KR101115706B1 - 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법 - Google Patents

다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101115706B1
KR101115706B1 KR1020090055911A KR20090055911A KR101115706B1 KR 101115706 B1 KR101115706 B1 KR 101115706B1 KR 1020090055911 A KR1020090055911 A KR 1020090055911A KR 20090055911 A KR20090055911 A KR 20090055911A KR 101115706 B1 KR101115706 B1 KR 101115706B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transmit antenna
antenna
singular value
transmission
partial
Prior art date
Application number
KR1020090055911A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100137722A (ko
Inventor
서석
김명순
최진규
김진업
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020090055911A priority Critical patent/KR101115706B1/ko
Publication of KR20100137722A publication Critical patent/KR20100137722A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101115706B1 publication Critical patent/KR101115706B1/ko

Links

Images

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
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
    • H04B7/0608—Antenna selection according to transmission parameters
    • 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
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0697—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using spatial multiplexing

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치는 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 생성부, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 연산부, 및 상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 선택부를 포함한다.
다중 안테나, MIMO, 선택적 안테나 송신, 특이값, 임계값, 부분 송신 안테나 집합

Description

다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMIT ANTENNA SELECTION IN MULTIPLE ANTENNAS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명의 실시예들은 다중 안테나 통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-001-01, 과제명: 이동통신 무선접속방식의 환경 적응형 자율제어 기술 연구].
다중 안테나 송신 기법은 공간 다이버시티(spatial diversity) 및 공간 다중화(spatial multiplexing)을 통하여 얻을 수 있는 여러 장점이 있지만, 다수의 알에프 체인(Radio Frequency chains)을 구현해야 하기 때문에 복잡도가 증가한다는 단점이 있다. 다중 안테나 기법의 장점을 취하면서도 상기한 단점을 극복할 수 있는 방법으로 선택적 안테나 송신 기법이 제안된 바 있다.
선택적 안테나 송신 기법은 최적인 송신 안테나를 선택하고 선택된 안테나를 주어진 알에프 체인에 할당하는 방식을 사용하기 때문에, 알에프 체인의 수를 줄여 복잡도를 낮출 수 있다. 또한, 선택적 안테나 송신 기법은 사용하지 않는 안 테나의 수만큼 다이버시티 이득을 추가로 얻을 수 있다. 선택적 안테나 송신 기법을 사용하기 위해서는 채널의 상태를 파악한 수신 장치로부터 최적의 안테나 셋(set) 정보를 피드백(feedback) 받아야 한다. 선택될 수 있는 부분 안테나 셋은
Figure 112009037934155-pat00001
이므로 수신 장치로부터 송신 장치로 전해지는 피드백 정보량은
Figure 112009037934155-pat00002
이다. 여기서,
Figure 112009037934155-pat00003
는 송신 장치에 배치된 송신 안테나의 개수이고
Figure 112009037934155-pat00004
은 선택되어 실제 전송에 사용되는 송신 안테나의 개수이다.
그런데, 기존의 선택적 안테나 송신 기법은 안테나 수 증가에 따라 최적의 부분 송신 안테나 집합을 찾기 위하여 많은 연산량을 필요로 한다. 연상량을 줄여 복잡도를 낮추기 위한 노력으로, 채널의 상호 정보(mutual information)을 이용하여 상호 정보가 작은 안테나의 채널 성분을 무시하거나 채널의 상관도를 측정하여 상관(correlation)이 높은 채널 성분을 무시하는 등의 방법으로 채널 크기를 줄임으로써 복잡도를 낮추는 방법이 제안된 바 있다.
하지만, 본 발명의 실시예들에서는 상기한 기존의 방법처럼 채널 값을 조작하여 복잡도를 낮추는 것이 아닌, 새로운 선택 알고리즘을 개발함으로써 복잡도를 개선한다.
본 발명의 일 실시예는 미리 설정된 기준(threshold) 값을 만족하는 부분 송신 안테나 집합이 발견될 때까지, 각 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산하고, 나머지 부분 송신 안테나 집합에 대해서는 그 채널의 특이값을 계산하지 않음으로써, 연산량을 줄여 복잡도를 낮출 수 있도록 하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 다중 안테나(송신 안테나들) 간의 거리가 클수록 채널 상관성이 낮을 확률이 큰 특성을 이용하여, 각 송신 안테나 간의 거리가 큰 부분 송신 안테나 집합부터 특이값 연산을 수행함으로써, 연산량을 줄여 복잡도를 낮출 수 있도록 하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치는, 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 생성부; 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 연산부; 및 상기 계 산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 선택부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치는, 