KR102002497B1 - Multiple Antenna Communication Systems using Space-Time Line Code - Google Patents

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KR102002497B1 KR1020170175465A KR20170175465A KR102002497B1 KR 102002497 B1 KR102002497 B1 KR 102002497B1 KR 1020170175465 A KR1020170175465 A KR 1020170175465A KR 20170175465 A KR20170175465 A KR 20170175465A KR 102002497 B1 KR102002497 B1 KR 102002497B1
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Abstract

시공간 부호화를 이용한 다중 안테나 통신 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치는, 무선 신호를 송수신하는 복수의 안테나, 송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 처리하여 서로 다른 시간에 송신하기 위한 복수의 부호화 신호를 출력하는 STLC(Space-Time Line Code) 인코더, STLC 디코딩으로 제거되는 인공잡음 신호를 생성하는 인공잡음 신호 생성기, 상기 부호화 신호와 상기 인공잡음 신호에 전력을 할당하여 송신신호를 생성하고, 상기 송신신호를 상기 복수의 안테나를 통해 순차적으로 전송되도록 하는 전력 할당 처리기를 포함한다. A multi-antenna communication system using space-time coding is disclosed. A transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of antennas for transmitting and receiving radio signals, a Space-Time (STLC) system for processing a transmission symbol in a space-time linear coding scheme and outputting a plurality of coded signals for transmission at different times, An artificial noise signal generator for generating an artificial noise signal to be removed by STLC decoding, and a transmitter for generating a transmission signal by allocating power to the coded signal and the artificial noise signal, and transmitting the transmission signal through the plurality of antennas And a power allocation processor for sequentially transmitting the power control signal.

Description

시공간 부호화를 이용한 다중 안테나 통신 시스템{Multiple Antenna Communication Systems using Space-Time Line Code}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a multi-antenna communication system using space-time coding,

본 발명은 시공간 부호화를 이용한 다중 안테나 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 하향링크 채널을 이용해서 기지국에서 인증 단말로 보안 정보를 전송하는 경우 시공간 부호화 기법을 적용하여 물리계층 보안 전송률을 높일 수 있는 다중 안테나 통신 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-antenna communication system and method using space-time coding. In particular, when transmitting security information from a base station to an authentication terminal using a downlink channel, a space- To an antenna communication system.

기지국과 단말간에 무선으로 정보를 주고받는 경우 송신 신호가 수신기 이외의 다른 지역으로 전달되므로 비인증 단말에 의한 도청 등 보안 위협이 항상 존재한다. 특히, 최근 무선 인터넷을 지원하는 스마트 기기의 급속한 증가에 따라 모바일 뱅킹, 전자 결제, 원격 의료, 이메일을 통한 보안 문서 전송 등 고도의 보안이 요구되는 모바일 서비스 수요가 급증하고 있다. 현재는 보안 유지를 위해 상위 응용 계층에 암호화 기술을 적용한 인증, 암호화/해독 방식이 사용되고 있지만, 최근에는 다중 안테나를 이용하는 경우 무선 채널의 물리적인 특성을 이용하여 도청 방지 및 간섭 방지를 수행하는 물리계층 보안 전송 기법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 최근 표준화가 진행되고 있는 5세대 이동통신 시스템과 차세대 무선랜에서 보안 및 사생활 보호를 위한 물리계층 보안 통신 기법이 강조되고 있다.In the case of exchanging information wirelessly between a base station and a terminal, since a transmission signal is transmitted to a region other than a receiver, there is always a security threat such as an unauthorized terminal. In particular, with the recent rapid increase of smart devices supporting wireless Internet, demand for highly secure mobile services such as mobile banking, electronic settlement, telemedicine, and secure document transmission through e-mail is increasing rapidly. Currently, authentication and encryption / decryption methods using encryption technology are applied to higher application layers to maintain security. However, recently, when using multiple antennas, physical layer Security transmission techniques are actively being studied. Especially, the 5th generation mobile communication system, which is being standardized recently, and the physical layer security communication technique for security and privacy protection are emphasized in the next generation wireless LAN.

특정 무선 통신 시스템의 물리계층 보안 수준을 측정하기 위해 기지국과 인증 단말간의 채널 용량(CB)에서 기지국과 비인증 단말간의 채널 용량(CE)를 뺀 값을 보안 전송 용량 (Secrecy Capacity; Cs = CB-CE)으로 정의한다. 기존 물리계층 보안에 대한 연구는 다양한 채널 환경과 기지국, 인증 단말, 비인증 단말에서의 채널 정보 보유 정도에 따른 이론적인 전송 용량 분석 위주로 진행되어 왔다. 예를 들면 기지국, 인증 단말, 비인증 단말에서 모든 상호 기기간의 채널 정보를 알고 모든 기기가 다중 안테나를 사용하는 경우 보안 더티 페이퍼(secrecy dirty paper) 부호화 기법을 적용하면 최적의 보안 전송률을 얻을 수 있다.A value obtained by subtracting the channel capacity (C E ) between the base station and the non-authentication terminal from the channel capacity (C B ) between the base station and the authentication terminal in order to measure the physical layer security level of the specific wireless communication system is defined as Secrecy Capacity B- C E ). Existing physical layer security research has been focused on the theoretical transmission capacity analysis according to the degree of channel information retention in various channel environments, base stations, authentication terminals, and unauthorized terminals. For example, when a base station, an authentication terminal, and an unauthorized terminal know channel information between all the mutual devices and all devices use multiple antennas, an optimal secure transmission rate can be obtained by applying a security dirty paper coding technique.

일반적인 무선 통신 시스템의 경우 기지국과 인증 단말간에는 하향링크 및 상향링크를 통해 신호 전송이 지속적으로 이루어지므로 기지국과 단말간의 하향링크 및 상향링크 채널 정보는 쉽게 추정할 수 있다. 반면에 도청을 목적으로 하는 비인증 단말의 경우 자신의 존재 여부를 주변 기지국과 인증 단말에 숨기기 위해 통상적으로 주변 기기의 신호를 수신하여 정보를 취득하는 동작만을 수행하고 신호를 송신하지는 않는다. 따라서 기지국과 인증 단말에서 기지국과 비인증 단말, 혹은 인증 단말과 비인증 단말간의 채널 정보를 추정하기가 매우 어렵다. 따라서 보안 전송률에 대한 기존 연구 중 비인증 단말에 대한 채널 정보를 안다는 가정하에 수행된 결과는 실제 통신시스템에 적용할 수 없다. In a typical wireless communication system, since signal transmission is continuously performed between the base station and the authentication terminal through the downlink and the uplink, the downlink and uplink channel information between the base station and the terminal can be easily estimated. On the other hand, in the case of an unauthorized terminal for the purpose of eavesdropping, in order to conceal the existence of the eavesdropper in the neighboring base station and the authentication terminal, the terminal normally does not perform the operation of receiving the signal of the peripheral device to acquire information and transmitting the signal. Therefore, it is very difficult to estimate the channel information between the base station and the authentication terminal between the base station and the non-authentication terminal or between the authentication terminal and the non-authentication terminal. Therefore, it is not possible to apply the result obtained under the assumption of knowing the channel information of the non-authentication terminal among the existing studies on the security transfer rate to the actual communication system.

따라서, 기지국과 인증 단말에서 비인증 단말에 대한 채널 정보를 모르는 상태에서 보안 전송 용량을 증대시킬 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. Therefore, it is required to develop a technology capable of increasing the security transmission capacity in a state in which the base station and the authentication terminal do not know the channel information about the non-authentication terminal.

이에 관련하여, 발명의 명칭이 " UW(unique-word)를 사용하는 시공간 블록 부호화 기반의 송수신 장치 및 방법"인 한국등록특허 제10-1275851호가 존재한다.In this connection, Korean Patent No. 10-1275851 entitled " Transmitting / Receiving Device and Method Based on Space-Time Block Coding Using UW (unique-word) "

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하향링크 채널을 이용해서 기지국에서 인증 단말로 보안 정보를 전송하는 경우 시공간 부호화 기법을 적용하여 물리계층 보안 전송률을 높일 수 있는 시공간 부호화를 이용한 다중 안테나 통신 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention is directed to a multi-antenna communication system and method using space-time coding that can increase a physical layer security rate by applying a space-time coding scheme when security information is transmitted from a base station to an authentication terminal using a downlink channel .

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 송신장치는, 무선 신호를 송수신하는 복수의 안테나, 송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 처리하여 서로 다른 시간에 송신하기 위한 복수의 부호화 신호를 출력하는 STLC(Space-Time Line Code) 인코더, STLC 디코딩으로 제거되는 인공잡음 신호를 생성하는 인공잡음 신호 생성기, 상기 부호화 신호와 상기 인공잡음 신호에 전력을 할당하여 송신신호를 생성하고, 상기 송신신호를 상기 복수의 안테나를 통해 순차적으로 전송되도록 하는 전력 할당 처리기를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission apparatus including a plurality of antennas for transmitting and receiving radio signals, a plurality of transmission antennas for processing transmission symbols in a space-time linear coding scheme, An artificial noise signal generator for generating an artificial noise signal to be removed by STLC decoding, a transmission signal generator for generating a transmission signal by allocating power to the encoding signal and the artificial noise signal, To be transmitted sequentially through the plurality of antennas.

바람직하게는, 상기 STLC 인코더는, 입력 데이터를 소정의 변조 방식으로 변조하여 송신 심볼을 출력하는 변조부, 상기 송신 심볼을 시공간 블록 코딩 방식으로 부호화하는 시공간 부호화부, 상기 부호화된 신호에 채널 정보를 적용하여 부호화 신호를 생성하는 채널 연산부를 포함한다. Preferably, the STLC encoder includes: a modulator for modulating input data with a predetermined modulation scheme to output a transmission symbol; a space-time coding unit for coding the transmission symbol in a space-time block coding scheme; And generates a coded signal.

바람직하게는, 상기 부호화 신호는 아래 수학식의 신호일 수 있다. Preferably, the encoded signal may be a signal of the following equation.

[수학식 ] [Mathematical Expression]

Figure 112017126722901-pat00001
Figure 112017126722901-pat00001

여기서, S는 부호화된 신호로

Figure 112017126722901-pat00002
이고, H는 채널정보를 포함한 행렬, H H 는 행렬 H의 conjugate transpose를 나타냄.Here, S is a coded signal
Figure 112017126722901-pat00002
H denotes a matrix including channel information, and H H denotes a conjugate transpose of matrix H.

바람직하게는, 상기 인공잡음 신호 생성기는, 상기 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상, 상기 복수의 안테나의 개수의 1/2 이하의 개수에 해당하는 안테나를 선택하는 안테나 선택부, 상기 선택된 안테나들을 적어도 둘 이상의 안테나가 포함되도록 그룹핑하여 적어도 하나 이상의 그룹을 생성하는 그룹핑부, 상기 생성된 각 그룹별로 채널정보와 복소 잡음을 이용하여 인공잡음을 각각 생성하는 인공잡음 생성부, 상기 그룹별 인공잡음을 조합하여 인공잡음 신호를 생성하는 인공잡음 신호 생성부를 포함할 수 있다. Preferably, the artificial noise signal generator includes an antenna selector for selecting at least one of the plurality of antennas, an antenna corresponding to a number equal to or less than a half of the number of the plurality of antennas, And an artificial noise generator for generating artificial noise using the channel information and the complex noise for each of the generated groups, the artificial noise generator for each group, And an artificial noise signal generator for generating an artificial noise signal.

바람직하게는, 상기 인공잡음 신호는 STLC 디코딩으로 제거되도록 아래 수학식의 조건을 만족해야 한다. Preferably, the artificial noise signal should satisfy the following equation so as to be removed by STLC decoding.

[수학식][Mathematical Expression]

Figure 112017126722901-pat00003
Figure 112017126722901-pat00003

여기서, a t ,m 은 인공잡음 신호 행렬(A)의 (t,m)번째 원소, h n , m H의 (n,m)번째 원소이고, m번째 송신안테나와 인증 장치의 n번째 수신안테나 사이의 채널 이득임.Here, a t , m is the (t, m) th element of the artificial noise signal matrix A , h n , m is the (n, m) th element of H , Channel gain between antennas.

바람직하게는, 상기 인공잡음 신호는 아래 수학식의 신호일 수 있다. Preferably, the artificial noise signal may be a signal of the following equation.

[수학식]  [Mathematical Expression]

Figure 112017126722901-pat00004
Figure 112017126722901-pat00004

여기서, h m 은 주 채널 H의 m번째 열벡터,

Figure 112017126722901-pat00005
,
Figure 112017126722901-pat00006
은 벡터 h m 의 norm, z n 은 랜덤하게 생성된 복소 잡음(Complex Noise)을 의미함.Here, h m is an m-th column vector of the main channel H ,
Figure 112017126722901-pat00005
,
Figure 112017126722901-pat00006
Denotes the norm of the vector h m , and z n denotes the random noise (Complex Noise) randomly generated.

바람직하게는, 상기 전력 할당 처리기는, 인증된 수신장치와 비인증된 수신장치의 전송률 차이인 보안 전송률이 최대가 되는 전력 할당 비율을 그리드 서치(grid search)를 이용하여 찾고, 전체 송신 전력 중 상기 부호화 신호에 상기 전력 할당 비율에 해당하는 전력을 할당하며, 나머지 전력을 인공잡음 신호에 할당하고, 상기 전력이 할당된 송신신호와 인공잡음 신호를 결합하여 송신신호를 생성할 수 있다. Preferably, the power allocation processor finds a power allocation ratio, which is a difference in data rate between an authenticated receiver and an unauthorized receiver, to a maximum using a grid search, A power corresponding to the power allocation ratio may be allocated to the signal, a remaining power may be allocated to the artificial noise signal, and a transmission signal may be generated by combining the transmission signal and the artificial noise signal.

바람직하게는, 상기 송신신호는 아래 수학식의 신호일 수 있다. Preferably, the transmission signal may be a signal of the following equation.

[수학식] [Mathematical Expression]

Figure 112017126722901-pat00007
Figure 112017126722901-pat00007

여기서, X는 송신장치가 송신하는 신호 행렬이고, S는 부호화 신호, p는 전력 할당 비율, A는 인공잡음신호,

Figure 112017126722901-pat00008
임.Here, X is a signal matrix transmitted by the transmitting apparatus, S is a coded signal, p is a power allocation ratio, A is an artificial noise signal,
Figure 112017126722901-pat00008
being.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 수신장치는, 복수의 안테나, 상기 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 벡터로 변환하는 벡터 변환부, blind SNR(Signal-to-Noise Ratio) 추정 기법을 이용하여 상기 수신된 신호에 포함된 채널 이득(

Figure 112017126722901-pat00009
)을 간접적으로 추정하는 채널 이득 추정부, 상기 변환된 벡터에 상기 추정된 채널 이득을 적용하여 송신 심볼을 추정하는 스케일링부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a receiving apparatus including a plurality of antennas, a vector converting unit converting a signal received through the plurality of antennas into a vector, a blind SNR (signal-to-noise ratio ) Estimating scheme to estimate the channel gain < RTI ID = 0.0 >
Figure 112017126722901-pat00009
), And a scaling unit for estimating a transmission symbol by applying the estimated channel gain to the transformed vector.

바람직하게는, 채널에 대한 CSI 없이 송신 심볼을 복조하기 위해, 상기 벡터 변환부에서 벡터로 변환된 신호를 변형하는 벡터 조작부를 더 포함할 수 있다. Preferably, the apparatus may further include a vector operation unit for transforming the signal converted into a vector in the vector conversion unit to demodulate the transmission symbol without CSI for the channel.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 시공간 부호화를 이용한 다중 안테나 통신 시스템은, 복수의 안테나가 구비되며, 송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 부호화하고, 상기 부호화된 신호에 채널 정보를 적용하여 부호화 신호를 생성하며, 상기 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 인공잡음 신호를 생성하고, 상기 부호화 신호와 상기 인공잡음 신호를 결합하여 상기 복수의 안테나를 통해 송신하는 송신장치, 구비된 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 벡터로 변환하고, 비동기식 검출 기법을 이용하여 상기 벡터로 변환된 신호에서 송신 심볼을 복조하는 수신장치를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-antenna communication system using space-time coding according to an exemplary embodiment of the present invention, which includes a plurality of antennas, encodes transmission symbols in a space-time linear coding scheme, A transmitting device for generating an encoded signal by selecting at least one antenna among the plurality of antennas to generate an artificial noise signal and combining the encoded signal and the artificial noise signal and transmitting the combined signal through the plurality of antennas, And a receiving apparatus for converting a signal received through the plurality of antennas provided into a vector and demodulating a transmission symbol in the signal converted into the vector using an asynchronous detection technique.

바람직하게는, 상기 수신장치는, blind SNR(Signal-to-Noise Ratio) 추정 기법을 이용하여 상기 수신된 신호에 포함된 채널 이득을 간접적으로 추정하고, 상기 변환된 벡터에 상기 추정된 채널 이득을 적용하여 송신 심볼을 추정할 수 있다.Preferably, the receiver indirectly estimates a channel gain included in the received signal using a blind SNR (Signal-to-Noise Ratio) estimation technique, and outputs the estimated channel gain to the transformed vector To estimate a transmission symbol.

본 발명에 따르면, 기지국에서는 주 채널 정보(H)를 알고 있고, 인증 단말과 비인증 단말에서는 H를 모르는 경우 STLC 부호화 기법과 인공잡음 전송 기법을 결합하여 신호를 송신함으로써, 인증 단말의 데이터 전송률을 극대화하면서 비인증 단말의 전송률을 최소화할 수 있다.According to the present invention, when the base station knows the main channel information ( H) , and when the authentication terminal and the non-authentication terminal do not know H , the signal is transmitted by combining the STLC coding technique and the artificial noise transmission technique, thereby maximizing the data transmission rate The transmission rate of the unauthorized terminal can be minimized.

또한, 본 발명에 따르면, 최근 표준화가 진행중인 5세대 이동통신과 차세대 무선랜의 경우 물리계층 보안이 매우 중요하게 고려되고 있는데, 이런 차세대 무선 통신시스템의 물리계층 보안을 강화할 수 있다.According to the present invention, physical layer security is considered to be very important in the case of the fifth generation mobile communication and the next generation wireless LAN, which are being standardized recently, and the physical layer security of the next generation wireless communication system can be enhanced.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood to those of ordinary skill in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템의 송수신 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향링크 채널을 이용하여 보안 정보를 송신하는 송신장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 STLC 인코더를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 인공잡음 신호 생성기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 신호를 복조하는 수신장치를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram for explaining a transmission / reception relationship of a MIMO system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a transmission apparatus for transmitting security information using a downlink channel according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram for explaining the STLC encoder shown in FIG.
4 is a block diagram for explaining an artificial noise signal generator shown in FIG.
5 is a view for explaining a receiving apparatus for demodulating a transmission signal according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템의 송수신 관계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a transmission / reception relationship of a MIMO system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템은 복수개의 안테나를 가지는 송신장치(100), 복수개의 안테나를 가지는 수신장치(200)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a MIMO system according to an embodiment of the present invention includes a transmitter 100 having a plurality of antennas, and a receiver 200 having a plurality of antennas.

송신장치(100)는 송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식(STLC)으로 부호화하고, 부호화된 신호에 채널 정보(H)를 적용하여 송신 신호를 생성하며, 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 인공잡음 신호를 생성하고, 송신 신호와 인공잡음 신호에 결합하여 복수의 안테나를 통해 송신한다. STLC는 채널정보없이 수신장치에서 비동기 검출을 가능하게하고 완전한 공간 다이버시티를 달성한다. 인공잡음은 수신장치에서 STLC 디코딩 후에 제거될 수 있다. 즉, 인공잡음은 인증단말에 대해 투명하지만, 비인증 단말의 수신신호를 간섭으로서 유지한다.The transmitting apparatus 100 encodes a transmission symbol using a space-time linear coding (STLC) scheme, applies channel information H to the coded signal to generate a transmission signal, selects at least one antenna among a plurality of antennas, Generates a noise signal, combines it with a transmission signal and an artificial noise signal, and transmits through a plurality of antennas. The STLC enables asynchronous detection at the receiving device without channel information and achieves complete spatial diversity. Artificial noise may be removed after STLC decoding at the receiving device. That is, the artificial noise is transparent to the authentication terminal, but keeps the reception signal of the non-authentication terminal as interference.

이러한 송신장치(100)는 예컨대, 기지국일 수 있다. The transmitting apparatus 100 may be, for example, a base station.

수신장치(200)는 구비된 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 벡터로 변환하고, 벡터로 변환된 신호를 비동기식 검출 기법을 이용하여 송신 심볼을 복조한다. 이러한 수신장치(200)는 NB개의 안테나를 가진 인증 단말(210), NE개의 안테나를 가진 비인증 단말(220)을 포함한다. 송신장치(100)와 인증단말(210)간은 인증단말 채널(H)를 통해 신호를 송수신하고, 송신장치(100)와 비인증 단말(220)은 비인증단말 채널(G)를 통해 신호를 수신/도청한다.The receiving apparatus 200 converts a signal received through a plurality of antennas provided therein to a vector, and demodulates the signal converted into a vector by using an asynchronous detection technique. The receiving apparatus 200 includes an authentication terminal 210 having N B antennas and an unauthenticated terminal 220 having N E antennas. The transmitting apparatus 100 and the authentication terminal 210 send and receive signals through the authentication terminal channel H and the transmission apparatus 100 and the unauthenticated terminal 220 receive and transmit signals through the unauthorized terminal channel G. [ I will tap.

한편, 본 발명은 하향링크로 신호를 전송하는 다중 안테나 통신 시스템에 관한 것으로, 이하에서는 H는 NB×M 하향링크 주 채널(Main Channel)을 나타내는 행렬, G는 NE×M 하향링크 도청 채널(Eavesdropper Channel)을 나타내는 행렬로 한정하여 설명하기로 한다. 따라서, 인증 단말(210)은 하향링크 주채널을 통해 기지국(100)으로부터 신호를 수신하고, 비인증 단말(220)은 하향링크 도청 채널을 통해 기지국(100)으로부터 신호를 수신한다. The present invention relates to a multi-antenna communication system for transmitting a downlink signal, wherein H denotes a matrix representing an N B × M downlink main channel, G denotes a N E × M downlink (Eavesdropper Channel). Accordingly, the authentication terminal 210 receives a signal from the base station 100 via the downlink main channel, and the non-authentication terminal 220 receives a signal from the base station 100 through the downlink channel.

기지국 전송 범위내에는 다수의 인증 단말(210)과 다수의 비인증 단말(220)이 공존하나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 인증 단말(210)과 비인증 단말(220)이 각 1대씩 존재한다고 가정하여 설명하기로 한다. 또한, 본 발명에서는 하향링크 전송시 보안 강화를 위해 기지국(100)에서만 주 채널 H를 알고 있고, 인증 단말(210)에서는 채널 정보 H를 모르는 것으로 가정한다. 또한, 비인증 단말(220)에서는 신호를 송신하지 않으므로 도청 채널 G는 기지국(100)과 인증 단말(210) 모두 모르는 것으로 가정한다. 인증 단말(210)에서는 주 채널 H를 추정할 필요가 없으므로 기지국(100)에서는 하향링크로 채널 추정을 위한 파일럿 혹은 훈련 심볼을 전송하지 않고, 인증 단말(210)에서는 H에 대한 정보가 없으므로 비동기식 검출(Noncoherent Detection) 기법을 사용하여 송신 신호를 복조한다. 그리고 기지국(100)이 채널 추정을 위한 파일럿 혹은 훈련 심볼을 전송하지 않으므로 비인증 단말(220)에서도 자신의 채널 정보 G를 추정할 수 없고, 기지국에서 수신된 신호에서 보안 정보를 복조하기 위해 비동기식 검출 방식을 사용해야 한다.A plurality of authentication terminals 210 and a plurality of unauthenticated terminals 220 coexist within the base station transmission range. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that one authentication terminal 210 and one unauthenticated terminal 220 exist I will explain. Also, in the present invention, it is assumed that the base station 100 only knows the main channel H and the authentication terminal 210 does not know the channel information H in order to enhance security in the downlink transmission. In addition, since the unauthenticated terminal 220 does not transmit a signal, it is assumed that the wired channel G does not know both the base station 100 and the authentication terminal 210. Since the authentication terminal 210 does not need to estimate the main channel H , the base station 100 does not transmit a pilot or training symbol for downlink channel estimation and the authentication terminal 210 does not have information on H , (Noncoherent Detection) technique is used to demodulate the transmitted signal. Since the base station 100 does not transmit a pilot or training symbol for channel estimation, the non-authentication terminal 220 can not estimate its own channel information G. In order to demodulate the security information in the signal received at the base station, Should be used.

본 발명은 채널 정보 H를 사용하는 새로운 시공간 부호화 기법을 사용하여, 비동기식 검출 기법을 사용하는 인증 단말(210)의 데이터 전송률을 최대로 하고, 비동기식 검출 기법을 사용하는 비인증 단말(220)에서는 복조가 거의 불가능하여 전송률이 매우 낮아지도록 한다.The present invention maximizes the data rate of the authentication terminal 210 using the asynchronous detection technique using the new space-time coding technique using the channel information H , and in the unauthorized terminal 220 using the asynchronous detection technique, So that the transmission rate is very low.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향링크 채널을 이용하여 보안 정보를 송신하는 송신장치를 설명하기 위한 도면, 도 3은 도 2에 도시된 STLC 인코더를 설명하기 위한 블록도, 도 4는 도 2에 도시된 인공잡음 신호 생성기를 설명하기 위한 블록도이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates generally to a STLC encoder, and more particularly, 2 is a block diagram for explaining an artificial noise signal generator shown in FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하향링크 채널을 이용하여 보안 정보를 송신하는 송신장치(100)는 복수의 안테나(미도시), STLC 인코더(110), 인공잡음 신호 생성기(120), 전력 할당 처리기(130)를 포함한다.2, a transmitter 100 for transmitting security information using a downlink channel according to an embodiment of the present invention includes a plurality of antennas (not shown), an STLC encoder 110, an artificial noise signal generator 120, and a power allocation processor 130.

STLC 인코더(110)는 송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 부호화하여 부호화 신호를 생성한다. 즉, STLC 인코더(110)는 채널 정보 H를 사용하는 시공간 부호화 기법인 STLC(Space-Time Line Code)를 이용하여 송신 심볼을 부호화한다. The STLC encoder 110 encodes transmission symbols in a space-time linear coding scheme to generate a coded signal. That is, the STLC encoder 110 encodes a transmission symbol using Space-Time Line Code (STLC), which is a space-time coding scheme using channel information H.

STLC 전송 방식은 인증 단말의 안테나 수가 3이상인 경우도 가능하나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 인증 단말의 안테나 수를 2(NB=2)로 가정하여 설명하기로 한다. STLC transmission method will be described on the assumption that one could also possible if the number of antennas of the authentication terminal 3 or more, the antenna of the authentication terminal for convenience of explanation hereinafter as 2 (N B = 2).

STLC 인코더(110)는 인증단말의 안테나 수가 2이고, 안테나에서 신호 전송 간격이 T인 경우, 심볼을 두 개씩 분할해서 2T의 시간 동안 순차적으로 전송한다. 즉, STLC가 사용될 때, 전송 심볼은 2개의 연속적인 시간 간격 동안 부호화된다.When the number of antennas of the authentication terminal is 2 and the signal transmission interval is T, the STLC encoder 110 divides the symbols into two and sequentially transmits them for a time of 2T. That is, when STLC is used, the transmission symbols are encoded for two consecutive time intervals.

이러한 STLC 인코더(110)는 변조부(112, Modulation), 시공간 부호화부(114, Space-Time Block Coding), 채널 연산부(116, Multiplication with Channel)를 포함한다. The STLC encoder 110 includes a modulation unit 112, a space-time coding unit 114, and a multiplication with channel.

변조부(112)는 입력 데이터를 소정의 변조 방식으로 변조하여 송신 심볼을 출력한다. 있다. 이때, 부호화 데이터에 대한 변조 방식으로는 예컨대, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), PSK(PhaseShift Keying) 등과 같은 다양한 변조 방식들 중 어느 하나가 적용될 수 있다.The modulator 112 modulates the input data by a predetermined modulation scheme and outputs a transmission symbol. have. Various modulation methods such as Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Quadrature Amplitude Modulation (QAM), Pulse Amplitude Modulation (PAM), and Phase Shift Keying (PSK) Any of the modulation schemes can be applied.

시공간 부호화부(114)는 변조부(112)에서 변조된 송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 부호화한다. 즉, 시공간 부호화부(114)가 변조된 2개의 송신 심볼 s1과 s2에 STLC를 적용하여 시공간 부호화를 수행하면, 아래 표 1과 같은 심볼을 출력한다.The space-time coding unit 114 codes the transmission symbols modulated by the modulation unit 112 in a space-time linear coding scheme. That is, when the space-time coding unit 114 performs space-time coding by applying STLC to the two transmission symbols s 1 and s 2 modulated, the space-time coding unit 114 outputs symbols shown in Table 1 below.

Figure 112017126722901-pat00010
Figure 112017126722901-pat00010

구체적으로 시공간 부호화부(114)는 2개의 송신 데이터(s1, s2)를 각각 t 시점과 t+T 시점에서 시공간 라인 코드 방식으로 인코딩한다. 그러면, 2개의 데이터 신호(s1, s2)는 t 시점에서는 신호 성분(s1, s2)으로 생성된다. 그리고 2개의 데이터 신호(s1, s2)는 t+T 시점에서는 신호 성분(-s2*, s1*)으로 인코딩될 수 있다. Specifically, the space-time coding unit 114 encodes the two transmission data s1 and s2 in a time-space line coding scheme at time t and time t + T, respectively. Then, the two data signals s1 and s2 are generated as the signal components s1 and s2 at time t. Then, the two data signals s1 and s2 can be encoded into the signal components (-s2 *, s1 *) at time t + T.

따라서, 시공간 부호화부(114)는

Figure 112017126722901-pat00011
를 생성한다. Therefore, the space-time coding unit 114
Figure 112017126722901-pat00011
.

채널 연산부(116)는 시공간 부호화부(114)에서 부호화된 신호에 채널 정보를 적용하여 부호화 신호를 생성한다. 즉, 채널 연산부(116)는 시공간 부호화부(114)에서 부호화된 신호(S)에 채널정보(H H )를 곱하여 수학식 1과 같은 부호화 신호를 생성한다. 이때, 부호화 신호는 행렬형태의 신호일 수 있고, 채널정보 H에 따라 부호화된 행렬 X의 값이 변경된다.The channel operation unit 116 applies channel information to the signal encoded by the space-time encoding unit 114 to generate a coded signal. That is, the channel operation unit 116 multiplies the signal S encoded by the space-time encoding unit 114 by the channel information H H to generate a coded signal as shown in Equation (1). At this time, the encoded signal may be a matrix-shaped signal, and the value of the matrix X encoded according to the channel information H is changed.

즉, 채널 연산부(116)는 M개의 기지국 안테나를 통해 송신되는 M*2 부호화 행렬 X 를 생성한다. 부호화 행렬 X는 아래 기재된 수학식 1와 같다. That is, the channel operation unit 116 generates an M * 2 encoding matrix X to be transmitted through M base station antennas. The encoding matrix X is represented by Equation 1 below.

Figure 112017126722901-pat00012
Figure 112017126722901-pat00012

여기서, S는 부호화된 신호로

Figure 112017126722901-pat00013
이고, Alamouti 부호 기반 시공간 블록 부호화 행렬을 나타내며,
Figure 112017126722901-pat00014
Figure 112017126722901-pat00015
-의 complex conjugation이다. H는 채널정보를 포함한 행렬, H H 는 행렬 H의 conjugate transpose를 나타낸다. 종래 시공간 부호화 기법에서는 행렬 S를 송신 안테나를 통해 전송하므로 송신장치에서 채널정보 H를 사용하지 않는다. 반면에 수학식 1로 표현된 STLC 부호화 기법에서는 H H 이 곱해지므로, 채널 정보 H에 따라 부호화된 행렬 X의 값이 변경된다. 이때 행렬 X의 (m,t)번째 원소 x m ,t 는 시간 t에서 m번째 송신안테나를 통해 전송되는 부호화 심볼을 나타낸다.Here, S is a coded signal
Figure 112017126722901-pat00013
Denotes an Alamouti code-based space-time block coding matrix,
Figure 112017126722901-pat00014
The
Figure 112017126722901-pat00015
- is a complex conjugation of. H denotes a matrix including channel information, and H H denotes a conjugate transpose of a matrix H. In the conventional space-time coding scheme, since the matrix S is transmitted through the transmission antenna, the channel information H is not used in the transmitting apparatus. On the other hand, in the STLC coding technique expressed by Equation (1), H H is multiplied, so that the value of the matrix X encoded according to the channel information H is changed. At this time, the (m, t) th element x m , t of the matrix X at time t denotes an encoded symbol transmitted through an m < th > transmit antenna.

구체적으로, t시점의 신호 성분(s1, s2)은 이어서 채널 연산부(116)에서 송신 안테나들(TxAnt.0 ~ TxAnt.N-1) 각각으로 할당되기 위한 성분으로 나누어진다. 즉, 신호 성분(s1, s2)은 송신 안테나들(TxAnt.0 ~ TxAnt.N-1) 각각에 대응하는 성분으로 나누어지고, 신호 성분(s1, s2)은 채널정보의 복소공액(Complex Conjugate) 성분들과 곱해진다. 추정된 채널 응답의 복소 공액값과 곱해진 신호 성분(s1, s2)은 다시 각각의 송신 안테나별로 결합된다. Specifically, the signal components s1 and s2 at time t are divided into components to be allocated to the respective transmit antennas TxAnt.0 to TxAnt.N-1 in the channel operation unit 116. [ That is, the signal components s1 and s2 are divided into components corresponding to the respective transmit antennas TxAnt.0 through TxAnt.N-1, and the signal components s1 and s2 are complex conjugates of channel information, Multiplied by the components. The signal components s1 and s2 multiplied by the complex conjugate of the estimated channel response are again combined for each transmit antenna.

안테나별로 결합된 신호 성분들은 정규화 연산을 통해서 송신 전력을 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 과정에서 t 시점에 각각의 송신 안테나들을 통해서 송신되는 신호들은 수학식 1과 같다. 즉, 시점 t에서 송신 안테나들(TxAnt.0~TxAnt.N-1)로 송신 신호들(ν0, ν1, …, νN-1)가 제공된다. The combined signal components for each antenna can be kept constant in transmission power through a normalization operation. In this process, the signals transmitted through the respective transmit antennas at time t are expressed by Equation (1). That is, at time t, transmission signals (? 0,? 1, ...,? N-1) are provided to the transmission antennas (TxAnt.0 to TxAnt.N-1).

인공 잡음 생성기(120)는 인증 단말에서는 완전히 제거되고, 비인증 단말에서는 잡음 신호로 작용하는 인공잡음 신호를 생성한다.The artificial noise generator 120 generates an artificial noise signal that is completely canceled in the authentication terminal and acts as a noise signal in the unauthorized terminal.

기지국에서 부호화 신호와 인공잡음신호가 결합된 신호를 전송하는 경우 인증 단말에서는 STLC 부호화된 신호 성분과 인공잡음 신호 성분을 동시에 수신하게 된다. 이때 인증 단말의 데이터 전송률이 인공잡음의 영향을 받지 않도록 하기 위해서는 채널을 통과한 인공잡음 신호가 인증 단말을 통과했을 때 완전히 제거되어야 한다. 인증 단말에서 인공잡음이 완전히 제거되기 위한 조건을 수식으로 아래 기재된 수학식 2와 같다.When the base station transmits a combined signal of the coded signal and the artificial noise signal, the authentication terminal simultaneously receives the STLC coded signal component and the artificial noise signal component. At this time, in order to prevent the data rate of the authentication terminal from being affected by the artificial noise, the artificial noise signal passing through the channel must be completely removed when passing through the authentication terminal. The condition for the artificial noise to be completely removed from the authentication terminal is expressed by Equation 2 below.

Figure 112017126722901-pat00016
Figure 112017126722901-pat00016

여기서, a t ,m 은 인공잡음 신호 행렬(A)의 (t,m)번째 원소, h n , m H의 (n,m)번째 원소이고, m번째 송신안테나와 인증단말의 n번째 수신안테나 사이의 채널 이득을 나타낸다. Where a t and m are the (t, m) th elements of the noise signal signal matrix A , h n and m are the (n, m) th elements of H , Represents the channel gain between the antennas.

인공잡음 생성기(120)는 수학식 2의 조건을 이용해서 여러가지 방법으로 인공잡음 신호를 설계할 수 있다. The artificial noise generator 120 can design artificial noise signals in various ways using the condition of Equation (2).

구체적으로, 인공 잡음 생성기(120)는 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 적어도 둘 이상의 안테나가 포함되도록 그룹핑하고, 각 그룹별로 안테나수를 고려하여 인공잡음 신호를 생성할 수 있다. 이러한 인공잡음 생성기(120)의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 안테나 선택부(122, Antenna Selection), 그룹핑부(124, Grouping), 인공잡음 생성부(126, AN Generation), 인공잡음 신호 생성부(128)를 포함한다. Specifically, the artificial noise generator 120 may select at least one antenna among a plurality of antennas, group the antennas so that at least two antennas are included, and generate an artificial noise signal considering the number of antennas for each group. The artificial noise generator 120 may include an antenna selector 122, a grouping unit 124, an artificial noise generator 126, an artificial noise generator 126, (128).

안테나 선택부(122)는 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상, 복수의 안테나의 개수 반 이하의 개수에 해당하는 안테나를 선택한다. 예컨대, 안테나 선택부(122)는 M개의 안테나에서 임의로 2L개의 안테나를 선택할 수 있고, L은 1 이상 M/2 이하인 자연수 중에서 임의로 선택할 수 있다.The antenna selection unit 122 selects at least one antenna among the plurality of antennas, and selects antennas corresponding to the number of antennas equal to or less than half the number of the plurality of antennas. For example, the antenna selector 122 can arbitrarily select 2L antennas from M antennas, and L can be arbitrarily selected from natural numbers equal to or greater than 1 and equal to or smaller than M / 2.

전체 M개의 기지국 송신안테나 중에서 인공잡음 신호를 전송할 2L개의 안테나를 임의로 선택한다. 이때 선택되지 않은 (M-2L)개의 안테나는 인공잡음 신호를 송신하지 않으므로 a 1 , m = a 2 , m = 0으로 설정하고, 선택된 2L개의 안테나에서 송신한 잡음 신호가 인증 단말에서 제거되도록 한다. 설명의 편의를 위해 M개의 안테나 중에서 1, 2,.., 2L번째 안테나에서 인공잡음을 전송하고, (2L+1), (2L+2),..., M번째 안테나에서는 인공잡음을 전송하지 않는 것으로 가정한다. 이때 인공잡음 신호를 아래 기재된 수학식 3과 같이 정의하면 항상 수학식 2를 만족한다. And arbitrarily selects 2L antennas to transmit artificial noise signals among all the M base station transmission antennas. At this time, since the (M-2L) antennas that are not selected do not transmit artificial noise signals, a 1 , m = a 2 , m = 0, and the noise signal transmitted from the selected 2L antennas is removed from the authentication terminal. For convenience of explanation, artificial noise is transmitted from 1, 2, ..., 2Lth antenna among M antennas, artificial noise is transmitted from (2L + 1), (2L + 2) . At this time, if the artificial noise signal is defined as Equation (3), then Equation (2) is always satisfied.

Figure 112017126722901-pat00017
Figure 112017126722901-pat00017

여기서, h m 은 주 채널 H의 m번째 열벡터,

Figure 112017126722901-pat00018
은 벡터 h m 의 norm을 나타내고,
Figure 112017126722901-pat00019
으로 정의되며, z n 은 랜덤하게 생성된 복소 잡음(Complex Noise)으로 2*1 벡터일 수 있다. 한편, 수학식 3으로 정의된 인공잡음 생성 방법은 다양한 방법으로 변형될 수 있다.Here, h m is an m-th column vector of the main channel H ,
Figure 112017126722901-pat00018
Denotes the norm of the vector h m ,
Figure 112017126722901-pat00019
, And z n is a random noise (Complex Noise) randomly generated, and may be a 2 * 1 vector. Meanwhile, the artificial noise generation method defined by Equation (3) can be modified by various methods.

그룹핑부(124)는 안테나 선택부(122)에서 선택된 안테나들을 적어도 둘 이상의 안테나가 포함되도록 그룹핑하여 적어도 하나 이상의 그룹을 생성한다. The grouping unit 124 generates at least one group by grouping the antennas selected by the antenna selection unit 122 so that at least two antennas are included.

예컨대, 그룹핑부(124)는 안테나를 (1,2), (3,4),.., (L-1,2L) 형태로 두개씩 총 L개의 그룹으로 나누어서 인공잡음이 생성되도록 할 수 있다. 총 2L개의 안테나를 2개씩 분할하는 방법을 임의로 변경한 후 수학식 3의 방법으로 인공잡음을 생성할 수 있다. 예를 들어 안테나를 (1,2L), (2,2L-1), ..., (L,L+1) 형태로 분할해서 인공잡음을 생성할 수 있다.For example, the grouping unit 124 may divide the antennas into L groups of two antennas in the form of (1,2), (3,4), ..., (L-1,2L) to generate artificial noise. Artificial noise can be generated by the method of Equation (3) after arbitrarily changing the method of dividing the total of 2L antennas by two. For example, an artificial noise can be generated by dividing the antenna into (1,2L), (2,2L-1), ..., (L, L + 1).

인공잡음 생성부(126)는 그룹핑부(124)에서 생성된 각 그룹별로 채널정보와 복소 잡음을 이용하여 인공잡음을 각각 생성한다. The artificial noise generator 126 generates artificial noise using the channel information and the complex noise for each group generated by the grouping unit 124. [

그룹핑부(124)에서 선택된 안테나를 2개씩 묶어서 그룹을 만든 경우, 인공잡음 생성부(126)는 각 그룹별로 인공잡음을 생성한다. 이때 하나의 그룹에 포함된 안테나 수를 2 이상의 값으로 임의로 변경할 수 있다. 예를 들면 선택된 안테나를 3개씩 묶어서 그룹을 만든 후 수학식 3과 유사한 방법으로 인공잡음을 생성할 수 있다. 혹은 전체 안테나를 일부는 2개씩, 일부는 3개씩, 나머지는 4개씩 묶어서 그룹을 만들고, 각 그룹별로 안테나수를 고려해서 인공잡음을 생성할 수도 있다.When grouping the selected two antennas in the grouping unit 124, the artificial noise generator 126 generates artificial noise for each group. At this time, the number of antennas included in one group can be arbitrarily changed to a value of 2 or more. For example, a group can be formed by grouping three selected antennas, and artificial noise can be generated by a method similar to Equation (3). Alternatively, a group may be formed by grouping the entire antennas into two, partly by three, and the remaining four, and generate artificial noise considering the number of antennas for each group.

인공잡음신호 생성부(128)는 그룹별 인공잡음을 조합하여 인공잡음 신호를 생성한다. 이때 생성된 인공잡음 신호는 수학식 3과 같을 수 있다. The artificial noise signal generator 128 combines the artificial noise of each group to generate an artificial noise signal. The generated artificial noise signal may be expressed by Equation (3).

상기에서는 인공잡음을 생성하기 위한 구체적인 예를 설명한 것으로, 기본적으로 수학식 2를 만족하도록 인공잡음을 생성하는 방식은 본 발명의 범위에 모두 포함된다.A specific example for generating artificial noise has been described above. Basically, a method for generating artificial noise to satisfy Equation (2) is included in the scope of the present invention.

전력 할당 처리기(130)는 STLC 인코더(110)에서 생성된 부호화 신호와 인공잡음 신호 생성기(120)에서 생성된 인공잡음 신호에 전력을 할당하여 송신 신호를 생성한다. 이때, 전력 할당 처리기(130)는 인증 단말과 비인증 단말의 전송률 차이인 보안 전송률이 최대가 되는 전력 할당 비율을 그리드 서치(grid search)를 이용하여 찾고, 전체 송신 전력 중 상기 부호화 신호에 상기 전력 할당 비율에 해당하는 전력을 할당하며, 나머지 전력을 인공잡음 신호에 할당하고, 상기 전력이 할당된 송신신호와 인공잡음 신호를 결합하여 결합 신호를 생성한다. The power allocation processor 130 allocates power to the coded signal generated by the STLC encoder 110 and the artificial noise signal generated by the artificial noise signal generator 120 to generate a transmission signal. At this time, the power allocation processor 130 searches for a power allocation ratio, which is a difference in data rate between the authentication terminal and the non-authentication terminal, using the grid search, and transmits the power allocation The remaining power is allocated to the artificial noise signal, and the combined signal is generated by combining the transmission signal and the artificial noise signal to which the power is allocated.

그러면, 아래 기재된 수학식 4와 같은 송신 신호가 생성된다.Then, a transmission signal as shown in Equation (4) described below is generated.

Figure 112017126722901-pat00020
Figure 112017126722901-pat00020

여기서, X는 송신장치가 송신하는 신호 행렬이고, S는 부호화된 정보 심볼, p는 전체 송신 전력 중 보안 정보 전송에 할당된 전력의 비율을 나타내고, 2×M 행렬 A는 2T 시간 동안 M개의 기지국 안테나로 전송되는 인공잡음 신호를 의미한다.

Figure 112017126722901-pat00021
는 최대 송신 전력 제약을 만족하도록 송신 전력을 조절하는 정규화 파라미터이다(
Figure 112017126722901-pat00022
는 행렬 A의 Frobenius norm을 나타냄).Here, X is a signal matrix transmitted by the transmitting apparatus, S denotes a coded information symbol, p denotes a ratio of power allocated to security information transmission among the total transmission power, and 2 × M matrix A denotes an artificial noise signal transmitted to M base station antennas for 2T time.
Figure 112017126722901-pat00021
Is a normalization parameter that adjusts the transmit power to satisfy the maximum transmit power constraint (
Figure 112017126722901-pat00022
Represents the Frobenius norm of matrix A).

STLC 부호화 신호와 인공잡음 신호에 전력을 할당할 때는 인증 단말과 비인증 단말의 전송률 차이로 정의되는 보안 전송률이 최대가 되도록 해야한다. 인증 단말의 경우 주 채널 H와 안테나 수 NB를 알고 있으므로 전력 할당 비율 p에 따른 전송률을 쉽게 계산할 수 있다. 비인증 단말의 경우 전송률을 정확히 알 수 없으므로 도청 채널 G와 비인증 단말의 안테나수 NE의 예상치를 정하고, 이를 이용하여 예상 전송률을 계산한다. 일반적으로 전력 할당 비율이 p일 때, 보안 전송률은 아래 기재된 수학식 5과 같다. When the power is allocated to the STLC coded signal and the artificial noise signal, the secure transmission rate defined by the difference between the transmission rate of the authentication terminal and the non-authentication terminal must be maximized. In case of the authentication terminal, since the main channel H and the number of antennas N B are known, the transmission rate according to the power allocation ratio p can be easily calculated. Since the transmission rate can not be known accurately for an unauthorized terminal, an estimate of the number of antennas N E of the wired channel G and the unauthorized terminal is determined, and the expected transmission rate is calculated using the estimate. In general, when the power allocation ratio is p, the secure transmission rate is expressed by Equation 5 described below.

Figure 112017126722901-pat00023
Figure 112017126722901-pat00023

여기서, 0≤p<1 이므로, 최적의 전력 할당 비율은 grid search를 이용해서 찾을 수 있다. 즉, p값을 0에서 1 사이의 범위에서 일정 간격으로 변화시키면서 C s (p) 값을 계산하고, C s (p) 값이 최대가 되는 p를 선택하면 된다.Here, since 0? P <1, the optimal power allocation ratio can be found using the grid search. That is, the value of C s ( p ) is calculated while changing the value of p from 0 to 1 at a constant interval, and p is selected to maximize C s ( p ).

전력 할당 처리기(130)는 최적의 전력을 할당한 후, 수학식 4와 같이 생성된 송신 신호를 송신 안테나에 할당한다. The power allocation processor 130 allocates the transmission signal generated as shown in Equation (4) to the transmission antenna after allocating the optimal power.

안테나별로 결합된 신호 성분들은 정규화 연산을 통해서 송신 전력을 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 과정에서 t 시점에 각각의 송신 안테나들을 통해서 송신되는 신호들은 수학식 4과 같다. 즉, 시점 t에서 송신 안테나들로 송신 신호들이 제공된다. 여기서, 정규화 연산에 사용되는 정규화 파라미터는

Figure 112017126722901-pat00024
일 수 있다. The combined signal components for each antenna can be kept constant in transmission power through a normalization operation. In this process, the signals transmitted through the respective transmit antennas at time t are expressed by Equation (4). That is, transmission signals are provided to the transmission antennas at time t. Here, the normalization parameter used for the normalization operation is
Figure 112017126722901-pat00024
Lt; / RTI &gt;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 신호를 복조하는 수신장치를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a receiving apparatus for demodulating a transmission signal according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 신호를 복조하는 수신장치(200)는 복수의 안테나(미도시), 벡터 변환부(210), 벡터 조작부(220), 채널 이득 추정부(230), 스케일링부(240)를 포함한다. 5, a reception apparatus 200 for demodulating a transmission signal according to an embodiment of the present invention includes a plurality of antennas (not shown), a vector conversion unit 210, a vector operation unit 220, (230), and a scaling unit (240).

벡터 변환부(210)는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호를 벡터로 변환한다. The vector conversion unit 210 converts a signal received through a plurality of antennas into a vector.

2T의 시간동안 수신장치의 2개 안테나로 수신된 신호는 아래 기재된 수학식 6과 같다. The signals received by the two antennas of the receiving device during a time of 2T are as shown in Equation 6 below.

Figure 112017126722901-pat00025
Figure 112017126722901-pat00025

여기서, 2*2 행렬 R B의 (n,t)번째 원소 r B , n , t 는 시간 t에서 n번째 안테나로 수신된 신호를 나타내고, W B는 2*2 잡음 행렬을 의미하며 (n,t)번째 원소는 w B , n , t 로 나타낸다. Here, (n, t) th element r B , n , t of the 2 * 2 matrix R B denotes a signal received at the nth antenna at time t, W B denotes a 2 * 2 noise matrix (n, t) th element is represented by w B , n , t .

벡터 변환부(210)의 Vectorization 과정을 거치게 되면, 행렬 R B를 벡터 형태로 표현하여 아래 기재된 수학식 7과 같다.When the vectorization process of the vector transform unit 210 is performed, the matrix R B is represented as a vector form, and is expressed by Equation (7) described below.

Figure 112017126722901-pat00026
Figure 112017126722901-pat00026

여기서, h n , m H의 (n,m)번째 원소이고, m번째 기지국 송신안테나와 n번째 인증 단말 수신안테나 사이의 채널 이득을 의미한다.Here, h n , m denotes the (n, m) th element of H , and denotes the channel gain between the m th base station transmit antenna and the n th authentication terminal receive antenna.

벡터 조작부(220)는 채널에 대한 CSI 없이 송신 심볼을 복조하기 위해, 벡터로 변환된 신호를 변형한다. The vector manipulation unit 220 transforms the signal transformed into a vector to demodulate the transmission symbol without CSI for the channel.

즉, 벡터 조작부(220)는 수학식 7과 같이 표현된 수신 신호를 이용하여 전송 심볼 s 1s 2를 복조하기 위해, vector manipulation 과정을 통해 수신 신호를 아래 기재된 수학식 8과 같이 변형한다.That is, the vector manipulation unit 220 transforms the received signal through a vector manipulation process as shown in Equation (8) to demodulate the transmission symbols s 1 and s 2 using the received signal expressed by Equation (7).

Figure 112017126722901-pat00027
Figure 112017126722901-pat00027

채널 이득 추정부(230)는 blind SNR(Signal-to-Noise Ratio) 추정 기법을 이용하여 수신된 신호에 포함된 채널 이득(

Figure 112017126722901-pat00028
)을 간접적으로 추정한다.The channel gain estimator 230 estimates a channel gain (hereinafter referred to as &quot; channel gain &quot;) included in the received signal using a blind SNR (Signal-to-Noise Ratio)
Figure 112017126722901-pat00028
) Is indirectly estimated.

스케일링부(240)는 벡터 조작부(220)에서 변형된 벡터에 채널 이득 추정부(230)에서 추정된 채널 이득을 적용하여 송신 심볼을 추정한다. 즉, 스케일링부(240)는 아래 기재된 수학식 9와 같이 송신 심볼인 s 1s 2를 추정한다. The scaling unit 240 estimates a transmission symbol by applying a channel gain estimated by the channel gain estimating unit 230 to a vector transformed by the vector manipulating unit 220. [ That is, the scaling unit 240 estimates transmission symbols s 1 and s 2 as shown in Equation (9) described below.

Figure 112017126722901-pat00029
Figure 112017126722901-pat00029

여기서, 채널 이득(

Figure 112017126722901-pat00030
)은 채널 행렬 H를 직접 추정하지 않고, blind SNR (Signal-to-Noise Ratio) 추정 기법을 이용해서 간접적으로 추정할 수 있다. Here, the channel gain (
Figure 112017126722901-pat00030
) Can be indirectly estimated using the blind SNR (Signal-to-Noise Ratio) estimation technique, without directly estimating the channel matrix H.

따라서 기지국에서 STLC 부호화 기법을 이용해서 보안 정보를 전송하는 경우 인증 단말에서는 채널 정보 H를 사용하지 않고, 수학식 9를 이용하여 r B ,c를 단순히 scaling하는 방법으로 송신 정보를 복조할 수 있다.Therefore, when the base station transmits the security information using the STLC coding scheme, the authentication terminal can demodulate the transmission information by simply scaling r B , c using Equation (9) without using the channel information H.

한편, 기지국에서 STLC 부호화 기법을 적용해서 송신하는 경우 비인증 단말의 수신 신호는 아래 기재된 수학식 10과 같다. On the other hand, when the base station transmits STLC using the STLC coding scheme, the reception signal of the non-authentication terminal is expressed by Equation (10).

Figure 112017126722901-pat00031
Figure 112017126722901-pat00031

비인증 단말의 경우 자신의 채널 G와 주 채널 H에 대한 정보를 모두 알수 없으므로, R E로부터 전송 심볼 s 1s 2를 복원하는 것이 매우 힘들다. 하지만 시공간 부호화 행렬 S의 구조를 알고 있으므로, 채널의 시간적 변화가 매우 느린 경우에는 정보 이론 관점에서 전송 심볼 중 일부분을 복원할 가능성이 있다. 즉, 비인증 단말의 전송률이 인증 단말의 전송률에 비해서는 매우 낮지만 0보다 큰 값이 될 수 있다. 이런 위험을 고려해서 비인증 단말의 전송률을 더욱 낮추기 위해 STLC 부호화 기법과 인공잡음 전송 기법을 결합한 전송 방식을 이용하게 된다. It is very difficult to reconstruct the transmission symbols s 1 and s 2 from R E since the information about the own channel G and the main channel H can not be known. However, since the structure of the space-time coding matrix S is known, if the temporal change of the channel is very slow, there is a possibility of restoring a part of transmission symbols from the viewpoint of information theory. That is, although the transmission rate of the non-authentication terminal is very low compared to the transmission rate of the authentication terminal, it may be a value greater than zero. In consideration of such a risk, a transmission method combining the STLC coding method and the artificial noise transmission method is used to further lower the transmission rate of the unauthorized terminal.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100 : 송신장치
110 : STLC 인코더
112 : 변조부
114 : 시공간 부호화부
116 : 채널 연산부
120 : 인공잡음 신호 생성기
122 : 안테나 선택부
124 : 그룹핑부
126 : 인공잡음 생성부
128 : 인공잡음 신호 생성부
130 : 전력 할당 처리기
200 : 수신장치
210 : 벡터 변환부
220 : 벡터 조작부
230 : 채널 이득 추정부
240 : 스케일링부
100: transmitting apparatus
110: STLC encoder
112:
114: space-
116: Channel operation unit
120: artificial noise signal generator
122: Antenna selection unit
124:
126: artificial noise generator
128: artificial noise signal generating unit
130: Power allocation processor
200: Receiver
210: vector conversion unit
220: Vector control unit
230: channel gain estimating unit
240: Scaling unit

Claims (13)

무선 신호를 송수신하는 복수의 안테나;
송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 처리하여 서로 다른 시간에 송신하기 위한 복수의 부호화 신호를 출력하는 STLC(Space-Time Line Code) 인코더;
STLC 디코딩으로 제거되는 인공잡음 신호를 생성하는 인공잡음 신호 생성기; 및
상기 부호화 신호와 상기 인공잡음 신호에 전력을 할당하여 송신신호를 생성하고, 상기 송신신호를 상기 복수의 안테나를 통해 순차적으로 전송되도록 하는 전력 할당 처리기를 포함하되,
상기 인공잡음 신호 생성기는 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 적어도 둘 이상의 안테나가 포함되도록 그룹핑하고, 각 그룹별로 채널정보와 복소 잡음을 이용하여 인공잡음 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 송신장치.
A plurality of antennas for transmitting and receiving radio signals;
A Space-Time Line Code (STLC) encoder for processing a transmission symbol in a space-time linear coding scheme and outputting a plurality of coded signals for transmission at different times;
An artificial noise signal generator for generating an artificial noise signal removed by STLC decoding; And
And a power allocation processor for allocating power to the coded signal and the artificial noise signal to generate a transmission signal and sequentially transmit the transmission signal through the plurality of antennas,
Wherein the artificial noise signal generator selects at least one or more antennas among a plurality of antennas to group at least two or more antennas and generates an artificial noise signal using channel information and complex noise for each group. .
제1항에 있어서,
상기 STLC 인코더는,
입력 데이터를 소정의 변조 방식으로 변조하여 송신 심볼을 출력하는 변조부;
상기 송신 심볼을 시공간 블록 코딩 방식으로 부호화하는 시공간 부호화부;
상기 부호화된 신호에 채널 정보를 적용하여 부호화 신호를 생성하는 채널 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신장치.
The method according to claim 1,
The STLC encoder includes:
A modulation unit for modulating input data with a predetermined modulation scheme and outputting a transmission symbol;
A space-time coding unit for coding the transmission symbol using a space-time block coding scheme;
And a channel operation unit for generating an encoded signal by applying channel information to the encoded signal.
제2항에 있어서,
상기 부호화 신호는 아래 수학식의 신호인 것을 특징으로 하는 송신장치
[수학식]
Figure 112017126722901-pat00032

여기서, S는 부호화된 신호로
Figure 112017126722901-pat00033
이고, H는 채널정보를 포함한 행렬, H H 는 행렬 H의 conjugate transpose를 나타냄.
3. The method of claim 2,
Wherein the encoded signal is a signal of the following formula:
[Mathematical Expression]
Figure 112017126722901-pat00032

Here, S is a coded signal
Figure 112017126722901-pat00033
H denotes a matrix including channel information, and H H denotes a conjugate transpose of matrix H.
제1항에 있어서,
상기 인공잡음 신호 생성기는,
상기 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상, 상기 복수의 안테나의 개수의 1/2 이하의 개수에 해당하는 안테나를 선택하는 안테나 선택부;
상기 선택된 안테나들을 적어도 둘 이상의 안테나가 포함되도록 그룹핑하여 적어도 하나 이상의 그룹을 생성하는 그룹핑부;
상기 생성된 각 그룹별로 채널정보와 복소 잡음을 이용하여 인공잡음을 각각 생성하는 인공잡음 생성부;
상기 그룹별 인공잡음을 조합하여 인공잡음 신호를 생성하는 인공잡음 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신장치.
The method according to claim 1,
Wherein the artificial noise signal generator comprises:
An antenna selection unit selecting at least one of the plurality of antennas and an antenna corresponding to a number equal to or less than a half of the number of the plurality of antennas;
A grouping unit for grouping the selected antennas so that at least two antennas are included to generate at least one group;
An artificial noise generator for generating artificial noise using channel information and complex noise for each of the generated groups;
And an artificial noise signal generator for generating an artificial noise signal by combining the artificial noise for each group.
제4항에 있어서,
상기 인공잡음 신호는 STLC 디코딩으로 제거되도록 아래 수학식의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 송신장치
[수학식]
Figure 112017126722901-pat00034

여기서, a t ,m 은 인공잡음 신호 행렬(A)의 (t,m)번째 원소, h n , m H의 (n,m)번째 원소이고, m번째 송신안테나와 인증 장치의 n번째 수신안테나 사이의 채널 이득임.
5. The method of claim 4,
Wherein the artificial noise signal satisfies a condition of the following equation so as to be removed by STLC decoding:
[Mathematical Expression]
Figure 112017126722901-pat00034

Here, a t , m is the (t, m) th element of the artificial noise signal matrix A , h n , m is the (n, m) th element of H , Channel gain between antennas.
제5항에 있어서,
상기 인공잡음 신호는 아래 수학식의 신호인 것을 특징으로 하는 송신장치
[수학식]
Figure 112017126722901-pat00035

여기서, h m 은 주 채널 H의 m번째 열벡터,
Figure 112017126722901-pat00036
,
Figure 112017126722901-pat00037
은 벡터 h m 의 norm, z n 은 랜덤하게 생성된 복소 잡음(Complex Noise)을 의미함.
6. The method of claim 5,
Wherein the artificial noise signal is a signal of the following equation:
[Mathematical Expression]
Figure 112017126722901-pat00035

Here, h m is an m-th column vector of the main channel H ,
Figure 112017126722901-pat00036
,
Figure 112017126722901-pat00037
Denotes the norm of the vector h m , and z n denotes the random noise (Complex Noise) randomly generated.
제1항에 있어서,
상기 전력 할당 처리기는,
인증된 수신장치와 비인증된 수신장치의 전송률 차이인 보안 전송률이 최대가 되는 전력 할당 비율을 그리드 서치(grid search)를 이용하여 찾고, 전체 송신 전력 중 상기 부호화 신호에 상기 전력 할당 비율에 해당하는 전력을 할당하며, 나머지 전력을 인공잡음 신호에 할당하고, 상기 전력이 할당된 송신신호와 인공잡음 신호를 결합하여 송신신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 송신장치.
The method according to claim 1,
Wherein the power allocation processor comprises:
A power allocation ratio, which is a difference in data rate between an authenticated receiving apparatus and an unauthorized receiving apparatus, is maximized using a grid search, and a power corresponding to the power allocation ratio Assigns the remaining power to the artificial noise signal, and combines the transmission signal and the artificial noise signal to which the power is allocated, thereby generating a transmission signal.
제7항에 있어서,
상기 송신신호는 아래 수학식의 신호인 것을 특징으로 하는 송신장치
[수학식]
Figure 112017126722901-pat00038

여기서, X는 송신장치가 송신하는 신호 행렬이고, S는 부호화 신호, p는 전력 할당 비율, A는 인공잡음신호,
Figure 112017126722901-pat00039
임.
8. The method of claim 7,
Wherein the transmission signal is a signal of the following equation:
[Mathematical Expression]
Figure 112017126722901-pat00038

Here, X is a signal matrix transmitted by the transmitting apparatus, S is a coded signal, p is a power allocation ratio, A is an artificial noise signal,
Figure 112017126722901-pat00039
being.
송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 부호화하고, 상기 부호화된 신호에 채널 정보를 적용하여 부호화 신호를 생성하며, 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 적어도 둘 이상의 안테나가 포함되도록 그룹핑하고, 각 그룹별로 채널정보와 복소 잡음을 이용하여 인공잡음 신호를 생성하며, 상기 부호화 신호와 상기 인공잡음 신호를 결합하여 상기 복수의 안테나를 통해 송신하는 송신장치를 포함하는 다중 안테나 통신 시스템에서, 상기 송신장치에서 송신된 신호를 수신하여 상기 송신 심볼을 복조하는 수신장치에 있어서,
복수의 안테나;
상기 복수의 안테나를 통해 상기 송신장치로부터 수신된 신호를 벡터로 변환하는 벡터 변환부;
상기 수신된 신호에 포함된 채널 이득을 간접적으로 추정하는 채널 이득 추정부; 및
상기 변환된 벡터에 상기 추정된 채널 이득을 적용하여 상기 송신 심볼을 추정하는 스케일링부를 포함하는,
수신장치.
A transmission symbol is coded in a space-time linear coding scheme, a coded signal is generated by applying channel information to the coded signal, at least one antenna among a plurality of antennas is selected and grouped to include at least two antennas, And a transmitting apparatus for generating an artificial noise signal by using channel information and complex noise, and transmitting the combined signal and the artificial noise signal through the plurality of antennas, A receiving apparatus for receiving a transmitted signal and demodulating the transmitted symbol,
A plurality of antennas;
A vector converting unit for converting a signal received from the transmitting apparatus through the plurality of antennas into a vector;
A channel gain estimator indirectly estimating a channel gain included in the received signal; And
And a scaling unit for estimating the transmission symbol by applying the estimated channel gain to the transformed vector.
Receiving device.
제9항에 있어서,
채널에 대한 CSI 없이 송신 심볼을 복조하기 위해, 상기 벡터 변환부에서 벡터로 변환된 신호를 변형하는 벡터 조작부를 더 포함하는 수신장치.
10. The method of claim 9,
Further comprising a vector operation unit for transforming the signal converted into a vector in said vector conversion unit to demodulate the transmission symbol without CSI for the channel.
제9항에 있어서,
상기 채널 이득 추정부는,
blind SNR(Signal-to-Noise Ratio) 추정 기법을 이용하여 채널 이득을 간접적으로 추정하는 것을 특징으로 하는 수신장치.
10. The method of claim 9,
The channel gain estimator may include:
wherein the channel gain is indirectly estimated using a blind SNR (Signal-to-Noise Ratio) estimation technique.
복수의 안테나가 구비되며, 송신 심볼을 시공간 선형 코딩 방식으로 부호화하고, 상기 부호화된 신호에 채널 정보를 적용하여 부호화 신호를 생성하며, 상기 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 적어도 둘 이상의 안테나가 포함되도록 그룹핑하고, 각 그룹별로 채널정보와 복소 잡음을 이용하여 인공잡음 신호를 생성하며, 상기 부호화 신호와 상기 인공잡음 신호를 결합하여 상기 복수의 안테나를 통해 수신장치로 송신하는 송신장치; 및
구비된 복수의 안테나를 통해 상기 송신장치로부터 수신한 신호를 벡터로 변환하고, 비동기식 검출 기법을 이용하여 상기 벡터로 변환된 신호에서 상기 송신 심볼을 복조하는 수신장치를 포함하는,
시공간 부호화를 이용한 다중 안테나 통신 시스템.
A plurality of antennas are provided, the transmission symbols are coded in a space-time linear coding scheme, the coded signals are applied with channel information to generate coded signals, at least one antenna among the plurality of antennas is selected, A transmitter for generating an artificial noise signal using channel information and complex noise for each group, combining the encoded signal and the artificial noise signal, and transmitting the combined signal to the receiver through the plurality of antennas; And
And a receiving apparatus for converting a signal received from the transmitting apparatus through a plurality of antennas provided therein into a vector and demodulating the transmission symbol in the signal converted into the vector using an asynchronous detection technique,
Multi - Antenna Communication System Using Spatio - Temporal Coding.
제12항에 있어서,
상기 수신장치는, blind SNR(Signal-to-Noise Ratio) 추정 기법을 이용하여 상기 수신된 신호에 포함된 채널 이득을 간접적으로 추정하고, 상기 변환된 벡터에 상기 추정된 채널 이득을 적용하여 송신 심볼을 추정하는 것을 특징으로 하는 시공간 부호화를 이용한 다중 안테나 통신 시스템.


13. The method of claim 12,
The receiving apparatus indirectly estimates a channel gain included in the received signal using a blind SNR (Signal-to-Noise Ratio) estimation technique, applies the estimated channel gain to the converted vector, And estimating a space-time coding of the multi-antenna communication system.


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