KR101003560B1 - Apparatus and method for generating antenna subset information, and system for communicating multiple input multiple output having the said apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 채널 환경을 고려하여 데이터 송수신을 구현하는 송수신 안테나 서브셋을 선정하기 위한 안테나 서브셋 정보 생성 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 MIMO 통신 시스템을 개시한다. 개시된 발명에 따른 안테나 서브셋 정보 생성 장치는 적어도 하나의 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족시키도록 안테나 서브셋 선택 기준의 평균값을 이용하여 송신 단말과 수신 단말에서 각각 사용될 안테나 개수를 결정하는 사용 안테나 개수 결정부; 및 결정된 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고, 조합된 모든 경우에 대하여 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대값으로 하는 안테나 서브셋을 선정하며, 선정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성하는 안테나 서브셋 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 시스템의 하드웨어 복잡도를 저감시킬 수 있으며, 전력 소모 감축과 연산량 감소 효과도 얻을 수 있다.

Figure R1020080112107

MIMO(Multiple Input Multiple Output), 안테나 서브셋, 4세대 무선통신, 다중 안테나, 안테나 서브셋 선택 기법, 비트오율(BER), 신호대잡음비(SNR), 채널 고유값(eigenvalue), 제로 포싱 알고리즘(zero forcing algorithm)

The present invention discloses an apparatus and method for generating antenna subset information for selecting a transceiver antenna subset for implementing data transmission and reception in consideration of a channel environment, and a MIMO communication system including the apparatus. The apparatus for generating antenna subset information according to the disclosed invention determines the number of antennas to be used in the transmitting terminal and the receiving terminal by using an average value of the antenna subset selection criteria so as to satisfy a condition derived from at least one antenna subset selection criterion. Decision unit; And combining the determined number of antennas used by the two terminals, selecting an antenna subset having an instantaneous value of the antenna subset selection criteria as a maximum value for all the combined cases, and performing antenna subset information including information on the selected antenna subset. And an antenna subset information generator for generating. According to the present invention, the hardware complexity of the system can be reduced, and power consumption reduction and calculation amount reduction effects can also be obtained.

Figure R1020080112107

Multiple Input Multiple Output (MIMO), Antenna Subset, 4th Generation Wireless, Multiple Antennas, Antenna Subset Selection Technique, Bit Error Rate (BER), Signal to Noise Ratio (SNR), Channel Eigenvalue, Zero Forcing Algorithm )

Description

안테나 서브셋 정보 생성 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 다중입력 다중출력 통신 시스템 {Apparatus and method for generating antenna subset information, and system for communicating multiple input multiple output having the said apparatus}Apparatus and method for generating antenna subset information, and system for communicating multiple input multiple output having the said apparatus}

본 발명은 안테나 서브셋 정보 생성 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 채널 환경을 고려하여 데이터 송수신을 가능하게 하는 송수신 안테나 서브셋을 선정하기 위한 안테나 서브셋 정보 생성 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 MIMO 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for generating antenna subset information, a method thereof, and a multiple input multiple output (MIMO) communication system having the apparatus. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for generating antenna subset information for selecting a transmit / receive antenna subset that enables data transmission and reception in consideration of a channel environment, and a MIMO communication system including the apparatus.

오늘날 활발하게 연구되고 있는 4세대 무선통신 시스템은 전세계 어디에서나 고품질의 오디오부터 고선명의 비디오까지 다양한 멀티미디어 서비스를 고속 무선 채널을 통하여 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 4세대 무선통신 시스템은 이러한 서비스를 구현하기 위해 광대역 무선 이동 접속을 필요로 하며, 이기종 간의 지속적인 핸드오프도 요구한다. 그러나, 현재의 무선통신 시스템은 전송 데이터율, 커버리지, 서비스를 제공하는 사용자의 수 등에서 4세대 무선통신 서비스를 제공하기 어려운 문제점을 노출하고 있다.The 4th generation wireless communication system, which is being actively researched today, aims to provide a variety of multimedia services through high-speed wireless channels anywhere in the world, from high quality audio to high definition video. 4G wireless communication systems require broadband wireless mobile access to implement these services, and also require heterogeneous continuous handoff. However, the current wireless communication system exposes a problem that it is difficult to provide 4G wireless communication service in terms of transmission data rate, coverage, and the number of users providing the service.

최근 들어 상기한 문제점의 해결 방안으로 다중 안테나 시스템이 대두되고 있다. 다중 안테나 시스템이란 주파수 효율과 시스템의 신뢰성을 증대시켜 4세대 무선통신 시스템에서 요구하는 고속 데이터 전송과 고품질의 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하는 시스템을 말한다. 이러한 다중 안테나 시스템은 현재 STBC(Space Time Block Coding) 기법, SM(Spatial Multiplexing) 기법, 안테나 서브셋 선택 기법(antenna subset selection) 등을 중심으로 연구되고 있다.Recently, a multi-antenna system has emerged as a solution to the above problems. The multi-antenna system refers to a system that provides high-speed data transmission and high-quality multimedia services required by a fourth generation wireless communication system by increasing frequency efficiency and system reliability. Such a multi-antenna system is currently being studied based on a space time block coding (STBC) technique, a spatial multiplexing (SM) technique, and an antenna subset selection technique.

STBC 기법은 다중 안테나에 동일한 신호를 전송하여 페이딩 채널 환경에서 다이버시티(diversity) 이득을 얻게 하는 기법이다. 이러한 STBC 기법은 비트오율(BER: Bit Error Ratio) 성능을 향상시킬 수 있으며, 주파수 효율의 손실 없이 시스템의 신뢰성을 증대시킬 수 있다. 반면, SM 기법은 다중 안테나에 서로 독립적인 데이터를 전송하여 주파수 효율을 증대시키는 기법이다. 이러한 SM 기법은 레일리 페이딩(rayleigh fading) 채널 환경에서 최대 에르고딕 용량(full ergodic capacity)을 가지는 장점이 있다. 그러나, SM 기법은 큰 전송 다이버시티를 얻지 못하여 비트오율 성능이 열화되는 단점이 있다.The STBC technique transmits the same signal to multiple antennas to obtain diversity gain in a fading channel environment. This STBC technique can improve Bit Error Ratio (BER) performance and increase the reliability of the system without loss of frequency efficiency. On the other hand, the SM technique is a technique for increasing frequency efficiency by transmitting independent data to multiple antennas. Such an SM scheme has an advantage of having a maximum ergodic capacity in a Rayleigh fading channel environment. However, the SM scheme has a disadvantage in that bit error rate performance is deteriorated because large transmission diversity is not obtained.

안테나 서브셋 선택 기법은 SM 기법의 단점을 보완한 것으로서, 다중 안테나 중에서 채널 상태가 가장 좋은 안테나 서브셋에만 데이터 신호를 전송하는 기법이다. 따라서, 안테나 서브셋 선택 기법은 STBC 기법과 같이 다이버시티 이득을 얻을 수 있어 비트오율 성능을 향상시킬 수 있다.The antenna subset selection technique compensates for the shortcomings of the SM scheme and transmits data signals only to the antenna subset having the best channel condition among multiple antennas. Accordingly, the antenna subset selection scheme can obtain diversity gain like the STBC scheme, thereby improving bit error rate performance.

그런데, 기존에 제안된 안테나 서브셋 선택 기법은 채널 환경을 고려한 안테 나 서브셋 선정 기준을 이용하여 최적의 안테나 서브셋을 선택한다. 미국 특허등록공보 제6,298,092호(발명의 명칭 : Methods of controlling communication parameters of wireless systems)에 이러한 방법이 잘 나타나 있다. 그러나, 이 방법은 안테나 서브셋 선정 기준의 순시값(instantaneous value)을 이용하기 때문에 연산량이 과다해지는 문제점이 발생한다. 더욱이, 이 방법은 모든 송수신 안테나를 사용하는 관계로 다중 안테나 시스템의 가장 큰 단점인 안테나 개수 증가에 따른 복조기의 계산 복잡도(computational complexity), 하드웨어 복잡도(hardware complexity), 많은 전력 소모 등의 문제점을 여전히 가지고 있다.However, the proposed antenna subset selection technique selects an optimal antenna subset using an antenna subset selection criterion considering channel environment. This method is well illustrated in U.S. Patent No. 6,298,092, entitled Methods of controlling communication parameters of wireless systems. However, this method uses an instantaneous value of the antenna subset selection criterion, causing a problem of excessive computation. Moreover, this method uses all the transmit and receive antennas and still suffers from the problems of computational complexity, hardware complexity, and high power consumption of the demodulator as the number of antennas increases, the biggest disadvantage of multi-antenna systems. Have.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 시스템 환경에 따라 선택된 안테나 서브셋 선택 기준의 평균값을 이용하여 사용할 소정 개수의 송수신 안테나를 결정하며, 상호 통신하는 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고 이 조합된 모든 경우에 대하여 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대로 하는 안테나 서브셋을 이용하여 최적 환경의 데이터 송수신 경로를 생성하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치와 그 방법, 및 상기 장치를 구비하는 MIMO 통신 시스템을 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and determines a predetermined number of transmit and receive antennas to use using the average value of the antenna subset selection criteria selected according to the system environment, and combines the number of antennas used by the two terminals to communicate with each other An apparatus and method for generating antenna subset information for generating a data transmission / reception path in an optimal environment using an antenna subset that maximizes instantaneous values of antenna subset selection criteria for all the combined cases, and a MIMO communication system including the apparatus The purpose is to provide.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 적어도 하나의 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족시키도록 송신 단말과 수신 단말에서 각각 사용될 안테나 개수를 결정하는 사용 안테나 개수 결정부; 및 상기 결정된 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고, 상기 조합된 모든 경우에 대하여 상기 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대값으로 하는 안테나 서브셋을 선정하며, 상기 선정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성하는 안테나 서브셋 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for determining the number of antennas to be used in a transmitting terminal and a receiving terminal to satisfy a condition derived from at least one antenna subset selection criterion; And combining the determined number of antennas used by the two terminals, selecting an antenna subset that maximizes the instantaneous value of the antenna subset selection criteria for all the combined cases, and includes information on the selected antenna subset. Provided is an antenna subset information generating device comprising an antenna subset information generator for generating antenna subset information.

바람직하게는, 상기 사용 안테나 개수 결정부는 상기 조건을 만족시키는 상기 사용될 안테나의 개수 범위를 계산하는 개수 범위 계산부; 및 상기 계산된 개수 범위를 만족시키는 모든 개수의 평균값을 계산하는 평균값 계산부를 포함하며, 미리 정해진 룩업 테이블을 이용하여 상기 계산된 평균값을 최대로 하도록 데이터 전송율을 고려한 상기 사용 안테나 개수를 결정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the use antenna number determination unit includes a number range calculation unit for calculating the number range of the antenna to be used that satisfies the condition; And an average value calculator configured to calculate an average value of all numbers satisfying the calculated number range, and determine the number of antennas in consideration of the data rate to maximize the calculated average value using a predetermined lookup table. It is done.

또한, 본 발명은 (a) 적어도 하나의 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족시키도록 송신 단말과 수신 단말에서 각각 사용될 안테나 개수를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 결정된 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고, 상기 조합된 모든 경우에 대하여 상기 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대값으로 하는 안테나 서브셋을 선정하며, 상기 선정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of: (a) determining the number of antennas to be used in each of the transmitting terminal and the receiving terminal to satisfy a condition derived from at least one antenna subset selection criterion; And (b) combining the determined number of antennas used by the two terminals, selecting an antenna subset that maximizes the instantaneous value of the antenna subset selection criterion for all the combined cases, and provides information on the selected antenna subset. It provides a method for generating antenna subset information comprising the step of generating antenna subset information comprising a.

또한, 본 발명은 다중 안테나를 구비하며, 데이터를 담은 신호를 송출시키는 송신 단말; 및 적어도 하나의 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족시키도록 송신 단말과 수신 단말에서 각각 사용될 안테나 개수를 결정하는 사용 안테나 개수 결정부와, 상기 결정된 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고 상기 조합된 모든 경우에 대하여 상기 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대값으로 하는 안테나 서브셋을 선정하며 상기 선정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성하는 안테나 서브셋 정보 생성부를 구비하며, 상기 안테나 서브셋 정보를 이용하여 선택한 상기 안테나 서브셋을 통해 상기 송출된 신호를 수신하는 수신 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중입력 다중출력 통신 시스템을 제공한다.In addition, the present invention is provided with a multi-antenna, transmitting terminal for transmitting a signal containing data; And a use antenna number determination unit for determining the number of antennas to be used at each of the transmitting terminal and the receiving terminal so as to satisfy a condition derived from at least one antenna subset selection criterion, and combining the determined number of used antennas of the two terminals. An antenna subset information generator for selecting an antenna subset having an instantaneous value of the antenna subset selection criteria as a maximum value for all cases and generating antenna subset information including information on the selected antenna subset; And a receiving terminal for receiving the transmitted signal through the antenna subset selected by using information.

본 발명에 따르면, 시스템 환경에 따라 선택된 안테나 서브셋 선택 기준의 평균값을 이용하여 사용할 소정 개수의 송수신 안테나를 결정하며, 상호 통신하는 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고 이 조합된 모든 경우에 대하여 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대로 하는 안테나 서브셋을 이용하여 최적 환경의 데이터 송수신 경로를 생성함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 첫째, MIMO 송수신기에 구비되는 RF 모듈의 개수를 줄일 수 있다. 둘째, 복조기의 계산 복잡도, 하드웨어 복잡도 등 시스템의 복잡도를 저감시킬 수 있다. 세째, 전력 소모를 감축시킬 수 있으며, 기존보다 연산량도 크게 감소시킬 수 있다.According to the present invention, a predetermined number of transmit / receive antennas are determined using an average value of antenna subset selection criteria selected according to a system environment, a combination of the number of antennas used by two terminals communicating with each other, and antenna subsets for all the combined cases The following effects can be obtained by generating a data transmission / reception path of an optimal environment using an antenna subset that maximizes the instantaneous value of the selection criteria. First, the number of RF modules included in the MIMO transceiver can be reduced. Second, it is possible to reduce the complexity of the system, such as the computational complexity, hardware complexity of the demodulator. Third, power consumption can be reduced, and the amount of computation can be greatly reduced than before.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the following will describe a preferred embodiment of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be variously modified and modified by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 통신 시스템의 개념도이다. 상기 도 1에 따르면, MIMO 통신 시스템(100)은 MIMO 송신기(110), MIMO 수신기(120) 및 통신 네트워크(130)를 포함한다.1 is a conceptual diagram of a multiple input multiple output (MIMO) communication system according to a preferred embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the MIMO communication system 100 includes a MIMO transmitter 110, a MIMO receiver 120, and a communication network 130.

MIMO 송신기(110)와 MIMO 수신기(120)에 대해서는 각각 도 2와 도 3을 참조하여 상세히 설명할 것이므로 여기서는 생략한다. 통신 네트워크(130)는 MIMO 송신기(110)와 MIMO 수신기(120)를 연결하는 통신망으로서, 이동통신망, 위성통신망, 인터넷망 등으로 구현될 수 있다.The MIMO transmitter 110 and the MIMO receiver 120 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3, respectively, and thus are omitted herein. The communication network 130 is a communication network connecting the MIMO transmitter 110 and the MIMO receiver 120 and may be implemented as a mobile communication network, a satellite communication network, an internet network, or the like.

MIMO 통신 시스템(100)은 다중 안테나를 구비하는 MIMO 송신기(110)와 MIMO 수신기(120)를 포함하는 개념으로, 예컨대 4세대 무선통신 시스템으로 정의할 수 있다. 이러한 MIMO 통신 시스템(100)은 WiMAX, 3G-LTE(Long Term Evolution) 등으로 구현될 수 있다.The MIMO communication system 100 includes a MIMO transmitter 110 and a MIMO receiver 120 having multiple antennas. For example, the MIMO communication system 100 may be defined as a fourth generation wireless communication system. The MIMO communication system 100 may be implemented by WiMAX, Long Term Evolution (3G-LTE), or the like.

다음으로, MIMO 송신기(110)와 MIMO 수신기(120)를 차례대로 설명한다. 먼저, MIMO 송신기(110)에 대해 설명한다.Next, the MIMO transmitter 110 and the MIMO receiver 120 will be described in order. First, the MIMO transmitter 110 will be described.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 송신기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 상기 도 2에 따르면, MIMO 송신기(110)는 변조부(200), 다중화부(210), 신호 상향 변환부(220), 송신 안테나 스위칭부(230), 다중 송신 안테나(240), 송신 안테나 서브셋 선택부(250), 제어부(260) 및 전원부(270)를 포함한다.2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a MIMO transmitter according to a preferred embodiment of the present invention. According to FIG. 2, the MIMO transmitter 110 includes a modulator 200, a multiplexer 210, a signal up-converter 220, a transmit antenna switch 230, a multiple transmit antenna 240, and a transmit antenna subset. The selector 250, the controller 260, and the power supply unit 270 are included.

변조부(200)는 입력된 데이터를 변조(modulating)시키는 기능을 수행한다.The modulator 200 performs a function of modulating the input data.

다중화부(210)는 변조된 신호를 다중화(multiplexing)시키는 기능을 수행한다.The multiplexer 210 performs a function of multiplexing the modulated signal.

신호 상향 변환부(220)는 다중화된 신호를 아날로그 신호로 바꾸고(D/A converting), 이 아날로그 신호를 상향 주파수 신호로 변환시키는 기능을 수행한다. 이러한 신호 상향 변환부(220)는 다중 송신이 가능하도록 적어도 2개의 송신 RF 모듈을 구비한다.The signal up-conversion unit 220 converts the multiplexed signal into an analog signal (D / A converting), and converts the analog signal into an up-frequency signal. The signal up-conversion unit 220 includes at least two transmitting RF modules to enable multiplexing.

송신 안테나 스위칭부(230)는 송신 안테나 서브셋 선택부(250)가 선택한 특정 송신 안테나를 통하여 상향 주파수 신호를 송출시키는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 다중 송신 안테나(240)는 M개의 송신 안테나들로 구성되므로, 상기 특정 송신 안테나는 도면부호 240a ~ 도면부호 240m 중 어느 하나를 가리킨다.The transmit antenna switching unit 230 transmits an uplink frequency signal through a specific transmit antenna selected by the transmit antenna subset selector 250. In the embodiment of the present invention, since the multiple transmit antenna 240 is composed of M transmit antennas, the specific transmit antenna indicates one of the reference numerals 240a to 240m.

송신 안테나 서브셋 선택부(250)는 입력된 피드백 정보를 토대로 상향 주파수 신호를 송출시킬 특정 송신 안테나를 선택하는 기능을 수행한다. 상기에서, 상향 주파수 신호는 특정 송신 RF 모듈이 변환시킨 상향 주파수 신호를 말한다. 본 발명의 실시예에서 신호 상향 변환부(220)는 K개의 송신 RF 모듈들을 구비하므로, 상기 특정 송신 RF 모듈은 도면부호 220a ~ 도면부호 220k 중 어느 하나를 가리킨다. 한편, 피드백 정보란 MIMO 수신기(120)에 구비되는 안테나 서브셋 정보 생성 장치가 생성한 안테나 서브셋 정보를 말한다. 안테나 서브셋 정보에 대해서는 도 4를 참조하여 후술할 것이므로 여기서는 설명을 생략한다. 피드백 정보는 안테나 서브셋 정보 외에도 채널 품질에 대한 정보, 다중화율, MIMO 관련 정보, 채널 코딩 및 변조 방식, 안테나 파라미터에 대한 정보 등 중 적어도 하나 이상의 정보를 더 포함할 수 있다.The transmit antenna subset selector 250 selects a specific transmit antenna to transmit an uplink frequency signal based on the input feedback information. In the above description, the uplink frequency signal refers to an uplink frequency signal converted by a specific transmitting RF module. In the embodiment of the present invention, since the signal up-conversion unit 220 includes K transmit RF modules, the specific transmit RF module indicates one of reference numerals 220a to 220k. On the other hand, the feedback information refers to antenna subset information generated by the apparatus for generating antenna subset information included in the MIMO receiver 120. Since the antenna subset information will be described later with reference to FIG. 4, description thereof will be omitted. The feedback information may further include at least one of information on channel quality, multiplexing rate, MIMO related information, channel coding and modulation scheme, information on antenna parameters, and the like, in addition to the antenna subset information.

제어부(260)는 MIMO 송신기(110)를 구성하는 모든 구성부들의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.The controller 260 controls the overall operation of all the components constituting the MIMO transmitter 110.

전원부(270)는 MIMO 송신기(110)를 구성하는 모든 구성부들에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.The power supply unit 270 performs a function of supplying power to all components constituting the MIMO transmitter 110.

이상 설명한 MIMO 송신기(110)는 채널 상태가 좋은 안테나 서브셋을 통해서만 데이터를 담은 상향 주파수 신호를 송출시킨다. 따라서, MIMO 송신기(110)는 송신 안테나를 송신 RF 모듈보다 더 많이 구비하거나 같게 구비하는 것을 특징으로 한다.The MIMO transmitter 110 described above transmits an uplink frequency signal containing data only through an antenna subset having a good channel condition. Accordingly, the MIMO transmitter 110 is characterized by including more or the same transmit antenna than the transmit RF module.

다음으로, MIMO 수신기(120)에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 수신기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 상기 도 3에 따르면, MIMO 수신기(120)는 수신 안테나 서브셋 선택부(300), 다중 수신 안테나(310), 수신 안테나 스위칭부(320), 신호 하향 변환부(330), 역다중화부(340), 복조부(350), 안테나 서브셋 정보 생성 장치(360), 채널 추정부(361), 제어부(370) 및 전원부(380)를 포함한다.Next, the MIMO receiver 120 will be described. 3 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a MIMO receiver according to a preferred embodiment of the present invention. According to FIG. 3, the MIMO receiver 120 includes a receive antenna subset selector 300, a multiple receive antenna 310, a receive antenna switch 320, a signal downconverter 330, and a demultiplexer 340. And a demodulator 350, an antenna subset information generator 360, a channel estimator 361, a controller 370, and a power supply 380.

제어부(370)와 전원부(380)는 MIMO 송신기(110)의 경우와 동일한 기능을 수행한다.The control unit 370 and the power supply unit 380 perform the same functions as those of the MIMO transmitter 110.

수신 안테나 서브셋 선택부(300)는 안테나 서브셋 정보 생성 장치(360)가 생성한 안테나 서브셋 정보를 토대로 MIMO 송신기(110)가 송출시킨 신호를 수신할 수신 안테나를 선택하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 다중 수신 안테나(310)는 도면에 도시된 바와 같이 N개의 수신 안테나들(310a~310n)로 구성되며, 수신 안테나 서브셋 선택부(300)가 선택한 수신 안테나는 이들(300a~300n)에 속하게 된다.The receiving antenna subset selecting unit 300 selects a receiving antenna to receive a signal transmitted by the MIMO transmitter 110 based on the antenna subset information generated by the antenna subset information generating apparatus 360. In the embodiment of the present invention, the multiple receive antenna 310 is composed of N receive antennas 310a to 310n, as shown in the figure, and the receive antenna selected by the receive antenna subset selector 300 is selected from these 300a ~. 300n).

수신 안테나 스위칭부(320)는 수신 안테나 서브셋 선택부(300)가 선택한 수신 안테나를 통하여 MIMO 송신기(110)가 송출시킨 RF 신호를 수신하며, 수신된 RF 신호를 신호 하향 변환부(330)에 전송하는 기능을 수행한다.The reception antenna switching unit 320 receives the RF signal transmitted by the MIMO transmitter 110 through the reception antenna selected by the reception antenna subset selection unit 300, and transmits the received RF signal to the signal down converter 330. It performs the function.

신호 하향 변환부(330)는 수신 안테나 스위칭부(320)로부터 수신된 RF 신호를 디지털 신호로 바꾸는 등 RF 신호를 하향 변환시키는 기능을 수행한다. 이러한 신호 하향 변환부(330)는 다중 수신이 가능하도록 적어도 2개 이상의 수신 RF 모듈을 구비한다. 본 발명의 실시예에서 신호 하향 변환부(330)는 도면에 도시된 바와 같이 L개의 수신 RF 모듈(330a~330l)을 구비한다. 수신 RF 모듈은 예컨대 주파수 하향 변환기(RF down converter)나 RF 튜너(RF tuner)로 구현할 수 있다.The signal down converter 330 performs a function of down converting the RF signal, such as converting the RF signal received from the reception antenna switching unit 320 into a digital signal. The signal down converter 330 includes at least two receiving RF modules to enable multiple reception. In the embodiment of the present invention, the signal down converter 330 includes L receive RF modules 330a to 330l as shown in the figure. The receiving RF module may be implemented as, for example, a frequency down converter or an RF tuner.

역다중화부(340)는 하향 변환된 신호를 역다중화(demultiplexing)시키는 기능을 수행한다.The demultiplexer 340 performs a function of demultiplexing down-converted signals.

복조부(350)는 역다중화된 신호를 복조(demodulating)시키는 기능을 수행한다. 복조부(350)의 이러한 기능은 MIMO 송신기(110)로부터 송출된 신호에 담겨진 데이터를 원래대로 복원시켜 출력되도록 한다.The demodulator 350 demodulates the demultiplexed signal. This function of the demodulator 350 restores the data contained in the signal transmitted from the MIMO transmitter 110 to the original and output.

채널 추정부(361)는 MIMO 통신 시스템(100)에서 통신이 원활하게 이루어질 수 있도록 채널에 대한 정보를 추정하는 기능을 수행한다. 채널 추정부(361)가 추정하는 채널에 대한 정보로는 채널 계수, 코히런스(coherence) 시간(Tc) 등이 있다.The channel estimator 361 performs a function of estimating information on a channel so that the MIMO communication system 100 can perform communication smoothly. Information about the channel estimated by the channel estimator 361 includes a channel coefficient, a coherence time T c , and the like.

안테나 서브셋 정보 생성 장치(360)는 채널 추정부(361)가 추정한 채널 정보를 이용하여 안테나 서브셋 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 안테나 서브셋 정보 생성 장치(360)가 안테나 서브셋 정보를 생성하는 방법에 대해서는 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 한편, 안테나 서브셋 정보 생성 장치(360)는 생성된 안테나 서브셋 정보를 송신 안테나 서브셋 선택부(250)와 수신 안테나 서브셋 선택부(300)에 제공하는 기능을 수행한다.The antenna subset information generating apparatus 360 performs a function of generating antenna subset information by using the channel information estimated by the channel estimator 361. A method of generating the antenna subset information by the antenna subset information generating apparatus 360 will be described with reference to FIG. 4. Meanwhile, the antenna subset information generating apparatus 360 performs a function of providing the generated antenna subset information to the transmitting antenna subset selecting unit 250 and the receiving antenna subset selecting unit 300.

한편, MIMO 수신기(120)는 MIMO 송신기(110)의 경우와 마찬가지로 수신한 신호에 담겨진 데이터의 정확성을 높이기 위하여 수신 안테나를 수신 RF 모듈보다 더 많이 구비하거나 같게 구비하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the MIMO receiver 120, as in the case of the MIMO transmitter 110, in order to increase the accuracy of the data contained in the received signal is characterized in that it is provided with more or the same receiving antenna than the receiving RF module.

다음으로, 안테나 서브셋 정보 생성 장치(360)가 안테나 서브셋 정보를 생성하는 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 서브셋 정보 생성 장치의 안테나 서브셋 정보 생성 방법을 도시한 순서도이다. 이하, 도 4를 참조하여 설명한다.Next, a method of generating the antenna subset information by the antenna subset information generating apparatus 360 will be described. 4 is a flowchart illustrating a method for generating antenna subset information in the apparatus for generating antenna subset information according to an embodiment of the present invention. A description with reference to FIG. 4 is as follows.

먼저, 파라미터 초기화부(362)가 MIMO 통신 시스템(100)의 시스템 파라미터를 초기화시킨다(S400). 초기화되는 시스템 파라미터로는 MIMO 통신 시스템(100)에 구비되는 송신 안테나의 개수(M), 신호 상향 변환부(220)에 구비되는 송신 RF 모듈의 개수(K), MIMO 통신 시스템(100)에 구비되는 수신 안테나의 개수(N), 신호 하향 변환부(330)에 구비되는 수신 RF 모듈의 개수(L), MIMO 통신 시스템(100)이 요구하는 데이터 전송율(R) 등이 있다.First, the parameter initialization unit 362 initializes the system parameters of the MIMO communication system 100 (S400). System parameters to be initialized include the number (M) of transmit antennas provided in the MIMO communication system 100, the number (K) of transmit RF modules provided in the signal up-conversion unit 220, and the number provided in the MIMO communication system 100. The number N of received antennas, the number L of received RF modules included in the signal down converter 330, the data rate R required by the MIMO communication system 100, and the like.

S400 단계 이후, 기준 선정부(363)가 다양한 안테나 서브셋 선택 기준들 중에서 시스템 환경에 적합한 안테나 서브셋 선택 기준을 선정한다(S405). 본 발명의 실시예에서 S405 단계에서 선정되는 안테나 서브셋 선택 기준으로는 비트오율(BER: Bit Error Ratio), 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio), 채널 고유값(eigenvalue) 등이 있다.After operation S400, the reference selecting unit 363 selects an antenna subset selection criterion suitable for a system environment from various antenna subset selection criteria (S405). In the embodiment of the present invention, the antenna subset selection criteria selected in step S405 include a bit error ratio (BER), a signal-to-noise ratio (SNR), a channel eigenvalue, and the like.

안테나 서브셋 선택 기준으로 상기 3가지를 모두 이용할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서 반드시 그럴 필요는 없다. 즉, MIMO 송신기(110)와 MIMO 수신기(120) 간에 데이터 송수신을 가능하게 하는 채널 조건을 고려하여 시스템 사양에 적합한 기준들만을 이용하는 것도 가능하다. 예컨대, MIMO 통신 시스템(100)이 연산 복잡도보다 비트오율 성능 향상을 우선시한다면 비트오율과 신호대잡음비를 안테나 서브셋 선택 기준으로 이용할 수 있다. 또한, MIMO 통신 시스템(100)이 비트오율 성능 향상보다 연산량을 줄이는 것을 우선시한다면 채널 고유값과 신호대잡음비를 안테나 서브셋 선택 기준으로 이용할 수 있다.All three may be used as the antenna subset selection criteria, but need not necessarily be the case in embodiments of the present invention. That is, it is also possible to use only the criteria suitable for the system specification in consideration of the channel conditions that enable data transmission and reception between the MIMO transmitter 110 and the MIMO receiver 120. For example, if the MIMO communication system 100 prioritizes bit error rate performance improvement over computational complexity, the bit error rate and signal-to-noise ratio may be used as the antenna subset selection criterion. In addition, if the MIMO communication system 100 prioritizes reducing the calculation amount rather than improving the bit error rate performance, the channel intrinsic value and the signal-to-noise ratio may be used as the antenna subset selection criterion.

이후, 사용 안테나 개수 결정부(364)가 선정된 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족하는 사용할 송신 안테나 개수(M')의 범위를 계산한다(S410). 이때, 사용 송신 안테나 개수의 범위는 1≤M'<M을 만족해야 한다.Thereafter, the use antenna number determination unit 364 calculates a range of the number of transmission antennas to be used M 'satisfying the condition derived from the selected antenna subset selection criteria (S410). At this time, the range of the number of transmit antennas used must satisfy 1≤M '<M.

각각의 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출되는 조건은 다음과 같다. 수학식 1은 비트오율로부터 도출되는 조건이고, 수학식 2는 신호대잡음비로부터 도출되는 조건이며, 수학식 3은 채널 고유값으로부터 도출되는 조건이다. 수학식 1 ~ 수학식 3은 MIMO 수신기(120)가 검파시 제로 포싱 알고리즘(zero forcing algorithm)을 이용하는 복조부(350)를 구비할 경우를 참작한 것이다.The conditions derived from each antenna subset selection criterion are as follows. Equation 1 is a condition derived from the bit error rate, Equation 2 is a condition derived from the signal-to-noise ratio, and Equation 3 is a condition derived from the channel eigenvalue. Equations 1 to 3 refer to a case in which the MIMO receiver 120 includes a demodulator 350 that uses a zero forcing algorithm upon detection.

Figure 112008078185359-pat00001
Figure 112008078185359-pat00001

상기에서, p는 선택한 안테나 서브셋, BERZF(p)는 제로 포싱 알고리즘을 이용하는 복조부(350)를 구비하는 MIMO 통신 시스템에서 선택한 안테나 서브셋의 비트오율, M'은 사용할 송신 안테나의 개수, Ne는 평균 인접 심볼의 개수, Q()는 상오차함수(complementary error function), SNRZF(p)는 제로 포싱 알고리즘을 이용하는 복조부(350)를 구비하는 MIMO 통신 시스템에서 선택한 안테나 서브셋의 신호대잡음비, d2 min은 데이터 전송율에 따라 변화하는 송신 신호의 최소 유클리디언 거리(minimum euclidean distance)이다.Where p is the selected antenna subset, BER ZF (p) is the bit error rate of the selected antenna subset in the MIMO communication system having a demodulator 350 using a zero forcing algorithm, M 'is the number of transmit antennas to use, N e Is the average number of adjacent symbols, Q () is the complementary error function, SNR ZF (p) is the signal-to-noise ratio of the antenna subset selected in the MIMO communication system having a demodulator 350 using a zero forcing algorithm, d 2 min is the minimum euclidean distance of the transmission signal that varies with data rate.

Figure 112008078185359-pat00002
Figure 112008078185359-pat00002

상기에서, N0는 가산성 백색 잡음 전력, H(p)는 선택한 안테나 서브셋의 행렬값, H*(p)는 선택한 안테나 서브셋의 켤레 복소 연산 행렬값, Es는 송신 신호의 평균 심볼 에너지이다.Where N 0 is additive white noise power, H (p) is the matrix value of the selected antenna subset, H * (p) is the conjugate complex matrix value of the selected antenna subset, and E s is the average symbol energy of the transmitted signal. .

Figure 112008078185359-pat00003
Figure 112008078185359-pat00003

상기에서, EigenZF(p)는 제로 포싱 알고리즘을 이용하는 복조부(350)를 구비하는 MIMO 통신 시스템에서 선택한 안테나 서브셋의 채널 고유값, λ2 min(p)는 선택한 안테나 서브셋의 최소 채널 고유값이다.In the above, Eigen ZF (p) is the channel eigenvalue of the antenna subset selected in the MIMO communication system including the demodulator 350 using a zero forcing algorithm, and λ 2 min (p) is the minimum channel eigenvalue of the selected antenna subset. .

S410 단계 이후, 안테나 개수 결정부(364)는 계산된 범위로부터 평균값(average criteria)을 계산하며, 미리 정해진 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여 계산된 평균값을 최대로 하는 송신 안테나 개수(M')를 사용 안테나 개수로 결정한다(S415). 평균값은 보통 순시적으로 변하지 않고 미리 예측 가능하기 때문에, 안테나 서브셋 선택 기준의 평균값과 데이터 전송율 간의 관계값은 룩업 테이블로 손쉽게 구현할 수 있다. 이와 같은 룩업 테이블 구현은 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있고, 동작 시간도 보다 빠르게 진행시킬 수 있다.After operation S410, the antenna number determiner 364 calculates an average value from the calculated range and maximizes the average value calculated using a predetermined look-up table (M). ') Is determined as the number of antennas used (S415). Since the average value does not change instantaneously and is predictable in advance, the relationship between the average value of the antenna subset selection criterion and the data rate can be easily implemented as a lookup table. This lookup table implementation can simplify the hardware structure and speed up the operation time.

한편, 사용 안테나 개수 결정부(364)는 사용할 수신 안테나 개수(N')도 결정한다. 사용 수신 안테나 개수는 사용 송신 안테나 개수를 구할 때에 사용한 방법을 이용하여 구한다. 또는, 사용 수신 안테나 개수는 사용 송신 안테나 개수와 동일한 값으로 대체하거나, 사용 송신 안테나 개수보다 큰 값으로 대체하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예에서 사용 안테나 개수 결정부(364)가 데이터 전송율에 따라 사용 안테나 개수를 결정하는 것은 사용자의 서비스(데이터 전송율)에 따라 안테나 서브셋 선택 기준값이 변동함을 고려하기 때문이다.On the other hand, the use antenna number determination unit 364 also determines the number of reception antennas N 'to be used. The number of used receive antennas is obtained by using the method used when obtaining the number of used transmit antennas. Alternatively, the number of used receive antennas may be replaced with a value equal to the number of used transmit antennas, or may be replaced with a value larger than the number of used transmit antennas. In the embodiment of the present invention, the number of antennas used by the use antenna number determiner 364 determines the number of antennas used according to the data transmission rate because the antenna subset selection reference value changes according to the service (data transmission rate) of the user.

S415 단계 이후, 채널 추정부(361)가 채널 정보를 추정하면(S420), 타이머 초기화부(365)가 타이머 값(T)을 초기화시킨다(S425). 이후, 안테나 서브셋 정보 생성부(366)가 안테나 서브셋 선택 기준들의 순시값을 이용하여 송신 안테나 서브셋과 수신 안테나 서브셋을 선정한다(S430). 안테나 서브셋 정보 생성부(366)가 송수신 안테나 서브셋을 선정할 때에는 결정된 사용 송수신 안테나 개수(M', N')를 이용하여 배열 가능한 모든 경우의 수를 도출하고, 도출된 모든 경우에 대하여 안테나 서브셋 선택 기준들의 순시값을 최대로 하는 서브셋을 선정함이 바람직하다.After the step S415, when the channel estimator 361 estimates the channel information (S420), the timer initializer 365 initializes the timer value T (S425). Thereafter, the antenna subset information generator 366 selects a transmit antenna subset and a receive antenna subset using the instantaneous values of the antenna subset selection criteria (S430). When the antenna subset information generation unit 366 selects the transmit / receive antenna subset, the number of all possible cases can be derived using the determined number of transmit / receive antennas M 'and N', and the antenna subset is selected for all derived cases. It is desirable to select a subset that maximizes the instantaneous value of the criteria.

S430 단계 이후에는, 안테나 서브셋 정보 생성부(366)가 선정된 송수신 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성한다(S435).After operation S430, the antenna subset information generator 366 generates antenna subset information including information about the selected transmit / receive antenna subset (S435).

한편, 시간이 경과하면서 초기화된 타이머 값(T)이 코히런스 시간(Tc)보다 커질 수도 있다. 이 경우에는 채널 추정부(361)가 채널 정보를 재추정해야 하므로, S420 단계부터 S435 단계까지 다시 진행된다.On the other hand, the timer value T initialized as time passes may be greater than the coherence time T c . In this case, since the channel estimator 361 needs to re-estimate the channel information, the process proceeds from step S420 to step S435 again.

한편, MIMO 통신 시스템(100)의 시스템 파라미터 값이 변동될 수도 있다. 이 경우에는 파라미터 초기화부(362)가 시스템 파라미터를 초기화해야 하므로, S400 단계부터 다시 진행된다.Meanwhile, system parameter values of the MIMO communication system 100 may vary. In this case, since the parameter initialization unit 362 needs to initialize system parameters, the process proceeds again from step S400.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. It will be possible. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

본 발명은 채널 환경을 고려하여 데이터 송수신을 가능하게 하는 송수신 안테나 서브셋을 선정하기 위한 안테나 서브셋 정보를 생성하는 장치 및 그 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 장치 및 방법은 채널 환경에 따른 안테나 서브셋 선택 기준의 평균값을 이용하여 사용할 소정 개수의 송수신 안테나를 결정하며, 결정된 안테나 서브셋의 순시값을 이용하여 최적 환경의 데이터 송수신 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, MIMO 송수신기에 구비되는 RF 모듈의 개수를 줄일 수 있으며, 시스템 복잡도의 저감, 전력 소모의 감축, 연산량의 감소 등의 효과도 얻을 수 있다.The present invention discloses an apparatus and method for generating antenna subset information for selecting a transmit / receive antenna subset that enables data transmission and reception in consideration of a channel environment. The apparatus and method according to the present invention determine a predetermined number of transmit / receive antennas to use using an average value of antenna subset selection criteria according to a channel environment, and generate a data transmit / receive path of an optimal environment using the instantaneous values of the determined antenna subset. It features. According to the present invention, the number of RF modules included in the MIMO transceiver can be reduced, and the effects of reducing the system complexity, power consumption, and computation amount can also be obtained.

본 발명을 고속 데이터 전송이 요구되는 무선 환경에 사용되는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템에 적용할 경우, 기존 MIMO 시스템은 크게 개선될 것으로 예측된다.When the present invention is applied to a multiple input multiple output (MIMO) system used in a wireless environment requiring high speed data transmission, the existing MIMO system is expected to be greatly improved.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 통신 시스템의 개념도,1 is a conceptual diagram of a MIMO communication system according to a preferred embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 송신기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도,2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a MIMO transmitter according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MIMO 수신기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도,3 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a MIMO receiver according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 서브셋 정보 생성 장치의 안테나 서브셋 정보 생성 방법을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method for generating antenna subset information in the apparatus for generating antenna subset information according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : MIMO 통신 시스템 110 : MIMO 송신기100: MIMO communication system 110: MIMO transmitter

120 : MIMO 수신기 130 : 통신 네트워크120: MIMO receiver 130: communication network

300 : 수신 안테나 서브셋 선택부 310 : 다중 수신 안테나300: reception antenna subset selection unit 310: multiple reception antenna

320 : 수신 안테나 스위칭부 330 : 신호 하향 변환부320: receiving antenna switching unit 330: signal down converter

340 : 역다중화부 350 : 복조부340: demultiplexer 350: demodulator

360 : 안테나 서브셋 정보 생성 장치 361 : 채널 추정부360: antenna subset information generating device 361: channel estimator

362 : 파라미터 초기화부 363 : 기준 선정부362: parameter initialization unit 363: reference selection unit

364 : 사용 안테나 개수 결정부 365 : 타이머 초기화부364: determine the number of antennas to be used 365: timer initialization unit

366 : 안테나 서브셋 정보 생성부366: antenna subset information generator

Claims (17)

송신 단말과 수신 단말 간에 데이터 송수신을 가능하게 하는 채널 상태를 고려하여 적어도 하나의 안테나 서브셋 선택 기준을 선정하며, 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로 제로 포싱 알고리즘(zero forcing algorithm)을 이용하는 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 신호대잡음비가 고려된 제1 선택 기준, 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 행렬값과 상기 행렬값의 켤레 복소값이 고려된 제2 선택 기준, 및 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 채널 고유값이 고려된 제3 선택 기준 중 적어도 하나의 선택 기준을 선정하는 기준 선정부;At least one antenna subset selection criterion is selected in consideration of a channel state enabling data transmission and reception between the transmitting terminal and the receiving terminal, and selected by the receiving terminal using a zero forcing algorithm as the antenna subset selection criterion. A first selection criterion in which the signal-to-noise ratio of the antenna subset is considered, a second selection criterion in which the matrix value of the antenna subset selected by the receiving terminal and the conjugate complex value of the matrix value are considered, and the antenna subset selected by the receiving terminal A criterion selecting unit which selects at least one selection criterion among the third selection criteria considering the channel intrinsic value; 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족시키도록 상기 송신 단말과 상기 수신 단말에서 각각 사용될 안테나 개수를 결정하는 것으로서, 상기 조건을 만족시키는 상기 사용될 안테나의 개수 범위를 계산하는 개수 범위 계산부, 및 상기 계산된 개수 범위를 만족시키는 모든 개수의 평균값을 계산하는 평균값 계산부를 포함하며, 미리 정해진 룩업 테이블을 이용하여 상기 계산된 평균값을 최대로 하도록 데이터 전송율을 고려한 상기 사용 안테나 개수를 결정하는 사용 안테나 개수 결정부; 및A number range calculation unit for determining the number of antennas to be used in the transmitting terminal and the receiving terminal to satisfy the condition derived from the antenna subset selection criterion, respectively, and calculating a number range of the antenna to be used that satisfies the condition; An average value calculation unit for calculating an average value of all numbers satisfying the calculated number range, and using the predetermined lookup table to determine the number of antennas used in consideration of the data rate to maximize the calculated average value Decision unit; And 상기 결정된 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고, 상기 조합된 모든 경우에 대하여 상기 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대값으로 하는 안테나 서브셋을 선정하며, 상기 선정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성하는 안테나 서브셋 정보 생성부An antenna subset including the determined number of antennas used by the two terminals, an antenna subset having a maximum value of instantaneous values of the antenna subset selection criteria for all the combined cases, and an antenna including information on the selected antenna subset Antenna subset information generator for generating subset information 를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치.Apparatus for generating antenna subset information comprising a. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준 선정부가 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로 상기 제1 선택 기준을 선정하면 상기 사용 안테나 개수 결정부가 아래 수학식 1을 상기 도출 조건으로 하고, 상기 기준 선정부가 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로 상기 제2 선택 기준을 선정하면 상기 사용 안테나 개수 결정부가 아래 수학식 2를 상기 도출 조건으로 하며, 상기 기준 선정부가 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로 상기 제3 선택 기준을 선정하면 상기 사용 안테나 개수 결정부가 아래 수학식 3을 상기 도출 조건으로 하는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치.If the reference selector selects the first selection criterion based on the antenna subset selection criterion, the number of antennas used is determined by Equation 1 below, and the reference selector selects the second selection criterion based on the antenna subset selection criterion. When using the number of antennas determiner is the derivation condition of the following equation 2, if the reference selector selects the third selection criterion as the antenna subset selection criteria, the number of antennas used determiner And antenna derivation information. [수학식 1][Equation 1]
Figure 112010062789355-pat00004
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 상기에서, p는 선택한 안테나 서브셋, BERZF(p)는 제로 포싱 알고리즘을 이용하는 복조부(350)를 구비하는 MIMO 통신 시스템에서 선택한 안테나 서브셋의 비트오율, M'은 사용할 송신 안테나의 개수, Ne는 평균 인접 심볼의 개수, Q()는 상오차함수(complementary error function), SNRZF(p)는 제로 포싱 알고리즘을 이용하는 복조부(350)를 구비하는 MIMO 통신 시스템에서 선택한 안테나 서브셋의 신호대잡음비, d2 min은 데이터 전송율에 따라 변화하는 송신 신호의 최소 유클리디언 거리(minimum euclidean distance)이다.Where p is the selected antenna subset, BER ZF (p) is the bit error rate of the selected antenna subset in the MIMO communication system having a demodulator 350 using a zero forcing algorithm, M 'is the number of transmit antennas to use, N e Is the average number of adjacent symbols, Q () is the complementary error function, SNR ZF (p) is the signal-to-noise ratio of the antenna subset selected in the MIMO communication system having a demodulator 350 using a zero forcing algorithm, d 2 min is the minimum euclidean distance of the transmission signal that varies with data rate. [수학식 2][Equation 2]
Figure 112010062789355-pat00005
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 상기에서, N0는 가산성 백색 잡음 전력, H(p)는 선택한 안테나 서브셋의 행렬값, H*(p)는 선택한 안테나 서브셋의 켤레 복소 연산 행렬값, Es는 송신 신호의 평균 심볼 에너지이다.Where N 0 is additive white noise power, H (p) is the matrix value of the selected antenna subset, H * (p) is the conjugate complex matrix value of the selected antenna subset, and E s is the average symbol energy of the transmitted signal. . [수학식 3]&Quot; (3) &quot;
Figure 112010062789355-pat00006
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 상기에서, EigenZF(p)는 제로 포싱 알고리즘을 이용하는 복조부(350)를 구비하는 MIMO 통신 시스템에서 선택한 안테나 서브셋의 채널 고유값, λ2 min(p)는 선택한 안테나 서브셋의 최소 채널 고유값이다.In the above, Eigen ZF (p) is the channel eigenvalue of the antenna subset selected in the MIMO communication system including the demodulator 350 using a zero forcing algorithm, and λ 2 min (p) is the minimum channel eigenvalue of the selected antenna subset. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개수 범위는 최소값이 1이고 최대값이 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말에 구비되는 모든 안테나의 개수보다 작은 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치.And the number range is a minimum value of 1 and a maximum value is smaller than the number of all antennas provided in the transmitting terminal or the receiving terminal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 최초에 파라미터를 초기화시키며, 상기 파라미터가 변동될 때마다 다시 초기화시키는 파라미터 초기화부A parameter initialization unit that initializes the parameter initially and reinitializes each time the parameter changes. 를 더 포함하며,More, 상기 파라미터 초기화부가 초기화시키는 파라미터는 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말에 구비되는 안테나의 총 개수, 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말 에 구비되는 통신 모듈의 총 개수, 및 데이터 전송율 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치.The parameter initialized by the parameter initialization unit includes at least one of a total number of antennas provided in the transmitting terminal or the receiving terminal, a total number of communication modules provided in the transmitting terminal or the receiving terminal, and a data rate. An apparatus for generating antenna subset information. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 송신 단말과 상기 수신 단말 간의 채널에 대한 정보를 추정하는 채널 추정부; 및A channel estimator estimating information on a channel between the transmitting terminal and the receiving terminal; And 타이머 값을 초기화시키는 타이머 초기화부Timer initialization unit to initialize the timer value 를 더 포함하며,More, 상기 채널 추정부가 추정하는 채널 정보는 채널 계수 또는 코히런스 시간을 포함하며, 상기 타이머 초기화부는 상기 타이머 값이 상기 코히런스 시간보다 클 경우 상기 타이머 값을 다시 초기화시키는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치.The channel information estimated by the channel estimator includes a channel coefficient or a coherence time, and the timer initializer reinitializes the timer value when the timer value is greater than the coherence time. . (a) 기준 선정부가 송신 단말과 수신 단말 간에 데이터 송수신을 가능하게 하는 채널 상태를 고려하여 적어도 하나의 안테나 서브셋 선택 기준을 선정하며, 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로 제로 포싱 알고리즘(zero forcing algorithm)을 이용하는 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 신호대잡음비가 고려된 제1 선택 기준, 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 행렬값과 상기 행렬값의 켤레 복소값이 고려된 제2 선택 기준, 및 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 채널 고유값이 고려된 제3 선택 기준 중 적어도 하나의 선택 기준을 선정하는 단계;(a) The reference selector selects at least one antenna subset selection criterion in consideration of a channel state enabling data transmission and reception between a transmitting terminal and a receiving terminal, and uses a zero forcing algorithm as the antenna subset selection criterion. A first selection criterion considering the signal-to-noise ratio of the antenna subset selected by the receiving terminal, a second selection criterion considering the complex value of the matrix value and the conjugate value of the matrix subset selected by the receiving terminal, and the receiving terminal Selecting at least one selection criterion from among the third selection criteria considering channel eigenvalues of the antenna subset selected by; (b) 사용 안테나 개수 결정부가 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족시키도록 상기 송신 단말과 상기 수신 단말에서 각각 사용될 안테나 개수를 결정하는 단계로서, 상기 조건을 만족시키는 상기 사용될 안테나의 개수 범위를 계산하고, 상기 계산된 개수 범위를 만족시키는 모든 개수의 평균값을 계산하며, 미리 정해진 룩업 테이블을 이용하여 상기 계산된 평균값을 최대로 하도록 데이터 전송율을 고려한 상기 사용 안테나 개수를 결정하는 단계; 및(b) the determining number of antennas to be used in the transmitting terminal and the receiving terminal to satisfy the condition derived from the antenna subset selection criterion, wherein the number of antennas to be used is determined; Calculating an average value of all numbers satisfying the calculated number range, and determining the number of antennas used in consideration of a data rate to maximize the calculated average value using a predetermined lookup table; And (c) 안테나 서브셋 정보 생성부가 상기 결정된 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고, 상기 조합된 모든 경우에 대하여 상기 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대값으로 하는 안테나 서브셋을 선정하며, 상기 선정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성하는 단계(c) the antenna subset information generation unit combines the determined number of antennas used by the two terminals, and selects an antenna subset that maximizes the instantaneous value of the antenna subset selection criterion for all the combined cases, and selects the selected antenna Generating antenna subset information including information about the subset 를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 방법.Antenna subset information generation method comprising a. 삭제delete 삭제delete 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (a) 단계의 이전 단계는,The previous step of step (a), (a1) 파라미터 초기화부가 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말에 구비되는 안테나의 총 개수, 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말에 구비되는 통신 모듈의 총 개수, 및 데이터 전송율 중 적어도 하나를 포함하는 파라미터를 초기화시키는 단계(a1) The parameter initialization unit initializes a parameter including at least one of a total number of antennas provided in the transmitting terminal or the receiving terminal, a total number of communication modules provided in the transmitting terminal or the receiving terminal, and a data rate. step 를 포함하며,Including; 상기 (a1) 단계는 상기 파라미터가 변동될 때마다 상기 파라미터 초기화부에 의해 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 방법.And the step (a1) is performed again by the parameter initializer whenever the parameter is changed. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계의 중간 단계로서,As an intermediate step between (b) and (c), (ba) 채널 추정부가 채널 계수 또는 코히런스 시간을 포함하는 상기 송신 단말과 상기 수신 단말 간의 채널에 대한 정보를 추정하는 단계; 및(ba) estimating, by a channel estimator, information about a channel between the transmitting terminal and the receiving terminal including a channel coefficient or a coherence time; And (bb) 타이머 초기화부가 타이머 값을 초기화시키는 단계(bb) the timer initializer initializes the timer value 를 포함하며,Including; 소정 시간 경과후 상기 타이머 값이 상기 코히런스 시간보다 커지면 상기 (bb) 단계가 상기 타이머 초기화부에 의해 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 안테나 서브셋 정보 생성 방법.And if the timer value is greater than the coherence time after a predetermined time, step (bb) is performed by the timer initializer again. 다중 안테나를 구비하며, 데이터를 담은 신호를 송출시키는 송신 단말; 및A transmitting terminal having a multiple antenna and transmitting a signal containing data; And 안테나 서브셋을 통해 상기 송출된 신호를 수신하는 수신 단말로서, 상기 송신 단말과 상기 수신 단말 간에 데이터 송수신을 가능하게 하는 채널 상태를 고려하여 적어도 하나의 안테나 서브셋 선택 기준을 선정하며, 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로 제로 포싱 알고리즘(zero forcing algorithm)을 이용하는 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 신호대잡음비가 고려된 제1 선택 기준, 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 행렬값과 상기 행렬값의 켤레 복소값이 고려된 제2 선택 기준, 및 상기 수신 단말에 의해 선택된 안테나 서브셋의 채널 고유값이 고려된 제3 선택 기준 중 적어도 하나의 선택 기준을 선정하는 기준 선정부, 상기 안테나 서브셋 선택 기준으로부터 도출된 조건을 만족시키도록 상기 송신 단말과 상기 수신 단말에서 각각 사용될 안테나 개수를 결정하는 것으로서, 상기 조건을 만족시키는 상기 사용될 안테나의 개수 범위를 계산하는 개수 범위 계산부, 및 상기 계산된 개수 범위를 만족시키는 모든 개수의 평균값을 계산하는 평균값 계산부를 포함하며, 미리 정해진 룩업 테이블을 이용하여 상기 계산된 평균값을 최대로 하도록 데이터 전송율을 고려한 상기 사용 안테나 개수를 결정하는 사용 안테나 개수 결정부, 및 상기 결정된 두 단말의 사용 안테나 개수를 조합하고, 상기 조합된 모든 경우에 대하여 상기 안테나 서브셋 선택 기준의 순시값을 최대값으로 하는 안테나 서브셋을 선정하며, 상기 선정된 안테나 서브셋에 대한 정보를 포함하는 안테나 서브셋 정보를 생성하는 안테나 서브셋 정보 생성부를 포함하는 안테나 서브셋 정보 생성 장치를 포함하는 수신 단말A receiving terminal that receives the transmitted signal through an antenna subset, selecting at least one antenna subset selection criterion in consideration of a channel state enabling data transmission and reception between the transmitting terminal and the receiving terminal, and selecting the antenna subset selection criterion. The first selection criterion considering the signal-to-noise ratio of the antenna subset selected by the receiving terminal using a zero forcing algorithm, the matrix value of the antenna subset selected by the receiving terminal and the conjugate complex value of the matrix value A reference selector configured to select at least one selection criterion from the considered second selection criterion, and a third selection criterion considering channel intrinsic values of the antenna subset selected by the receiving terminal; and a condition derived from the antenna subset selection criterion. In the transmitting terminal and the receiving terminal to satisfy each Determining the number of antennas to be used, including a number range calculation unit for calculating the number range of the antenna to be used to satisfy the condition, and an average value calculator for calculating the average value of all the numbers satisfying the calculated number range, in advance A combination of the number of antennas used for determining the number of antennas used in consideration of the data rate to maximize the calculated average value by using a predetermined lookup table, and the number of antennas used in the two terminals, Selecting an antenna subset having an instantaneous value of the antenna subset selection criterion as a maximum value, and an antenna subset information generating unit generating antenna subset information including information on the selected antenna subset; Receiving terminal including 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중입력 다중출력 통신 시스템.Multiple input multiple output communication system comprising a. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 안테나 서브셋 정보 생성 장치는,The antenna subset information generating device, 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말에 구비되는 안테나의 총 개수, 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말에 구비되는 통신 모듈의 총 개수 및 데이터 전송율 중 적어도 하나를 포함하는 파라미터를 초기화시키는 파라미터 초기화부;A parameter initialization unit for initializing a parameter including at least one of a total number of antennas provided in the transmitting terminal or the receiving terminal, a total number of communication modules provided in the transmitting terminal or the receiving terminal, and a data rate; 채널 계수 또는 코히런스 시간을 포함하는 상기 송신 단말과 상기 수신 단말 간의 채널 정보를 추정하는 채널 추정부; 및A channel estimator for estimating channel information between the transmitting terminal and the receiving terminal including a channel coefficient or a coherence time; And 타이머 값을 초기화시키는 타이머 초기화부Timer initialization unit to initialize the timer value 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중입력 다중출력 통신 시스템.Multiple input multiple output communication system comprising a. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 수신 단말은,The receiving terminal, 상기 안테나 서브셋 정보를 이용하여 신호를 수신할 안테나들을 선택하는 안테나 서브셋 선택부;An antenna subset selector which selects antennas to receive a signal using the antenna subset information; 상기 선택된 안테나를 통하여 상기 송출된 신호가 수신되면, 상기 수신된 신호를 하향 변환시키는 신호 하향 변환부;A signal down converter configured to down convert the received signal when the transmitted signal is received through the selected antenna; 상기 하향 변환된 신호를 역다중화시키는 역다중화부; 및A demultiplexer for demultiplexing the down-converted signal; And 상기 역다중화된 신호를 복조시키는 복조부A demodulator for demodulating the demultiplexed signal 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중입력 다중출력 통신 시스템.Multiple input multiple output communication system further comprising. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 송신 단말 또는 상기 수신 단말은 상기 안테나의 개수를 상기 통신 모듈의 개수 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 다중입력 다중출력 통신 시스템.The transmitting terminal or the receiving terminal is a multi-input multiple output communication system, characterized in that the number of the antenna has more than the number of the communication module. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 송신 단말은,The transmitting terminal, 입력된 데이터를 담은 신호를 변조시키는 변조부;A modulator for modulating a signal containing input data; 상기 변조된 신호를 다중화시키는 다중화부;A multiplexer which multiplexes the modulated signal; 상기 다중화된 신호를 상향 변환시키는 신호 상향 변환부;A signal up converter for upconverting the multiplexed signal; 상기 수신 단말로부터 피드백된 상기 안테나 서브셋 정보를 이용하여 신호를 송신할 안테나들을 선택하는 안테나 서브셋 선택부; 및An antenna subset selection unit for selecting antennas to transmit a signal using the antenna subset information fed back from the receiving terminal; And 상기 선택된 안테나들을 통하여 상기 상향 변환된 신호를 송출시키는 안테나 스위칭부An antenna switching unit for transmitting the up-converted signal through the selected antennas 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중입력 다중출력 통신 시스템.Multiple input multiple output communication system comprising a.
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