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 생성부; 각 송신 안테나 간의 거리에 기초하여, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위에 따라, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 연산부; 및 상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 선택부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법은, 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 단계; 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법은, 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 단계; 각 송신 안테나 간의 거리에 기초하여, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각에 대한 우선순위를 결정하는 단계; 상기 결정된 우선순위에 따라, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준(threshold) 값을 만족하는 부분 송신 안테나 집합이 발견될 때까지, 각 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산하고, 나머지 부분 송신 안테나 집합에 대해서는 그 채널의 특이값을 계산하지 않음으로써, 연산량을 줄여 복잡도를 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 안테나(송신 안테나들) 간의 거리가 클수록 채널 상관성이 낮을 확률이 큰 특성을 이용하여, 각 송신 안테나 간의 거리가 큰 부분 송신 안테나 집합부터 특이값 연산을 수행함으로써, 연산량을 줄여 복잡도를 낮출 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치(100)는 생성부(110), 연산부(120), 선택부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
생성부(110)는 총 송신 안테나 수와 실제로 전송에 사용될 안테나 수에 따라 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성한다. 즉, 생성부(110)는 전체 송신 안테나 집합 중에서 실제 전송에 사용될 송신 안테나 개수에 따라 안테나를 조합함으로써, 모든 가능한 부분 송신 안테나 집합을 생성하고, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각에 대한 정보(예: 인덱스)를 연산부(120)에 제공할 수 있다.
예컨대, 전체 송신 안테나 집합이 [안테나 1, 2, 3, 4]이고, 이 중에서 실제 전송에 사용될 송신 안테나 개수는 2개라고 가정한다. 이러한 경우, 생성부(110)는 2개의 안테나로 가능한 모든 조합, 즉 [안테나 1, 2], [안테나 1, 3], [안테나 1, 4], [안테나 2, 3], [안테나 2, 4], [안테나 3, 4]를 상기 복수의 부분 송신 안 테나 집합으로서 생성할 수 있다.
연산부(120)는 생성부(110)로부터 상기 인덱스를 제공 받아, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값(singular value)을 계산할 수 있다. 이때, 상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값(threshold vaule)을 만족하는 경우, 연산부(120)는 상기 생성된 복수의 부분 송신 안테나 집합 중, 상기 계산이 수행되지 않은, 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값의 계산을 중지할 수 있다. 즉, 연산부(120)는 상기 계산된 특이값이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 계산된 특이값에 해당하는 부분 송신 안테나 집합의 신호 대 잡음 비(SNR)가 우수한 것으로 판단하여, 상기 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값의 계산을 중지할 수 있다. 여기서, 상기 임계값은 푸앙카레 분리(Poincare separation) 이론을 이용하여 미리 설정될 수 있다.
반면, 상기 계산된 특이값이 상기 임계값을 만족하지 않는 경우, 연산부(120)는 상기 임계값을 만족하는 특이값이 산출될 때까지, 상기 계산이 수행되지 않은, 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다. 즉, 연산부(120)는 상기 계산된 특이값이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 계산된 특이값에 해당하는 부분 송신 안테나 집합의 신호 대 잡음 비(SNR)가 우수하지 않은 것으로 판단하여, 상기 임계값보다 크거나 같은 특이값이 산출될 때까지, 상기 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계속하여 계산할 수 있다.
연산부(120)는 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 때, 상기 부분 송신 안테나 집합을 중복되지 않게 랜덤(random)하게 선택하 고, 상기 선택된 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다.
또 달리, 연산부(120)는 각 송신 안테나 간의 거리에 기초하여, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위에 따라, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다. 즉, 연산부(120)는 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 때, 각 송신 안테나 간의 거리가 먼 부분 송신 안테나 집합부터 우선적으로 그 채널의 특이값을 계산할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치는, 상기 각 송신 안테나 간의 거리에 따른 상관값을 산출하는 상관부를 더 포함할 수 있다. 즉, 연산부(120)는 상기 산출된 상관값에 기초하여 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다. 예컨대, 연산부(120)는 상기 산출된 상관값이 작은 송신 안테나들로 이루어진 부분 송신 안테나 집합부터 우선적으로 그 채널의 특이값을 계산할 수 있다. 왜냐하면, 송신 안테나 간의 거리가 멀어 다른 부분 송신 안테나 집합보다 상대적으로 채널 상관이 낮은 경우, 최소 특이값이 기준(임계값)보다 높거나 같아 선택될 확률이 높기 때문이다.
선택부(130)는 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치는, 상기 선택된 부분 송신 안테나 집합을 이용하여 송신 신호를 상기 수신 장치로 전송할 수 있다.
