the output signals of the multipliers, and spatial diversity mixers for performing spatial diversity mixing based on signals output from the respective averaging machines A1 to AM. It consists of 232.
이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예와 같이, 송신 안테나가 Mt개, 수신 안테나가 Mr개로 구성된 MIMO 무선 송수신 시스템에서, 전송 배열 안테나 즉, 송신 안테나간 공간 상호 상관 행렬은 RTx로 나타낼 수 있으며, 수신 안테나간 공간 상호 상관 행렬은 RRx로 나타낼 수 있다. 이러한 MIMO 무선 송수신 시스템의 채널 행렬 H는 3GPP 표준안[3GPP TSG RAN WG1, Spatial channel model for MIMO simulations, TSGR1#20(01)0582]을 참조하면 다음과 같이 모델링 된다.As in the embodiment of the present invention having such a structure, in a MIMO wireless transmission / reception system having M t transmitting antennas and M r receiving antennas, a spatial cross-correlation matrix between transmitting array antennas, that is, transmitting antennas may be represented by R Tx . The spatial cross-correlation matrix between receiving antennas may be represented by R Rx . The channel matrix H of the MIMO wireless transmission / reception system is modeled as follows with reference to the 3GPP standard [3GPP TSG RAN WG1, Spatial channel model for MIMO simulations, TSGR1 # 20 (01) 0582].
위의 식에서 RTx와 RRx는 각각 Mt×Mt와 Mr×M r 크기의 공간 상호 상관 행렬이다. 그리고 G는 Mr×Mt 크기의 행렬로써 구성 원소는 도플러 스펙트럼(doppler spectrum)이 고려된 복소값을 갖는 백색 가우시안 랜덤 변수이다. 위의 과정에서 송신단의 공간 상호 상관 행렬 RTx는 고유치 해석을 통하여 다음과 같이 분해되어 표현될 수 있다.Where R Tx and R Rx are spatial cross-correlation matrices of size M t × M t and M r × M r, respectively. G is a matrix of size M r × M t, and a constituent element is a white Gaussian random variable having a complex value in which a Doppler spectrum is considered. In the above process, the spatial cross-correlation matrix R Tx of the transmitter may be decomposed and expressed as follows through eigenvalue analysis.
여기서 이며, 는 아래와 같이 RTx의 고유치에 해당하는 고유 벡터들로 구성된 행렬이고, 는 고유치들로 구성된 대각 행렬이다. 각 행렬은 다음과 같이 표현될 수 있다.here Is, Is a matrix of eigenvectors corresponding to the eigenvalues of R Tx , Is a diagonal matrix of eigenvalues. Each matrix can be expressed as follows.
위의 수학식 3에서, 는 송신단 공간 상호 상관 행렬의 i번째 고유 벡터를 의미하며, 는 송신단 공간 상호 상관 행렬의 i번째 고유치를 의미한다.In Equation 3 above, Denotes the i th eigenvector of the transmitter spatial cross-correlation matrix, Denotes the i th eigenvalue of the transmitter spatial cross correlation matrix.
본 발명의 실시예는 이러한 MIMO 무선 송수신 시스템의 채널 모델링을 기반으로 송신단 안테나간 상호 상관 행렬과 수신단 안테나간 상호 상관 행렬을 이용하여 송수신 빔형성기의 안테나 가중치들을 계산한다. An embodiment of the present invention calculates antenna weights of the transmit / receive beamformer using a cross-correlation matrix between transmit antennas and a cross-correlation matrix between receive antennas based on the channel modeling of the MIMO wireless transmit / receive system.
또한 MIMO 시스템의 채널이 송신단 안테나간 상호 상관 행렬과 수신단 상호 상관 행렬에 의해 모델링 된다는 사실을 바탕으로, 송신단과 수신단에 안테나간 상관성이 존재하는 MIMO 채널에 적합한 송수신 빔형성을 하게 된다. 이 때 송신단의 빔형성을 위한 가중치 벡터는 송신 안테나간의 공간 상호 상관 행렬의 고유치들과 고유 벡터들로부터 계산되며, 수신단의 빔형성 가중치 벡터는 수신 안테나간의 공간 상호 상관 행렬의 고유 벡터들에 의해 결정된다. In addition, based on the fact that the channel of the MIMO system is modeled by the cross-correlation matrix and the receiver cross-correlation matrix between the transmitter antenna, the transmission and reception beamforming is appropriate for the MIMO channel having the correlation between the antenna at the transmitter and the receiver. At this time, the weight vector for beamforming of the transmitting end is calculated from the eigenvalues and eigenvectors of the spatial cross-correlation matrix between transmitting antennas, and the beamforming weight vector of the receiving end is determined by the eigenvectors of the spatial cross-correlation matrix between the receiving antennas. do.
한편, 이러한 본 발명의 실시예에서 송수신 빔 형성을 위한 고유 빔 형성 기법은 공간 영역의 차원을 줄이기 위해서 안테나 신호 경로들에 대해 역상관을 수행하는 기법이다. 여기서 역상관은 장구간 공간 상관 행렬의 고유치 해석에 기반을 둔 전파 경로들의 장구간 채널 특성을 이용하여 수행된다. 특히, 고유 빔 형성 기법은 이러한 상관 특성을 단말기에서 계산하게 되고 계산된 정보를 기지국으로 궤환하여 고유 빔 형성기의 가중치로 사용하는 방법이다.Meanwhile, in this embodiment of the present invention, the unique beamforming technique for transmitting / receiving beamforming is a technique for performing inverse correlation on antenna signal paths in order to reduce the dimension of the spatial domain. In this case, the decorrelation is performed using the long-term channel characteristics of the propagation paths based on the eigenvalue analysis of the long-term spatial correlation matrix. In particular, the unique beamforming scheme is a method of calculating such a correlation characteristic in a terminal and using the calculated information as a weight of the unique beamformer by feeding back the calculated information to a base station.
고유 빔형성 기법은 전송 품질과 성능을 향상시키기 위해 기지국에서 다수의 송신 안테나를 사용하는 시스템을 고려하는 경우, FDD(Frequency Division Duplex) 방식에서 최소한의 궤환량 및 궤환율을 가지는 기법으로 고려되었으며, 2000년 지멘스(Simens)사에 의해 제안되었다. 특히, 지멘스의 시거(A. Seeger)등에 의해 그 성능이 검증되었으며, W-CDMA 표준화 기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 표준안으로 고려되고 있다. 이 기법은 주로 송신단인 기지국에서 다수의 송신 안테나를 사용하고 수신단에서는 하나의 수신 안테나를 사용하는 MISO(Multiple Input Single Output) 시스템에서 사용되어왔다. 여기서는 이러한 고유 빔 형성 기법에 대한 자세한 설명은 생략한다. The unique beamforming technique is considered to have a minimum feedback rate and feedback rate in the frequency division duplex (FDD) scheme when considering a system using multiple transmission antennas in a base station to improve transmission quality and performance. In 2000 it was proposed by Siemens. In particular, the performance has been verified by Siemens A. Seeger, etc., and is considered as a standard of the 3rd Generation Partnership Project (3GPP), a W-CDMA standardization organization. This technique has been mainly used in MISO (Multiple Input Single Output) system, which uses multiple transmit antennas at the base station, which is the transmitting end, and one receiving antenna at the receiving end. A detailed description of this unique beamforming technique is omitted here.
이러한 고유빔 형성 기법 및 MIMO 시스템의 채널 모델링을 토대로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 송수신 시스템의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. The operation of the wireless transmission / reception system according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the unique beam forming technique and the channel modeling of the MIMO system.
먼저, 송신하고자 하는 입력 정보 비트 시퀀스들은 송신 장치(10)의 신호 변환부(11)로 입력되며, 신호 변환부(11)는 입력되는 정보 비트 시퀀스(송신 심볼 시퀀스)를 직렬-병렬 변환하여 N개의 부시퀀스들로 출력한다. First, input information bit sequences to be transmitted are input to the signal converter 11 of the transmitter 10, and the signal converter 11 performs serial-to-parallel conversion of the input information bit sequence (transmission symbol sequence) to N. Output as two bush sequences.
다음에, 심볼 맵핑부(12)는 각각의 부시퀀스들에 심볼을 매핑시키며, 채널화부(13)는 심볼 매핑된 각각의 부시퀀스들에 해당 채널의 채널화 코드를 부여하여 채널링한다. 채널링된 각각의 부시퀀스는 송신 빔 형성기(14)를 통하여 빔형성 가중치가 곱해진 다음에 N개의 송신 안테나(15)를 통하여 전송된다. Next, the symbol mapping unit 12 maps a symbol to each of the bushings, and the channelization unit 13 assigns and channelizes the channelization code of the corresponding channel to each of the symbol-mapped bushings. Each bushed channeled is transmitted through the N transmit antennas 15 after multiplying the beamforming weights via the transmit beamformer 14.
여기서, 시공간 부호화된 신호들(부시퀀스)이 각각 채널화부(13)에 의하여 서로 다른 채널 부호 과정을 거치고, 송신 빔 형성기(14)를 통하여 배열 안테나 가중치 벡터가 부여된 후 전송되며, 이 전송되는 신호를 벡터 형태 t로 나타내면 다음과 같다. Here, the space-time encoded signals (subsequences) are subjected to different channel coding processes by the channelizer 13, and are transmitted after the array antenna weight vector is assigned through the transmission beamformer 14, which is transmitted. The signal in vector form t is
여기서, wi는 i번째 부시퀀스를 위한 빔형성 가중치 벡터이며, W는 이들로 Mt개의 빔형성 가중치 벡터들로 구성되는 Mt×Mt 행렬이고, xi 는 i번째 부스트림 시퀀스이며, 는 안테나 출력 신호 벡터로서, tj는 j번째 안테나의 출력이다.Here, w i is the beamforming weight vector for the i-th sub-sequence, W is M t × M t matrix consisting of M t of the beamforming weight vectors to these, x i is the i-th sub-stream sequence, Is the antenna output signal vector, and t j is the output of the j-th antenna.
본 발명의 송신단 빔형성 벡터들로 구성되는 행렬 W는 다음과 같이 정의된다.The matrix W composed of the transmitter beamforming vectors of the present invention is defined as follows.
다시 말해서 각 부시퀀스에 해당하는 배열 안테나 가중치 벡터는 송신 다중 안테나간의 상호 상관 행렬에 대한 고유 벡터들이다. In other words, the array antenna weight vectors corresponding to the respective bush sequences are eigenvectors for the cross-correlation matrix between transmit multiple antennas.
보다 구체적으로 설명하면, 시공간 부호화된 신호들은 채널화부(13)로 입력되면, 첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 채널화부(13)의 각 승산기(I1∼IM)는 각 부시퀀스들에게 해당 채널의 채널화 코드(c1∼cMt)를 각각 곱하여 채널링한다. 송신 빔 형성기(14)의 각 승산기(J1∼JM)는 채널링되어 출력되는 각 채널의 신호들(x1∼xM)에 대하여 가중치 갱신기(141)로부터 제공되는 송신 빔 형성을 위한 가중치 벡터 즉, 송신 안테나간의 상호 상관 행렬에 대한 고유 벡터(w1∼wM)를 곱하여 출력한다. 이에 따라 각 채널의 송신 안테나(15)를 통하여 송신 빔 형성을 위한 가중치 벡터가 곱해진 신호들(t1∼tM)이 출력된다. 한편, 가중치 벡터가 곱해져서 출력되는 각 신호를 분석하여 채널 추정기(142)가 채널 추정 신호를 생성하며, 가중치 갱신기(141)는 채널 추정 신호를 토대로 가중치 벡터를 갱신한다.In more detail, when the space-time encoded signals are input to the channelizer 13, as shown in FIG. 2, each multiplier I1 to IM of the channelizer 13 corresponds to a corresponding channel to each bush sequence. The channelization codes c 1 to c Mt are respectively multiplied and channelized. Each of the multipliers J1 to JM of the transmission beam former 14 is a weight vector for transmission beam shaping provided from the weight updater 141 with respect to the signals x 1 to x M of each channel that is channeled and output. And multiply the eigenvectors (w 1 to w M ) with respect to the cross-correlation matrix between the transmitting antennas. Accordingly, the signals t 1 to t M multiplied by the weight vector for forming the transmission beam are output through the transmission antenna 15 of each channel. Meanwhile, the channel estimator 142 generates a channel estimation signal by analyzing each signal output by multiplying the weight vector, and the weight updater 141 updates the weight vector based on the channel estimation signal.
위에 기술된 바와 같이, 송신단 안테나간 상호 상관 행렬에 의하여 산출된 가중치 벡터가 곱해진 신호들이 송신되며, 송신된 신호는 수신 장치(20)의 각 안테나(21)에 의하여 수신된다. As described above, signals multiplied by the weight vector calculated by the cross-correlation matrix between the transmitting antennas are transmitted, and the transmitted signals are received by each antenna 21 of the receiving device 20.
수신 안테나(21)에 의하여 수신된 신호들은 먼저 수신 빔 형성기(21)로 입력되며, 수신 빔 형성기(22)도 고유빔 형성 기법을 토대로 하여 수신된 신호에 대하여 수신단 안테나간 공간 상관성을 부여하며, 역채널화부(23)는 수신된 신호를 각각 부시퀀스로 복원시킨다. The signals received by the receiving antenna 21 are first input to the receiving beam former 21, and the receiving beam former 22 also gives spatial correlation between receiving antennas with respect to the received signals based on the unique beamforming technique. The dechannelization unit 23 restores each received signal to a bush sequence.
보다 구체적으로 설명하면, 첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 수신 빔 형성기(22)의 각 채널 추정기(221)는 수신 안테나(15)로부터 출력되는 신호의 위상 성분과 진폭 성분을 추정하여 채널 추정 신호를 출력하며, 가중치 갱신기(222)는 채널 추정 신호를 토대로 수신 안테나간의 공간 상호 상관 행렬의 고유 벡터들을 산출한다. 이와 같이 산출된 벡터 즉, 수신 빔 형성을 위한 가중치 벡터는 다음과 같이 나타낼 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 3, each channel estimator 221 of the reception beamformer 22 estimates a phase component and an amplitude component of the signal output from the reception antenna 15 to estimate the channel estimation signal. The weight updater 222 calculates eigenvectors of the spatial cross-correlation matrix between receiving antennas based on the channel estimation signal. A vector calculated as described above, that is, a weight vector for forming a reception beam may be represented as follows.
여기서 는 수신단 안테나간 상호 상관 행렬의 i번째 고유 벡터를 나타낸다. 따라서 수신단에서 사용되는 빔형성 가중치 벡터는 결국 수신 안테나간 공간 상호 상관 행렬의 고유 벡터들을 사용하게 되며, 이를 통해 고유빔 형성 기법의 효과를 수신단에서 얻어 낼 수 있다. 이 때 다중 수신 안테나 가중치 벡터로 고유 벡터를 사용하면 채널간의 상관도를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.here Denotes the i th eigenvector of the cross-correlation matrix between the receiving antennas. Therefore, the beamforming weight vector used at the receiving end uses the eigenvectors of the spatial cross-correlation matrix between receiving antennas, so that the effect of the eigenbeam forming technique can be obtained at the receiving end. In this case, using the eigenvector as the multiple receive antenna weight vector may reduce the correlation between channels.
다음에 수신빔 형성기(22)의 각 승산기(K1∼KM)는 수신 안테나(15)에서 출력되는 각 채널의 신호에 위와 같이 산출된 가중치 벡터를 곱하여 출력한다. Next, the multipliers K1 to KM of the reception beam former 22 multiply the signals of the respective channels output from the reception antenna 15 by the weight vectors calculated as described above and output them.
즉, 채널 통과 후 수신되는 신호 는 다음과 같은 수식으로 표현된다.That is, the signal received after passing through the channel Is expressed by the following formula.
위의 수학식 7식에서 라고 정의하고, 도 3에 도시된 수신 빔 형성기(22)의 각 승산기에 의하여 i번째 빔형성 가중치 벡터가 곱해진 후의 값을 수식적으로 표현하면 다음과 같다.In equation (7) above If the i-th beamforming weight vector is multiplied by each multiplier of the reception beamformer 22 shown in FIG.
위의 식에서 이고 bij 는 행렬 B의 ij번째 원소를 나타낸다. 여기서 각 빔형성 출력 신호에 포함되어 있는 잡음 신호의 확률적 특성을 분석하면 다음과 같다.In the above expression And b ij represents the ij th element of the matrix B. Here, the probabilistic characteristics of the noise signal included in each beamforming output signal are analyzed as follows.
위의 수학식 9를 통해서 잡음 신호의 전력이 증가되는 효과가 발생하지 않음을 알 수 있다. 또한 송신단에서 적절한 파일럿 심볼들을 생성하여 별도로 전송된다면, 수신단은 알려진 파일럿 심볼을 사용하여 행렬 B를 구성하는 원소들을 추정할 수 있다. It can be seen from Equation 9 that the effect of increasing the power of the noise signal does not occur. In addition, if the transmitter generates appropriate pilot symbols and transmits them separately, the receiver may estimate elements constituting the matrix B using the known pilot symbols.
본 발명의 실시예에 따른 수신 장치(20)에서 수신 빔 형성기(22)에 의하여 각각 수신 빔형성 과정을 통해 출력된 값들, 즉 는 송신단에서 사용된 Mt 가지의 채널화 부호들로 구성된 정합 필터 과정을 거치게 된다. 구체적으로, 역채널화부(23)의 각 승산기(L1∼LM)는 각 채널의 신호에 해당 채널 코드를 승산하여 역채널링을 수행하고, 각 평균화기(A1∼AM)는 역채널링된 신호를 평균화하여 출력한다. 예를 들어 수신 빔 형성기(22)에서 출력되는 첫번째 출력 신호 z1은 심볼 구간동안 채널화 부호(c1)와 곱해진 후 평균화 된다. 이에 따른 결과 값은 u1j 로 정의한다. 여기서 u1j는 첫 번째 빔형성 출력에 대한 j번째 정합 필터의 출력값이 된다. 이러한 과정은 모든 빔형성 출력 에 대해 동일하게 수행된다.In the receiving apparatus 20 according to the embodiment of the present invention, the values outputted by the receiving beam former 22 through the receiving beamforming process, that is, Is subjected to a matched filter process consisting of M t channelization codes used at the transmitter. Specifically, each of the multipliers L1 to LM of the reverse channelization unit 23 multiplies the channel code by the corresponding channel code to perform reverse channeling, and each averager A1 to AM averages the reverse channeled signals. To print. For example, the first output signal z 1 output from the reception beamformer 22 is multiplied by the channelization code c 1 during the symbol period and then averaged. The resulting value is defined as u 1j . Where u 1j is the output value of the j th matched filter for the first beamforming output. This process produces all beamforming outputs The same is done for.
이와 같이 역채널화기(231)를 통하여 정합 필터링된 신호들( uij∼ uMj)은 공간 다이버시티 혼합기(232)로 입력된다. B의 원소값들, 즉, bij, 를 파일럿 심볼들을 이용하여 정확하게 추정했다고 가정하면, 공간 다이버시티 혼합기(232)는 이들을 사용하여 공간 다이버시티 혼합을 수행한다. 이 때 i번째 부 심볼 시퀀스를 검출하기 위한 결정 통계치는 다음과 같다.As described above, the matched filtered signals u ij to u Mj through the inverse channelizer 231 are input to the spatial diversity mixer 232. The element values of B, b ij , Assuming that is correctly estimated using pilot symbols, the spatial diversity mixer 232 uses them to perform spatial diversity mixing. At this time, the decision statistics for detecting the i-th sub symbol sequence are as follows.
공간 다이버시티 혼합기(232)에서 출력된 신호들은 심볼 역맵핑부(24)로 입력되어 역심볼 매핑 과정을 거치게 된 다음에, 심볼 결정부(25)에 의하여 해당 파일럿 심볼들을 이용하여 정확하게 추정된다. The signals output from the spatial diversity mixer 232 are input to the symbol inverse mapping unit 24 to undergo an inverse symbol mapping process, and are then accurately estimated by the symbol determination unit 25 using the corresponding pilot symbols.
이와 같이 최종적으로 검출된 부스트림 심볼 시퀀스들을 신호 변환부(26)에 의하여 병렬-직렬 변환되어 송신된 심볼 시퀀스로 복원된다. The substream symbol sequences finally detected in this manner are parallel-serial converted by the signal converter 26 to be restored to the transmitted symbol sequences.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 고전송율과 고품질을 요구하는 3세대 이후의 무선 통신 방식으로 요구되는 다수의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 무성 송수신 시스템에서, 고전송율을 확보함과 동시에 송수신단에서 채널간 상관성을 제거함으로써 최대 공간 다이버시티 이득을 확보할 수 있다. According to this embodiment of the present invention, the present invention secures a high transmission rate in a MIMO unvoiced transmission and reception system using a plurality of transmit antennas and a plurality of receive antennas required by the third generation or later wireless communication method requiring high transmission rate and high quality. At the same time, the maximum spatial diversity gain can be secured by removing correlation between channels at the transceiver.
또한 MIMO 무선 채널의 장구간 상관 특성을 이용하므로 FDD 방식에 적용할 경우에도 상대적으로 적은 궤환 정보로 시스템을 구성할 수 있다. 따라서 궤환 정보량이 적을수록 정보 궤환시에 발생하게 되는 오류가 적어지기 때문에 시스템의 수신 성능이 향상된다. In addition, since the long-term correlation characteristics of the MIMO radio channel are used, the system can be configured with relatively little feedback information even when applied to the FDD scheme. Therefore, the smaller the feedback information amount, the fewer errors that occur during information feedback, thereby improving the reception performance of the system.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 송수신 시스템의 전체 블록도이다. 1 is a block diagram of a wireless transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 송신 장치의 일부 상세 구조도이다. FIG. 2 is a detailed structural diagram of the transmitter shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 수신 장치의 일부 상세 구조도이다. FIG. 3 is a detailed structural diagram of the receiving device shown in FIG. 1.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0069083A KR100538024B1 (en) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | wireless transmitting and receiving system, and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0069083A KR100538024B1 (en) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | wireless transmitting and receiving system, and method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040041191A KR20040041191A (en) | 2004-05-17 |
| KR100538024B1 true KR100538024B1 (en) | 2005-12-20 |
Family
ID=37338299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0069083A KR100538024B1 (en) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | wireless transmitting and receiving system, and method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100538024B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101020107B1 (en) | 2008-09-22 | 2011-03-09 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Apparatus for trasmitting and receiving data using multi-antenna in multi-user wireless communication system and method thereof |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100605981B1 (en) * | 2003-04-25 | 2006-07-28 | 삼성전자주식회사 | System, method, and computer program product for transmission diversity |
| KR101023366B1 (en) * | 2004-10-27 | 2011-03-18 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for transmitting/receiving a signal in a multiple input multiple output wireless communication system using beam forming scheme |
| KR100651555B1 (en) * | 2005-02-16 | 2006-11-29 | 삼성전자주식회사 | Mimo communication system based on serially concatenated space time code |
| KR100728922B1 (en) * | 2005-11-02 | 2007-06-15 | 삼성전자주식회사 | ?×? type ???? transceiver |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998000930A1 (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-08 | Seung Won Choi | A signal processing method utilizing an eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of an autocorrelation matrix of received signals for an antenna array system |
| WO1999004519A2 (en) * | 1997-07-16 | 1999-01-28 | At & T Corp. | Combined array processing and space-time coding |
| EP0999658A2 (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-10 | Lucent Technologies Inc. | Space-time diversity for wireless systems |
| WO2000031900A1 (en) * | 1998-11-26 | 2000-06-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Base station and method of transmission power control |
| KR20010076252A (en) * | 2000-01-13 | 2001-08-11 | 루센트 테크놀러지스 인크 | Space-time processing for multiple-input, multiple-output, wireless systems |
| KR20010086738A (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-15 | 이병섭 | Downlink beam-forming equipment using linear prediction method for smart antenna system in the base station |
| KR20010113976A (en) * | 2000-06-12 | 2001-12-29 | 김시원 | Apparatus for transceiving data in smart antenna system |
| KR20020028858A (en) * | 2000-10-11 | 2002-04-17 | 윤종용 | Apparatus and method for controlling transmit antenna array for physical downlink shared channel in a mobile communication system |
| KR20030068783A (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-25 | (주)텔레시스테크놀로지 | Method for adaptive beamforming system of transmission and receiver smart antenna |
-
2002
- 2002-11-08 KR KR10-2002-0069083A patent/KR100538024B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998000930A1 (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-08 | Seung Won Choi | A signal processing method utilizing an eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of an autocorrelation matrix of received signals for an antenna array system |
| WO1999004519A2 (en) * | 1997-07-16 | 1999-01-28 | At & T Corp. | Combined array processing and space-time coding |
| EP0999658A2 (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-10 | Lucent Technologies Inc. | Space-time diversity for wireless systems |
| WO2000031900A1 (en) * | 1998-11-26 | 2000-06-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Base station and method of transmission power control |
| KR20010076252A (en) * | 2000-01-13 | 2001-08-11 | 루센트 테크놀러지스 인크 | Space-time processing for multiple-input, multiple-output, wireless systems |
| KR20010086738A (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-15 | 이병섭 | Downlink beam-forming equipment using linear prediction method for smart antenna system in the base station |
| KR20010113976A (en) * | 2000-06-12 | 2001-12-29 | 김시원 | Apparatus for transceiving data in smart antenna system |
| KR20020028858A (en) * | 2000-10-11 | 2002-04-17 | 윤종용 | Apparatus and method for controlling transmit antenna array for physical downlink shared channel in a mobile communication system |
| KR20030068783A (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-25 | (주)텔레시스테크놀로지 | Method for adaptive beamforming system of transmission and receiver smart antenna |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101020107B1 (en) | 2008-09-22 | 2011-03-09 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Apparatus for trasmitting and receiving data using multi-antenna in multi-user wireless communication system and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040041191A (en) | 2004-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8249002B2 (en) | Wireless communications system, wireless communications apparatus, wireless communications method and computer program for wireless communication | |
| US7366520B2 (en) | Adaptive signal processing method in a MIMO-system | |
| US7907912B2 (en) | Apparatus and method for eliminating multi-user interference | |
| CN100375419C (en) | Dynamic power control for space time diversity transmit antenna pairs | |
| US7197082B2 (en) | Linear transformation of symbols to at least partially compensate for correlation between antennas in space time block coded systems | |
| US6987819B2 (en) | Method and device for multiple input/multiple output transmit and receive weights for equal-rate data streams | |
| US7130580B2 (en) | Method of compensating for correlation between multiple antennas | |
| US7738925B2 (en) | Adaptive multi-beamforming systems and methods for communication systems | |
| US8594161B2 (en) | Method and system for beamforming in a multiple user multiple input multiple output (MIMO) communication system using a codebook | |
| US7680461B2 (en) | Wireless communications system, wireless communications method, and wireless communications apparatus | |
| RU2291570C2 (en) | Spatial-temporal distancing during transfer for multiple antennas in radio communications | |
| US20040032910A1 (en) | MIMO systems with STTD encoding and dynamic power allocation | |
| US20070191067A1 (en) | Adaptive beamforming systems and methods for communication systems | |
| EP2075925B1 (en) | A method, device for feeding back and receiving downlink channel information | |
| US8218668B2 (en) | Multi-user MIMO method, apparatus and communication system for transmitting signal | |
| US20030186650A1 (en) | Closed loop multiple antenna system | |
| US20040218697A1 (en) | Array processing using an aggregate channel matrix generated using a block code structure | |
| CN115022896A (en) | Information reporting method and device, first equipment and second equipment | |
| KR100538024B1 (en) | wireless transmitting and receiving system, and method thereof | |
| US20100189200A1 (en) | Decoding device and method for mimo system | |
| JP4485530B2 (en) | Method and apparatus for wireless communication | |
| KR100550769B1 (en) | Signal Processing Method of Multi Input, Multi Output Mobile Communication System | |
| CN101958852A (en) | Method and device for estimating CINR of MLD receiver in MIMO system | |
| Anoh et al. | Interference-free space-time block codes with directional beamforming for future networks | |
| Love et al. | Quantized antenna weighting codebook design for multiple-input multiple-output wireless systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20081202 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |