KR101054086B1 - Wireless communication system and method - Google Patents

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김현국
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Abstract

본 발명은 멀티펄스 펄스 위치 변조 신호에 전송 다이버시티 효과를 위해 시공간 코드를 적용한 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 무선 통신 시스템은 멀티펄스 PPM 코드를 생성하는 코드 생성부와, 상기 코드 생성부에서 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑하는 멀티펄스 PPM 매핑부와, 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행하는 시공간 인코딩부와, 상기 시공간 인코딩부로부터 출력된 신호를 송출하는 신호 송출부를 포함한다. 본 발명에 의하면 고수준 변조가 가능한 멀티코드 PPM을 이용하므로 높은 전송 속도를 달성하면서 동시에 수정된 알라무티 타입의 시공간 코드를 이용하므로 송신 다이버시티 효과를 얻어 페이딩 채널에서 통신 링크의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a wireless communication system and method applying a space-time code for the transmit diversity effect to a multi-pulse pulse position modulated signal. The wireless communication system of the present invention includes a code generator for generating a multipulse PPM code, a multipulse PPM mapping unit for mapping the multipulse PPM code generated by the code generator to transmission data by a multipulse PPM mapping rule; A spatiotemporal encoding unit for performing modified space-time encoding of the modified Alamouti type on the output of the multi-pulse PPM mapping unit, and a signal transmitting unit for transmitting a signal output from the spatiotemporal encoding unit. According to the present invention, since a multi-code PPM capable of high-level modulation is used, at the same time, a high transmission rate is achieved and a modified Alamouti-type space-time code can be used to obtain a transmit diversity effect, thereby improving the quality of a communication link in a fading channel. There is an advantage.

멀티펄스 PPM, 알라무티, 페이딩, 다이버시티, 펄스 위치 변조, 시공간 코드 Multipulse PPM, Alamouti, Fading, Diversity, Pulse Position Modulation, Space-Time Code

Description

무선 통신 시스템 및 방법{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD}Wireless communication system and method {WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 멀티펄스 펄스 위치 변조 신호에 전송 다이버시티 효과를 위해 시공간 코드(Space Time Code: STC)를 적용한 광 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wireless communication systems and methods, and more particularly, to an optical wireless communication system and method applying a space time code (STC) for transmission diversity effect to a multipulse pulse position modulated signal.

광 무선 통신에서는 온-오프 키잉(On-Off Keying: OOK)와 같은 세기 변조를 주로 사용한다. OOK는 비트 1일 때 논리 하이(High), 비트 0일 때 논리 로우(Low)를 나타내거나, 또는 그 반대로 비트 0일 때 논리 하이, 비트 1일 때 논리 로우를 나타내는 변조 방식이다. 이러한 OOK 방식은 OOK 신호가 바로 빛의 점멸로 전환이 가능한 방식이기 때문에 광 무선 통신에서 주로 사용된다. 이 외에도 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation: PPM)의 확장인 멀티펄스 펄스 위치 변조(Multipulse Pulse Position Modulation: MPPM) 방식이 있다. 일반적인 nCw-MPPM은 하나의 심볼 구간을 n개의 칩으로 나누어 그 중에서 w개의 칩에서 논리 하이를 나타내고, 나머지 (n-w)개의 칩에서 논리 로우를 나타내는 변조 방식이다. 예를 들 어, 4C2-MPPM의 경우, 사용 가능한 코드 워드는 4C2 = 6개로 다음 표 1과 같다.In optical wireless communication, intensity modulation such as On-Off Keying (OOK) is mainly used. OOK represents a logic high when bit 1, a logic low when bit 0, or vice versa. This OOK method is mainly used in optical wireless communication because the OOK signal can be switched to the flashing of light. In addition, there is a multipulse pulse position modulation (MPPM) method, which is an extension of pulse position modulation (PPM). In general, nCw-MPPM divides a symbol period into n chips and represents a logic high in w chips, and a logic low in the remaining (nw) chips. For example, for 4 C 2 -MPPM, the available code words are 4 C 2 = 6, as shown in Table 1 below.

Figure 112008079720120-pat00001
Figure 112008079720120-pat00001

대역폭이 제한된 무선 통신 채널에서 여러 개의 송수신 안테나를 이용하는 다중 안테나 송수신 시스템의 경우, STC는 이러한 다중 안테나 시스템에 적합한 채널 부호화 코드이다. 알라무티(Alamouti)는 2×2 콤플렉스 직교 디자인(complex orthogonal design)을 이용하여 2개의 전송 안테나와 2개의 수신 안테나를 갖는 시스템을 제안하였다. In the case of a multi-antenna transceiver system using multiple transmit / receive antennas in a bandwidth-limited wireless communication channel, STC is a channel coding code suitable for such a multi-antenna system. Alamouti proposed a system with two transmit antennas and two receive antennas using a 2 × 2 complex orthogonal design.

한편 선행 논문(Marvin K. Simon, Victor A. Vilnrotter, “Alamouti-type space-time coding for free-space optical communication with direct detection,” IEEE transactions on wireless communications, vol. 4, no. 1, pp. 35~39, January 2005.)은 세기 변조 및 직접 검파를 하는 광 무선 통신 시스템에서 기존의 알라무티 타입의 STC를 적용하기 위하여 상보형 시그널링(complementary signaling) 기법을 이용함으로써, 위상 정보를 이용한 기존의 알라무티 방식에서 탈피하여 세기 변조인 OOK 방식에 알라무티 타입의 STC를 적용하여 다이버시티 효과를 얻는 방식에 대해 개시하고 있다. 그러나 이러한 방법은 저수준 변조(low order modulation) 방식인 OOK를 이용하므로 전송 속도 면에서 불리하다는 단점이 있다. Previous papers (Marvin K. Simon, Victor A. Vilnrotter, “Alamouti-type space-time coding for free-space optical communication with direct detection,” IEEE transactions on wireless communications, vol. 4, no. 1, pp. 35 ~ 39, January 2005.) is a conventional allah using phase information by using a complementary signaling technique to apply an existing Alamouti type STC in an optical wireless communication system that performs intensity modulation and direct detection. Disclosed is a method of obtaining a diversity effect by applying an Alamouti-type STC to an OOK method, which is a strength modulation, away from the Muti method. However, this method uses a OOK, a low order modulation method, which is disadvantageous in terms of transmission speed.

따라서 본 발명은 세기 변조를 하는 통신 시스템에서 송신 다이버시티 효과를 얻으면서 동시에 전송 효율을 높이는 것을 일 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to increase transmission efficiency while at the same time obtaining a transmission diversity effect in a communication system that performs intensity modulation.

또한 본 발명은 높은 통신 품질과 전송 효율을 갖는 광 무선 통신을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide an optical wireless communication having high communication quality and transmission efficiency.

본 발명의 목적들은 앞에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래 설명에 의해 더욱 분명하게 이해될 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects. Other objects and advantages of the invention will be more clearly understood by the following description.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템으로서, 멀티펄스 PPM 코드를 생성하는 코드 생성부와, 상기 코드 생성부에서 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑하는 멀티펄스 PPM 매핑부와, 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행하는 시공간 인코딩부와, 상기 시공간 인코딩부로부터 출력된 신호를 송출하는 신호 송출부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system, comprising: a code generator for generating a multipulse PPM code, and a multipulse PPM code generated by the code generator for mapping to transmission data by a multipulse PPM mapping rule; And a multi-pulse PPM mapping unit, a space-time encoding unit for performing modified time-space encoding of the modified Alamouti type on the output of the multi-pulse PPM mapping unit, and a signal transmitter for transmitting a signal output from the space-time encoding unit. It features.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템으로서, 무선 신호를 검출하는 신호 검출부와, 상기 신호 검출부에서 검출된 신호를 축적하는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬 레이터에 축적된 신호에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 디코딩을 수행하는 시공간 디코딩부와, 상기 시공간 디코딩부의 출력에 대해 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행하는 멀티펄스 PPM 디매핑부를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다. In addition, the present invention provides a wireless communication system, comprising: a signal detection unit for detecting a radio signal, an accumulator for accumulating the signal detected by the signal detection unit, and an Alamouti type space-time decoding for a signal accumulated in the accumulator And a multi-pulse PPM demapping unit for performing de-mapping on the output of the space-time decoding unit by a multi-pulse PPM mapping rule.

또한, 본 발명은 무선 통신 방법으로서, 멀티펄스 PPM 코드를 생성하는 단계와, 상기 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑하는 단계와, 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행하는 단계와, 상기 시공간 인코딩부로부터 출력된 신호를 송출하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a wireless communication method comprising the steps of: generating a multi-pulse PPM code, mapping the generated multi-pulse PPM code to the transmission data by the multi-pulse PPM mapping rule, and the output of the multi-pulse PPM mapping unit The method may further include performing a space-time encoding of the modified Alamouti type, and transmitting a signal output from the space-time encoding unit.

또한, 본 발명은 무선 통신 방법으로서, 무선 신호를 검출하는 단계와, 상기 검출된 신호를 축적하는 단계와, 상기 축적된 신호에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 디코딩을 수행하는 단계와, 상기 시공간 디코딩의 결과에 대해 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다. In addition, the present invention provides a method of wireless communication, comprising the steps of: detecting a radio signal, accumulating the detected signal, performing a modified Alamouti type space-time decoding on the accumulated signal, It is another feature of the method comprising performing demapping by the multipulse PPM mapping rule on the result of the decoding.

또한, 본 발명은 송신부와 수신부를 구비하는 무선 통신 시스템으로서, 상기 송신부는 멀티펄스 PPM 코드를 생성하는 코드 생성부와, 상기 코드 생성부에서 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑하는 멀티펄스 PPM 매핑부와, 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행하는 시공간 인코딩부와, 상기 시공간 인코딩부로부터 출력된 신호를 송출하는 신호 송출부를 포함하고, 상기 수신부는 무선 신호를 검출 하는 신호 검출부와, 상기 신호 검출부에서 검출된 신호를 축적하는 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터에 축적된 신호에 대해 상기 수정된 알라무티 타입의 시공간 디코딩을 수행하는 시공간 디코딩부와, 상기 시공간 디코딩부의 출력에 대해 상기 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행하는 멀티펄스 PPM 디매핑부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.The present invention also provides a wireless communication system including a transmitter and a receiver, wherein the transmitter comprises a code generator for generating a multipulse PPM code and a multipulse PPM code generated by the code generator by a multipulse PPM mapping rule. A multi-pulse PPM mapping unit for mapping to transmission data, a space-time encoding unit for performing a modified Alamouti type space-time encoding on the output of the multi-pulse PPM mapping unit, and a signal transmission for transmitting a signal output from the space-time encoding unit And a receiver, a signal detector for detecting a radio signal, an accumulator for accumulating the signal detected by the signal detector, and a space-time for performing the modified Alamouti type spatiotemporal decoding on the signal accumulated in the accumulator. A decoding unit and the multi-pulse PPM Multi-pulse that performs the de-mapping by the rule to another characterized in that it comprises parts of PPM demapping.

본 발명에 의하면, 고수준 변조(high order modulation)이 가능한 멀티코드 PPM을 이용하므로 높은 전송 속도를 달성하면서 동시에 수정된 알라무티 타입의 시공간 코드를 이용하므로 송신 다이버시티 효과를 얻어 페이딩 채널에서 통신 링크의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since a multi-code PPM capable of high order modulation is used, a high-speed modulation is achieved while simultaneously using a modified Alamouti-type space-time code, so that a transmit diversity effect is obtained so that the communication link in the fading channel can be obtained. There is an advantage to improve the quality.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features, and advantages will be described in detail with reference to the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 송신부와 수신 부의 구성을 설명하는 블록도이다. 도시된 바와 같이 송신부(10)는 멀티펄스 PPM 코드 생성부(11), 멀티펄스 PPM 매핑부(12), 시공간 인코딩부(13), 2개의 광 방출 다이오드(14, 15)를 구비하고 있다. 그리고 수신부(20)는 광 검출기(21), 어큐뮬레이터(22), 시공간 디코딩부(23), 멀티펄스 PPM 디매핑부(24)를 구비하고 있다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmitter and a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. As illustrated, the transmitter 10 includes a multipulse PPM code generator 11, a multipulse PPM mapping unit 12, a space-time encoding unit 13, and two light emitting diodes 14 and 15. The receiver 20 includes a light detector 21, an accumulator 22, a space-time decoder 23, and a multipulse PPM demapping unit 24.

멀티펄스 PPM 코드 생성부(11)는 멀티펄스 PPM 코드를 생성한다. 멀티펄스 PPM 코드 생성부(11)는 수학식 1과 같이 초기 벡터와 생성 행렬(generator matrix)의 곱으로 표현될 수 있다. The multipulse PPM code generation unit 11 generates a multipulse PPM code. The multi-pulse PPM code generator 11 may be expressed as a product of an initial vector and a generator matrix as shown in Equation 1 below.

Figure 112008079720120-pat00002
Figure 112008079720120-pat00002

여기서, 초기 벡터는

Figure 112008079720120-pat00003
이고, 생성 행렬은
Figure 112008079720120-pat00004
이다. 0 m×n은 m×n 영(zero) 행렬이고, I n-1은 (n-1)×(n-1) 단위 행렬이다. Where the initial vector is
Figure 112008079720120-pat00003
And the generation matrix is
Figure 112008079720120-pat00004
to be. 0 m × n is an m × n zero matrix, and I n-1 is a (n-1) × (n-1) unit matrix.

한편, 멀티펄스 PPM 코드는 아래에서 설명되는 수정된 알라무티 타입의 시공간 코드를 적용하기 위하여 두 개의 조건을 만족하여야 한다. 대체로 코드 워드의 개수는 2의 배수로 한다.On the other hand, the multipulse PPM code must satisfy two conditions in order to apply the modified Alamouti type space-time code described below. In general, the number of code words is a multiple of two.

[조건 1] 전체 코드 워드의 개수(L)는 칩의 개수(n)로 한다. 즉 L=n 이다.[Condition 1] The number L of all code words is taken as the number n of chips. That is, L = n.

[조건 2] 논리 하이의 개수(w)는 칩 개수의 절반으로 한다. 즉 w=n/2 이다.[Condition 2] The number w of logic high is half of the number of chips. That is, w = n / 2.

예를 들어, 4C2-MPPM의 초기 벡터는

Figure 112008079720120-pat00005
이고, 생성 행렬은
Figure 112008079720120-pat00006
이다. [수학식 1], [조건 1] 및 [조건 2]를 이용하여 생성한 4C2-MPPM의 코드 워드는 다음과 같다.For example, the initial vector of 4 C 2 -MPPM is
Figure 112008079720120-pat00005
And the generation matrix is
Figure 112008079720120-pat00006
to be. The code words of 4 C 2 -MPPM generated using [Equation 1], [Condition 1] and [Condition 2] are as follows.

Figure 112008079720120-pat00007
Figure 112008079720120-pat00007

멀티펄스 PPM 매핑부(12)는 멀티펄스 PPM 코드 생성부(11)에서 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑한다. 멀티펄스 PPM 매핑부(12)는 두 개의 심볼 구간 동안 입력받은 전송 데이터를 이용하여 이에 대응하는 멀티펄스 PPM 코드와 일대일 매핑 동작을 수행한다. 예를 들어, [표 2]의 4C2-MPPM의 경우 매핑 규칙은 다음과 같다.The multi-pulse PPM mapping unit 12 maps the multi-pulse PPM code generated by the multi-pulse PPM code generation unit 11 to the transmission data by the multi-pulse PPM mapping rule. The multi-pulse PPM mapping unit 12 performs a one-to-one mapping operation with a multi-pulse PPM code corresponding thereto by using transmission data received during two symbol intervals. For example, for 4 C 2 -MPPM in [Table 2], the mapping rule is as follows.

Figure 112008079720120-pat00008
Figure 112008079720120-pat00008

전송 데이터가 두 개의 심볼 구간 동안 [01, 11]이면, [표 3]을 이용하여 다음과 같은 코드 워드가 매핑되어 시공간 인코딩부(13)로 출력된다.If the transmission data is [01, 11] during two symbol periods, the following code words are mapped using [Table 3] and output to the space-time encoding unit 13.

Figure 112008079720120-pat00009
Figure 112008079720120-pat00009

시공간 인코딩부(13)는 멀티펄스 PPM 매핑부(12)의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행한다. 알라무티가 제안한 시공간 인코딩 방법은 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation: PAM) 또는 구상 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation: QAM)에 의해 변조된 신호의 위상 정보(예를 들어, 전송 신호 x 1에 음의 공액 복소수(minus complex conjugate)를 취함)를 이용하므로, 세기 변조를 하는 멀티펄스 PPM에는 적용될 수 없다. 따라서 본 발명에서의 시공간 인코딩부(13)는 멀티펄스 PPM에 의해 변조된 신호에 대해 [수학식 2]와 같이 수정된 알라무티 타입의 시공간 코드를 적용한다. The space-time encoding unit 13 performs modified space-time encoding of the Alamouti type on the output of the multipulse PPM mapping unit 12. Space-time encoding method the Alamouti proposed is a pulse amplitude modulation (Pulse Amplitude Modulation: PAM) or spherical amplitude modulation (Quadrature Amplitude Modulation: QAM) phase information of the modulated signal by the (e. G., The conjugate minus the transmitted signal x 1 Because it uses a complex complex (minus complex conjugate), it is not applicable to the multi-pulse PPM that modulates the intensity. Therefore, the space-time encoding unit 13 according to the present invention applies the modified space-time code of the Alamouti type, as shown in Equation 2, to the signal modulated by the multipulse PPM.

Figure 112008079720120-pat00010
Figure 112008079720120-pat00010

[수학식 2]에서 시공간 인코딩 행렬의 행 방향은 시간을 의미하고, 열 방향은 공간을 의미한다. 다시 말해, 임의의 심볼 구간에서 LED1(14)를 이용하여 x 1 신호를 송출하고, LED2(15)를 이용하여 x 2 신호를 송출한다. 다음 심볼 구간에서 LED1(14)를 이용하여 G w x 2 신호를 송출하고, LED2(15)를 이용하여 x 1 신호를 송출한다. G w x 2 신호는 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다. In Equation 2, the row direction of the space-time encoding matrix means time, and the column direction means space. In other words, the transmission signal x 1 using a LED1 (14) at any symbol interval and, using the LED2 (15) transmits the signal x 2. In the next symbol section, a G w x 2 signal is transmitted using the LED1 14 and an x 1 signal is transmitted using the LED2 15. The G w x 2 signal may be expressed as shown in [Equation 3].

Figure 112008079720120-pat00011
Figure 112008079720120-pat00011

여기서,

Figure 112008079720120-pat00012
이다.here,
Figure 112008079720120-pat00012
to be.

광 방출 다이오드(14, 15)는 시공간 인코딩부(13)로부터 출력된 신호를 광신호로 변환하여 송출한다.The light emitting diodes 14 and 15 convert the signal output from the space-time encoding unit 13 into an optical signal and send it.

광 검출기(21)는 송신부(10) 측의 광 방출 다이오드(14, 15)로부터 송출된 광신호를 검출하여 전기적 신호로 변환한다. The photo detector 21 detects an optical signal transmitted from the light emitting diodes 14 and 15 on the transmitter 10 side and converts the optical signal into an electrical signal.

어큐뮬레이터(22)는 광 검출기(21)로부터 출력된 전기적 신호를 두 심볼 구간 동안 대기시키는 역할을 수행한다. The accumulator 22 plays a role of waiting for the electrical signal output from the photo detector 21 for two symbol periods.

시공간 디코딩부(23)는 어큐뮬레이터(22)에 축적된 신호에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 디코딩을 수행한다. 먼저, r11이 LED1(14)로부터 광 검출기(21) 까지의 채널 정보이고, r12이 LED2(15)로부터 광 검출기(21)까지의 채널 정보라고 하면, 어큐물레이터(22)로부터 출력된 신호 (

Figure 112008079720120-pat00013
,
Figure 112008079720120-pat00014
)는 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다. The space-time decoding unit 23 performs a space-time decoding of the modified Alamouti type on the signal accumulated in the accumulator 22. First, if r 11 is channel information from the LED1 14 to the photodetector 21, and r 12 is channel information from the LED2 15 to the photodetector 21, the output from the accumulator 22 is output. signal (
Figure 112008079720120-pat00013
,
Figure 112008079720120-pat00014
) Can be expressed as shown in [Equation 4].

Figure 112008079720120-pat00015
Figure 112008079720120-pat00015

여기서, n 1과 n 2는 영 평균, 분산

Figure 112008079720120-pat00016
을 갖는 백색 가우시안(Gaussian) 잡음이다.Where n 1 and n 2 are zero mean, variance
Figure 112008079720120-pat00016
White Gaussian noise with

[수학식 4]는 다음 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다. Equation 4 may be expressed as Equation 5 below.

Figure 112008079720120-pat00017
Figure 112008079720120-pat00017

여기서,

Figure 112008079720120-pat00018
,
Figure 112008079720120-pat00019
,
Figure 112008079720120-pat00020
,
Figure 112008079720120-pat00021
이고,
Figure 112008079720120-pat00022
는 크론세커(Kroncecker) 곱이다. here,
Figure 112008079720120-pat00018
,
Figure 112008079720120-pat00019
,
Figure 112008079720120-pat00020
,
Figure 112008079720120-pat00021
ego,
Figure 112008079720120-pat00022
Is the Kroncecker product.

조인트 최대 가능성 결정 통계값(Joint maximum-likelihood decision statistic)에 의하면 [수학식 5]로부터 [수학식 6]이 도출된다. According to the joint maximum-likelihood decision statistic, Equation 6 is derived from Equation 5.

Figure 112008079720120-pat00023
Figure 112008079720120-pat00023

여기서

Figure 112008079720120-pat00024
이고,
Figure 112008079720120-pat00025
이다.here
Figure 112008079720120-pat00024
ego,
Figure 112008079720120-pat00025
to be.

멀티펄스 PPM 디매핑부(24)는 시공간 디코딩부(23)의 출력

Figure 112008079720120-pat00026
과
Figure 112008079720120-pat00027
에 대해 표 3의 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행하므로써 수신 데이터를 추출한다. The multipulse PPM demapping unit 24 outputs the space-time decoding unit 23.
Figure 112008079720120-pat00026
and
Figure 112008079720120-pat00027
The received data is extracted by performing demapping according to the multipulse PPM mapping rule of Table 3.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방법에서 송신 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a transmission method in a wireless communication method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 멀티펄스 PPM 코드 생성부(11)에서 전술한 바와 같이 수학식 1을 이용하여 멀티펄스 PPM 코드를 생성(S202)한 후에, 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄 스 PPM 매핑부(12)에서 표 3과 같은 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑(S204)한다. 다음에는 멀티펄스 PPM 매핑부(12)의 출력에 대해 시공간 인코딩부(13)에서 수학식 2에 의해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행(S206)한다. 다음에는 시공간 인코딩부(13)로부터 출력된 신호를 광 방출 다이오드(14, 15)를 이용하여 광 신호로 변환한 후 송출(S208)한다. First, the multi-pulse PPM code generation unit 11 generates a multi-pulse PPM code using Equation 1 as described above (S202), and then generates the multi-pulse PPM code in the multi-pulse PPM mapping unit 12. In S204 it is mapped to the transmission data by the multi-pulse PPM mapping rules as shown in Table 3. Next, the space-time encoding unit 13 performs the space-time encoding of the Alamouti type modified by Equation 2 on the output of the multi-pulse PPM mapping unit 12 (S206). Next, the signal output from the space-time encoding unit 13 is converted into an optical signal using the light emitting diodes 14 and 15 and then sent (S208).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방법에서 수신 방법의 흐름도이다. 3 is a flowchart of a receiving method in a wireless communication method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 광 검출기(21)를 이용하여 광 신호를 검출하고 전기적 신호로 변환(S302)한다. 다음에 광 검출기(21)로부터 출력된 신호를 어큐뮬레이터(22)에서 축적(S304)한다. 다음에는 어큐뮬레이터(22)에 축적된 신호에 대해 시공간 디코딩부(23)에서 수학식 6을 이용하여 수정된 알라무티 타입의 시공간 디코딩을 수행(S306)한다. 다음에는 시공간 디코딩부(23)에서 출력에 대해 표 3과 같은 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행(S308)하므로써 수신 데이터를 추출한다. First, an optical signal is detected using the photo detector 21 and converted into an electrical signal (S302). Next, the accumulator 22 accumulates the signal output from the photodetector 21 (S304). Next, the space time decoding unit 23 performs the space time decoding of the modified Alamouti type on the signal accumulated in the accumulator 22 using Equation 6 (S306). Next, the space-time decoding unit 23 extracts the received data by performing demapping on the output according to the multi-pulse PPM mapping rule as shown in Table 3 (S308).

도 4는 본 발명의 일 실시예인 4C2-MPPM에 따른 다이버시티 효과로 얻어지는 비트오율의 개선을 설명하는 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 다이버시티 효과로 얻어지는 요구 대역폭 대비 평균 비트 당 신호 대 잡음 비 (비트오율 10-6기준)의 개선을 설명하는 그래프이다. 도 4와 도 5에서 "1×1"로 표시된 그래프는 1개의 송신 안테나와 1개의 수신 안테나를 구비한 무선 통신 시스템에 대한 것이고, "2×1"로 표시된 그래프는 2개의 송신 안테나와 1개의 수신 안테나를 구비한 무선 통신 시스템에 대한 것이다. 도 5에서

Figure 112008079720120-pat00028
는 4C2-MPPM를,
Figure 112008079720120-pat00029
는 8C4-MPPM를,
Figure 112008079720120-pat00030
는 16C8-MPPM를,
Figure 112008079720120-pat00031
는 32C16-MPPM를 각각 가리킨다. 도 4와 도 5를 통해 다이버시티 효과를 얻을 수 있는 통신 시스템에서 통신 성능이 개선되는 것을 확인할 수 있다. 4 is a graph illustrating the improvement of the bit error rate obtained by the diversity effect according to 4 C 2 -MPPM, which is an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an average per-bit signal versus the required bandwidth obtained by the diversity effect according to the present invention. This graph illustrates the improvement of the noise-to-noise ratio (based on bit error rates 10-6). In FIG. 4 and FIG. 5, the graph indicated by “1 × 1” is for a wireless communication system having one transmit antenna and one receive antenna, and the graph indicated by “2 × 1” shows two transmit antennas and one A wireless communication system having a receiving antenna. In Figure 5
Figure 112008079720120-pat00028
4 C 2 -MPPM,
Figure 112008079720120-pat00029
8 C 4 -MPPM,
Figure 112008079720120-pat00030
16 C 8 -MPPM,
Figure 112008079720120-pat00031
Indicates 32 C 16 -MPPM, respectively. It can be seen from FIG. 4 and FIG. 5 that communication performance is improved in a communication system capable of obtaining diversity effects.

지금까지 설명한 실시예는 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나를 구비한 광 무선 통신 시스템에 대한 것이었으나, 본 발명은 임의 개수의 송신 안테나와 수신 안테나를 구비한 여하한 무선 통신 시스템으로 확장될 수 있을 것이다. The embodiments described so far have been directed to an optical wireless communication system having two transmit antennas and two receive antennas, but the present invention can be extended to any wireless communication system having any number of transmit antennas and receive antennas. There will be.

또한, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 이 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.In addition, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily inferred by computer programmers in the art. In addition, the created program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention. The recording medium may include all types of computer readable recording media.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 송신부와 수신부의 구성을 설명하는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmitter and a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방법에서 송신 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a transmission method in a wireless communication method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방법에서 수신 방법의 흐름도이다. 3 is a flowchart of a receiving method in a wireless communication method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 다이버시티 효과로 얻어지는 비트오율의 개선을 설명하는 그래프이다.4 is a graph illustrating the improvement of the bit error rate obtained by the diversity effect according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 다이버시티 효과로 얻어지는 요구 대역폭 대비 평균 비트 당 신호 대 잡음 비의 개선을 설명하는 그래프이다.5 is a graph illustrating the improvement of the average signal-to-bit-to-bit ratio versus the required bandwidth obtained by the diversity effect according to the present invention.

Claims (11)

멀티펄스 PPM 코드를 생성하는 코드 생성부와,A code generator for generating a multipulse PPM code; 상기 코드 생성부에서 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑하는 멀티펄스 PPM 매핑부와,A multi-pulse PPM mapping unit for mapping the multi-pulse PPM code generated by the code generator to transmission data by a multi-pulse PPM mapping rule; 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행하는 시공간 인코딩부와,A space-time encoding unit that performs modified space-time encoding of the modified Alamouti type on the output of the multipulse PPM mapping unit; 상기 시공간 인코딩부로부터 출력된 신호를 송출하는 신호 송출부를A signal transmitter for transmitting a signal output from the space-time encoder 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.Wireless communication system comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩이 The spatiotemporal encoding of the modified Alamouti type
Figure 112008079720120-pat00032
Figure 112008079720120-pat00032
 - 여기서, x 1과 x 2는 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력 신호이고,
Figure 112008079720120-pat00033
이며, 0 m×n은 m×n 영(zero) 행렬이고, I n-1은 (n-1)×(n-1) 단위 행렬임 - 에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템. Here, x 1 and x 2 are output signals of the multi-pulse PPM mapping unit,
Figure 112008079720120-pat00033
0 m × n is an m × n zero matrix, and I n-1 is a (n-1) × (n-1) unit matrix. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 3 was abandoned when the setup registration fee was paid. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 멀티펄스 PPM 코드의 전체 코드 워드의 개수는 상기 멀티펄스 PPM 코드의 칩의 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.The total number of code words of the multi-pulse PPM code is the same as the number of chips of the multi-pulse PPM code. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 was abandoned when the registration fee was paid. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 멀티펄스 PPM 코드는 칩의 개수의 절반을 코드 워드 내에서 논리 하이(high)로 갖는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.And wherein the multipulse PPM code has half of the number of chips at a logic high in the code word. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 송출부는 광 신호를 송출하는 2개 이상의 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.The signal transmission unit comprises a two or more light sources for transmitting an optical signal. 무선 신호를 검출하는 신호 검출부와,A signal detector for detecting a wireless signal, 상기 신호 검출부에서 검출된 신호를 축적하는 어큐뮬레이터와,An accumulator for accumulating the signal detected by the signal detector; 상기 어큐뮬레이터에 축적된 신호에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 디 코딩을 수행하는 시공간 디코딩부와,A space-time decoding unit for performing modified space-time decoding of the Alamouti type on the signal accumulated in the accumulator; 상기 시공간 디코딩부의 출력에 대해 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행하는 멀티펄스 PPM 디매핑부를A multipulse PPM demapping unit for demapping the output of the space-time decoding unit by a multipulse PPM mapping rule 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.Wireless communication system comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 시공간 디코딩은 The space-time decoding is
Figure 112010078861184-pat00034
Figure 112010078861184-pat00034
 - 여기서,
Figure 112010078861184-pat00035
이고, 시공간 디코딩의 출력값인
Figure 112010078861184-pat00036
이며, 검출된 수신 신호의 행렬인
Figure 112010078861184-pat00037
이고, LED로부터 광 검출기까지의 채널 정보의 행렬인
Figure 112010078861184-pat00038
이고, 송출 신호의 행렬인
Figure 112010078861184-pat00039
이고, I n은 n×n 단위 행렬이며,
Figure 112010078861184-pat00041
는 크론세커(Kroncecker) 곱임 - 에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템. - here,
Figure 112010078861184-pat00035
, Which is the output of space-time decoding
Figure 112010078861184-pat00036
, Which is a matrix of detected received signals
Figure 112010078861184-pat00037
, Which is a matrix of channel information from the LED to the photodetector
Figure 112010078861184-pat00038
, Which is a matrix of outgoing signals
Figure 112010078861184-pat00039
I n is an n × n unit matrix,
Figure 112010078861184-pat00041
Is performed by Kroncecker multiplication. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 8 was abandoned when the registration fee was paid. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 신호 검출부는 광검출기인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.And said signal detector is a photodetector. 멀티펄스 PPM 코드를 생성하는 단계와,Generating a multipulse PPM code, 상기 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑하는 단계와,Mapping the generated multipulse PPM code to transmission data by a multipulse PPM mapping rule; 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행하는 단계와,Performing spatiotemporal encoding of the modified Alamouti type on the output of the multipulse PPM mapping unit; 상기 시공간 인코딩부로부터 출력된 신호를 송출하는 단계를Transmitting a signal output from the space-time encoding unit 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.Wireless communication method comprising a. 무선 신호를 검출하는 단계와,Detecting a wireless signal; 상기 검출된 신호를 축적하는 단계와,Accumulating the detected signal; 상기 축적된 신호에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 디코딩을 수행하는 단계와,Performing space-time decoding of a modified Alamouti type on the accumulated signal; 상기 시공간 디코딩의 결과에 대해 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행하는 단계를 Performing demapping on the result of the space-time decoding by a multipulse PPM mapping rule. 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.Wireless communication method comprising a. 송신부와 수신부를 구비하는 무선 통신 시스템에 있어서,In a wireless communication system having a transmitter and a receiver, 상기 송신부는 The transmitting unit 멀티펄스 PPM 코드를 생성하는 코드 생성부와,A code generator for generating a multipulse PPM code; 상기 코드 생성부에서 생성된 멀티펄스 PPM 코드를 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 전송 데이터에 매핑하는 멀티펄스 PPM 매핑부와,A multi-pulse PPM mapping unit for mapping the multi-pulse PPM code generated by the code generator to transmission data by a multi-pulse PPM mapping rule; 상기 멀티펄스 PPM 매핑부의 출력에 대해 수정된 알라무티 타입의 시공간 인코딩을 수행하는 시공간 인코딩부와,A space-time encoding unit that performs modified space-time encoding of the modified Alamouti type on the output of the multipulse PPM mapping unit; 상기 시공간 인코딩부로부터 출력된 신호를 송출하는 신호 송출부를 포함하고, A signal transmitter for transmitting a signal output from the space-time encoding unit, 상기 수신부는 The receiving unit 무선 신호를 검출하는 신호 검출부와,A signal detector for detecting a wireless signal, 상기 신호 검출부에서 검출된 신호를 축적하는 어큐뮬레이터와,An accumulator for accumulating the signal detected by the signal detector; 상기 어큐뮬레이터에 축적된 신호에 대해 상기 수정된 알라무티 타입의 시공간 디코딩을 수행하는 시공간 디코딩부와,A space-time decoding unit that performs space-time decoding of the modified Alamouti type on the signal accumulated in the accumulator; 상기 시공간 디코딩부의 출력에 대해 상기 멀티펄스 PPM 매핑 규칙에 의해 디매핑을 수행하는 멀티펄스 PPM 디매핑부를 포함하는 And a multipulse PPM demapping unit for demapping the output of the space-time decoding unit by the multipulse PPM mapping rule. 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.Wireless communication system, characterized in that.
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