제어부(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치(100), 즉 생성부(110), 연산부(120), 선택부(130) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치는 미리 설정된 임계값을 만족하는 부분 송신 안테나 집합이 발견될 때까지만 계산하고, 나머지 부분 송신 안테나 집합에 대해서는 계산하지 않음으로써, 연산량을 줄여 복잡도를 낮출 수 있다. 여기서, 상기 임계값은 푸앙카레 분리 (Poincare separation) 이론을 사용하여 정할 수 있다. H p가 H corr와 단위 행렬의 곱의 결과임을 이용하고 푸앙카레 분리 이론을 사용하여 다음 수학식 1과 같은 부등식을 얻을 수 있다.
λN(H p)≤λN(H corr)
여기서, H p는 송신 안테나 중에서 실질적으로 적용되는 채널을 나타내며, p는 선택된 부분 송신 안테나 집합을 나타낸다. 또한, λN(A)는 A행렬의 N번째로 큰 특이값을 나타내고, λmin(A)는 A행렬의 최소 특이값을 나타낸다. 그러므로, λN(H p)는 λmin(H p)와 같다고 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 수학식 1의 우변에 0과 1사이의 적정한 값 α를 곱하여 α*λN(H corr)과 같은 기준(임계값)을 구할 수 있다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 λN(H corr)와 α*λN(H corr)의 관계가 형성될 수 있다. 참고로, H corr 은 실제 전체 채널을 가리키고, 다음의 수학식 2과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009037934155-pat00005
여기서,
Figure 112009037934155-pat00006
과
Figure 112009037934155-pat00007
는 각각의 크기가
Figure 112009037934155-pat00008
와
Figure 112009037934155-pat00009
인 상관 행렬이다.
본 발명의 일 실시예에서 선택하고자 하는 궁극적인 최적의 부분 송신 안테나 집합을
Figure 112009037934155-pat00010
라 하면,
Figure 112009037934155-pat00011
인 경우와
Figure 112009037934155-pat00012
인 경우의 두 가지 경우가 발생할 수 있다.
전자의 경우는 도 3에 도시된 바와 같으며, 본 발명의 일 실시예에서는, 각
Figure 112009037934155-pat00013
의 채널
Figure 112009037934155-pat00014
에 대하여 특이값
Figure 112009037934155-pat00015
을 구하여
Figure 112009037934155-pat00016
보다 크거나 같으면 그
Figure 112009037934155-pat00017
를 선택하고, 작다면 찾을 때까지 다른 부분 송신 안테나 집합에 관하여 조사할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 일 실시예에서는, 최종적으로 도 3의 빗금 표시(310)에 해당되는 특이값을 갖는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택할 수 있다.
후자의 경우는 도 4에 도시된 바와 같으며, 본 발명의 일 실시예에서는, 최 적의 부분 송신 안테나 집합
Figure 112009037934155-pat00018
를 포함한 모든
Figure 112009037934155-pat00019
에 대하여 조사하게 되며, 상기 기준(임계값)을 넘는 부분 송신 안테나 집합을 찾지 못하게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는,
Figure 112009037934155-pat00020
번의 연산과 비교를 통해서도 상기 기준을 만족시키는
Figure 112009037934155-pat00021
를 찾지 못하게 되며, 계산한
Figure 112009037934155-pat00022
개의 특이값의 최대값에 해당하는
Figure 112009037934155-pat00023
를, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는,
Figure 112009037934155-pat00024
값의 설정에 따라 상기와 같이 전자와 후자의 경우로 나뉘게 되며,
Figure 112009037934155-pat00025
가 상대적으로 작게 설정이 되어 전자의 경우가 되면 연산량이 줄어들어 복잡도가 감소하게 되지만 약간의 성능 저하를 가져올 수 있다. 반면,
Figure 112009037934155-pat00026
가 상대적으로 크게 설정이 되어 후자가 되면 복잡도는 줄어 들지 않지만 성능은 최적이 될 수 있다. 따라서,
Figure 112009037934155-pat00027
값에 따라 계산량과 성능 간의 트레이드 오프(trade-off)가 존재하므로, 본 발명의 일 실시예에서는
Figure 112009037934155-pat00028
값을 적절하게 설정할 필요가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 추가로 각 송신 안테나 간의 거리에 따른 상관을 고려하여 복잡도를 더욱 낮출 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 각 송신 안테나 간의 거리가 멀리 떨어진 부분 송신 안테나 집합부터, 각 송신 안테나 간의 거리가 최소인 부분 송신 안테나 집합까지, 순차적으로 각 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다.
이는 각 송신 안테나 사이의 거리가 멀어 다른 부분 송신 안테나 집합보다 상대적으로 채널 상관이 낮은 경우, 최소 특이값이 기준보다 높거나 같아, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택될 확률이 높기 때문이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 연산량을 더욱 줄여 복잡도를 더욱 감소시키면서 최적의 부분 송신 안테나 집합을 선택할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이,
Figure 112009037934155-pat00029
이고 3가지의 그룹으로 나뉘어져 있다고 가정한다. 여기서, 상기 각 그룹은 부분 송신 안테나 집합을 가리킨다. 이러한 경우, 본 발명의 일 실시예에서는 그룹 1(510), 그룹 2(520), 그룹 3(530) 순서로 순차적으로 각 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모의 실험을 통해 얻을 수 있는 성능과 복잡도는 각각 도 7, 도 8과 같다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모의 실험은 도 6과 같은 환경에 따른다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모의 실험을 통해 얻어진
Figure 112009037934155-pat00030
값의 변화에 따른 성능 변화를 보인 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이,
Figure 112009037934155-pat00031
가 1인 경우는 가능한 모든 부분 송신 안테나 집합에 대해 특이값을 비교해서 최적의 부분 송신 안테나 집합을 선택할 수 있다.
Figure 112009037934155-pat00032
가 0인 경우 무작위로 부분 송신 안테나 집합을 선택하기 때문에 다이버시티 이득을 전혀 얻을 수 없으며,
Figure 112009037934155-pat00033
다중 안테나 시스템의 공간 다중화 송신과 간섭 제거 수신기를 사용했을 때의 성능과 같은 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이에 비해,
Figure 112009037934155-pat00034
가 1이 아닌 경우, 즉
Figure 112009037934155-pat00035
가 0에서 1 사이의 값을 가지는 경우, 복잡도를 낮출 수 있으면서도 최적의 부분 송신 안테나 집합을 선택할 수 있는 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 비트 오류 확률 10-3일 경우의 복잡도 대비 신호 대 잡음 비 성능 간의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이,
Figure 112009037934155-pat00036
값의 크기가 작아질수록 계산량은 줄어들지만 성능은 저하되고,
Figure 112009037934155-pat00037
값의 크기가 클수록 계산량은 증가하지만 성능은 좋아짐을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 적절하게
Figure 112009037934155-pat00038
값을 선택함으로써 최소한의 계산량으로 최적의 성능을 얻을 수 있다. 또한, 각 송신 안테나 간의 거리가 멀리 떨어진 부분 송신 안테나 집합부터 조사(특이값 계산)를 함으로써 계산량을 더욱 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법은 도 1의 선택적 안테나 송신 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 단계(910)에서 상기 선택적 안테나 송신 장치는 총 송신 안테나 수와 실제로 전송에 사용될 안테나 수에 따라 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성한다. 즉, 단계(910)는 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용될 송신 안테나 개수에 따라, 송신 안테나를 조합함으로써, 모든 가능한 부분 송신 안테 나 집합을 생성할 수 있다.
다음으로, 단계(920)에서 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값(singular value)을 계산할 수 있다.
다음으로, 단계(930)에서 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 계산된 특이값과 상기 임계값을 비교하여, 상기 특이값이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 특이값이 상기 임계값을 만족하는 것으로 판단하는 반면, 상기 특이값이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 특이값이 상기 임계값을 만족하지 못하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 판단 결과, 상기 특이값이 상기 임계값을 만족하는 경우(930의 "예" 방향), 단계(940)에서 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택할 수 있다.
다음으로, 단계(950)에서 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 생성된 복수의 부분 송신 안테나 집합 중, 상기 계산이 수행되지 않은, 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값의 계산을 중지할 수 있다.
반면, 상기 판단 결과, 상기 특이값이 상기 임계값을 만족하지 않는 경우(930의 "아니오" 방향), 상기 선택적 안테나 송신 장치는 단계(920)을 수행할 수 있다. 즉, 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 임계값을 만족하는 특이값이 산출될 때까지, 상기 계산이 수행되지 않은, 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다.
한편, 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 때, 상기 부분 송신 안테나 집합을 중복되지 않게 랜덤하게 선택하고, 상기 선택된 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다.
또 달리, 상기 선택적 안테나 송신 장치는 각 송신 안테나 간의 거리에 기초하여, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위에 따라, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다. 즉, 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 때, 각 송신 안테나 간의 거리가 먼 부분 송신 안테나 집합부터 우선적으로 그 채널의 특이값을 계산할 수 있다.
이를 위해, 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 각 송신 안테나 간의 거리에 따른 상관값을 산출하고, 상기 산출된 상관값에 기초하여 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산할 수 있다. 예컨대, 상기 선택적 안테나 송신 장치는 상기 산출된 상관값이 작은 송신 안테나들로 이루어진 부분 송신 안테나 집합부터 우선적으로 그 채널의 특이값을 계산할 수 있다. 왜냐하면, 송신 안테나 간의 거리가 멀어 다른 부분 송신 안테나 집합보다 상대적으로 채널 상관이 낮은 경우, 최소 특이값이 기준(임계값)보다 높거나 같아 선택될 확률이 높기 때문이다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 임계값을 설정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 임계값과 특이값과의 비교를 통해 최적의 부분 송신 안테나 집합을 선택하는 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 각 송신 안테나 간의 거리에 따라 각 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 순차적으로 계산하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 성능과 복잡도에 관한 모의 실험의 환경의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모의 실험을 통해 얻어진
Figure 112009037934155-pat00039
값의 변화에 따른 성능 변화를 보인 도면이다.
도 8은 비트 오류 확률 10-3일 경우의 복잡도 대비 신호 대 잡음 비 성능 간의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 선택적 안테나 송신 장치
110: 생성부
120: 연산부
130: 선택부
140: 제어부

Claims (10)

  1. 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 생성부;
    상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하고, 상기 계산된 특이값이 임계값을 만족하는 경우, 상기 생성된 복수의 부분 송신 안테나 집합 중, 상기 계산이 수행되지 않은, 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값의 계산을 중지하는 연산부; 및
    상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 선택부
    를 포함하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치.
  2. 삭제
  3. 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 생성부;
    상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 연산부; 및
    상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 선택부를 포함하고,
    상기 계산된 특이값이 상기 임계값을 만족하지 않는 경우,
    상기 연산부는,
    상기 임계값을 만족하는 특이값이 산출될 때까지, 상기 계산이 수행되지 않은, 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값을 계산하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치.
  4. 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 생성부;
    상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 연산부; 및
    상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 선택부를 포함하고,
    상기 임계값은,
    푸앙카레 분리(Poincare separation) 이론을 이용하여 미리 설정되는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치.
  5. 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 생성부;
    각 송신 안테나 간의 거리에 기초하여, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각에 대한 우선순위를 결정하고, 상기 결정된 우선순위에 따라, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 연산부; 및
    상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 선택부
    를 포함하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 각 송신 안테나 간의 거리에 따른 상관 값을 산출하는 상관부
    를 더 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 산출된 상관값에 기초하여 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치.
  7. 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 단계;
    상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 생성된 복수의 부분 송신 안테나 집합 중, 상기 계산이 수행되지 않은, 나머지 부분 송신 안테나 집합의 채널에 대한 특이값의 계산을 중지하고, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 단계
    를 포함하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법.
  8. 삭제
  9. 전체 송신 안테나 집합 중 실제 전송에 사용되는 송신 안테나 개수에 따른 조합을 통해, 복수의 부분 송신 안테나 집합을 생성하는 단계;
    각 송신 안테나 간의 거리에 기초하여, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각에 대한 우선순위를 결정하는 단계;
    상기 결정된 우선순위에 따라, 상기 생성된 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 특이값이 미리 설정된 임계값을 만족하는 경우, 상기 계산된 특이값에 대응하는 부분 송신 안테나 집합을, 최적의 부분 송신 안테나 집합으로 선택하는 단계
    를 포함하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 송신 안테나 간의 거리에 따른 상관 값을 산출하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 특이값을 계산하는 단계는,
    상기 산출된 상관값에 기초하여 상기 부분 송신 안테나 집합 각각의 채널에 대한 특이값을 계산하는 단계
    를 포함하는 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 방법.
KR1020090055911A 2009-06-23 2009-06-23 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법 KR101115706B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090055911A KR101115706B1 (ko) 2009-06-23 2009-06-23 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090055911A KR101115706B1 (ko) 2009-06-23 2009-06-23 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100137722A KR20100137722A (ko) 2010-12-31
KR101115706B1 true KR101115706B1 (ko) 2012-03-06

Family

ID=43511271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090055911A KR101115706B1 (ko) 2009-06-23 2009-06-23 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101115706B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130007811A (ko) * 2011-07-11 2013-01-21 삼성전자주식회사 외부 장치와 연결된 휴대 단말기의 화면 표시 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100137722A (ko) 2010-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7689177B2 (en) Method and apparatus for transmitting/receiving feedback information and system supporting the same in a multi-user multi-antenna system
US8838162B2 (en) Power control method in cognitive radio communication, cognitive radio communication system, and radio communication device
US8359042B2 (en) Communication system and method of performing interference control using random beamforming technique
US8868117B2 (en) Method for grouping access points in high speed mobile environment and communication system using the method
KR101548536B1 (ko) 복수의 단말에서 간섭 정렬 스킴에 따라 통신하는 타겟 단말을 선택하는 네트워크 장치 및 그 방법
CN101431778B (zh) 一种多入多出模式自适应切换方法及装置
US8165235B2 (en) Interfering stream identification in wireless communication systems
US8380212B2 (en) Apparatus and method for transmission of dynamic feedback channel information in a MIMO system
US20100329371A1 (en) Multiple input multiple output (mimo) communication system for feedforwarding interference vector indicator
JP2011010305A (ja) マルチユーザ多入力多出力のためのユーザ選択の方法および装置
US7940690B2 (en) Apparatus and method for determining transmission mode in wireless communication system
KR20120062552A (ko) 통신 시스템에서의 협력 통신 방법 및 장치
EP2343837A1 (en) Channel state information feedback using a hierarchical codebook for vector quantisation
US9426668B2 (en) Method and apparatus for beamforming in wireless communication system
Ni et al. Index modulation-based non-coherent transmission in grant-free massive access
KR20100035369A (ko) 신호 전송 제어 방법 및 장치
KR101115706B1 (ko) 다중 안테나 통신 시스템의 선택적 안테나 송신 장치 및 방법
KR101022120B1 (ko) 빔포밍을 위한 가중치 행렬 결정 방법 및 장치
KR101571998B1 (ko) 릴레이 필터 결정 방법 및 릴레이
CN114189852B (zh) 毫米波隐蔽通信的下行多用户波束对准和数据传输方法
KR101300840B1 (ko) 다중 사용자 빔포밍 벡터 할당 방법 및 그 시스템
KR101320811B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 ｍｉｍｏ 송신 기술들을 전환하는 장치, 시스템 및 방법
KR101482925B1 (ko) MISO 브로드캐스트 채널에서의 k-정규성을 기반으로 하는 제로포싱 빔포밍 장치 및 방법
JP2008035257A (ja) 無線通信システムにおけるスケジューリング方法，装置及び制御プログラム
KR101719059B1 (ko) 빔 공간 다중 안테나 시스템에 기반한 빔 변복조 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150126

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160127

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee