KR20050037210A - 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신안테나 선택방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법에 관한 것으로, 종래 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 전체 성능을 향상시키기 위해서는 무선 환경에서 송신 성능이 좋은 안테나를 선택하여 데이터를 전송해야 하는 필요성이 있었다. 이러한 필요성을 감안한 본 발명은 다수의 송신 안테나 중 소정 개수에 대한 안테나 조합을 설정하는 단계와; 상기 안테나 조합에 대해 각각의 안테나의 신호대잡음비를 추정하는 단계와; 상기 안테나 조합에서 추정된 신호대잡음비 중 최소 신호대잡음비를 선택하는 단계와; 상기 최소 신호대잡음비 중 최대 신호대잡음비를 갖는 안테나 조합을 선택하는 단계와; 상기 선택된 안테나를 통해 수직 블라스트로 데이터를 전송하는 단계로 이루어져 데이터에 발생하는 에러를 줄이고 무선 환경에 맞는 안테나 선택으로 적은 전력을 사용하여 최대의 송수신 성능을 발휘하게 하는 효과가 있다.

Description

선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법{TRANSMIT ANTENNA SELECTION METHOD FOR STD-VERTICAL-BELL LABS LAYERED SPACE TIME SYSTEM}

본 발명은 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법에 관한 것으로, 특히 전체 송신 안테나 중 수직 블라스트 송수신에 사용할 송신 안테나를 선택하여 전체 송수신 성능을 향상시킬 수 있게 한 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법에 관한 것이다.

종래 선택 송신 다이버시티(STD: Selection Transmit Diversity) 방법은 단말기에서 두 송신 안테나로부터 수신되는 각각의 파일럿의 전력 세기를 측정하여 그 상대적인 비를 임계값과 비교한 다음 안테나 선택신호를 주기적으로 기지국으로 보내고 기지국에서는 두 안테나 중 수신상태가 좋은 하나의 안테나에만 데이터를 실어 보내는 방법이다.

그리고, 블라스트(BLAST) 기술은 송신 측과 수신 측에 각각 다수의 안테나를 사용하여 주파수 효율 및 망 링크 용량의 획기적인 개선을 기대할 수 있는 기술로서 고속 데이터 전송을 요구하는 이동통신 시스템의 주요 기술로 최근 주목받고 있다.

블라스트 기술은 송신부의 전송 방식에 따라 수직 블라스트(Vertical-BLAST), 수평 블라스트(Horizontal-BLAST), 직교 블라스트(Diagonal-BLAST) 등으로 나눌 수 있다. 이들 중 수직 블라스트 전송 방식은 송신부의 각 안테나를 통해 서로 독립적인 데이터를 동시에 전송한다.

도 1은 종래 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템의 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 데이터 송신용으로 선택된 다수의 안테나를 통해 서로 독립적인 데이터를 동시에 전송하는 송신단(11)과; 상기 송신단(11)으로부터 전송된 데이터를 다수의 안테나를 통해 수신하는 수신단(12)으로 구성된다.

선택 송신 다이버시티와 수직 블라스트가 결합된 시스템은 송신단(11)에서 다수의 안테나 중 소정 송신 안테나를 선택하여 독립적인 데이터를 동시에 전송하고, 수신단(12)에서 다수의 수신 안테나를 통해 데이터를 수신하여 무선 통신한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 전체 성능을 향상시키기 위해서는 무선 환경에서 송신 성능이 좋은 안테나를 선택하여 데이터를 전송해야 하는 필요성이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요성을 감안하여 창안한 것으로, 송신 안테나 전체 개수에서 소정 개수에 대한 안테나 선택 조합에 대해 각각의 신호대잡음비를 구해 가장 성능이 좋은 안테나 조합을 선택하여 그 선택된 송신 안테나를 통해 독립적인 데이터를 송신하여 수신단에서 최대 신호대잡음비를 갖을 수 있도록 한 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 송신 안테나 중 소정 개수에 대한 안테나 조합을 설정하는 단계와; 상기 안테나 조합에 대해 각각의 안테나의 신호대잡음비를 추정하는 단계와; 상기 안테나 조합에서 추정된 신호대잡음비 중 최소 신호대잡음비를 선택하는 단계와; 상기 최소 신호대잡음비 중 최대 신호대잡음비를 갖는 안테나 조합을 선택하는 단계와; 상기 선택된 안테나를 통해 수직 블라스트로 데이터를 전송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 다수의 송신 안테나 중 소정 개수에 대한 안테나 조합을 설정하는 단계와; 상기 안테나 조합에 대해 각각의 안테나의 신호대잡음비를 추정하는 단계와; 상기 안테나 조합에서 추정된 신호대잡음비 중 최소 신호대잡음비를 선택하는 단계와; 상기 최소 신호대잡음비 중 최대 신호대잡음비를 갖는 안테나 조합을 선택하는 단계와; 상기 선택된 안테나를 통해 수직 블라스트로 데이터를 전송하는 단계로 이루어진다.

송신단에서 M_t개의 안테나 중 M개를 선택하여 송신 안테나로 사용한다고 가정하자.

M_r개의 수신 안테나가 존재한다면, M_t, M, M_r의 관계는 다음 수식과 같다.

M_t > M, M ≤ M_r

송신단에 존재하는 안테나 개수 M_t 중 수직 블라스트 송신에 사용할 M개를 선택하는 경우의 수는 _MtC_M의 조합이 된다.

선택된 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널 행렬을 M_r×M크기의 복소수 행렬 H_sub으로 정의한다면, 수신 신호는 다음과 같이 표현된다.

수직 블라스트의 무효화 과정을 수행한 뒤의 신호 벡터는 다음과 같다.

G_sub는 H_sub에 대한 무효화 행렬이고, 다음과 같이 정의된다.

제로 강제 메트릭 ZF: G_sub = H_sub ⁺이고,

최소 제곱 평균 에러 메트릭 MMSE: G_sub = ( H_sub ^* H_sub + N ₀ / E_s I_M )^-1 H_sub ^*이다.

채널 환경이 양호한 송신 안테나를 선별하기 위하여 k 번째(k=1,2,...,M) 송신 안테나의 신호대잡음비 추정식을 사용하면 다음과 같은 결과를 얻는다.

ZF의 경우 이고,

MMSE의 경우 이다.

최종적으로 송신할 안테나에 대한 선택은 상기 수식의 신호대잡음비 추정값을 갖는 각 _MtC_M가지의 그룹 중 하나를 선택함으로써 결정된다.

본 발명은 조합 가능한 경우의 수에 대하여 추정한 신호대잡음비 중 최소의 값만을 선택한다.

그 결과 얻어지는 _MtC_M개의 각 그룹의 최소 신호대잡음비를 비교하여 그 중 최대의 신호대잡음비를 갖는 그룹을 선택한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 안테나 선택 방법에 의해 에러 발생 확률이 낮아짐을 설명하기 위해 각각의 전송 방법에 대한 성능 곡선을 보인 예시도이다.

수신 안테나와 송신 안테나가 각각 2개인 ZF VBLAST의 에러 성능이 가장 나쁜 것을 알 수 있고, 선택 송신 다이버시티가 수직 블라스트와 결합되면 더 나은 에러 성능을 보임을 알 수 있고, 송신 안테나의 개수가 2개에서 4개로 늘어나면 보다 나은 에러 성능을 나타냄을 알 수 있다.

따라서, 다수의 송신 안테나 중 소정 개수의 조합으로 선택된 송신 안테나로 데이터를 송신하면 에러 발생이 줄어듬을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 송수신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나를 사용하는 시스템에서 소정 개수만큼 선택하는 안테나 조합 중 가장 성능이 좋은 송신 안테나를 선택하여 독립적인 데이터를 전송함으로써, 데이터에 발생하는 에러를 줄이고 무선 환경에 맞는 안테나 선택으로 적은 전력을 사용하여 최대의 송수신 성능을 발휘하게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템의 구성을 보인 예시도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법의 동작 흐름도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 안테나 선택 방법에 의해 에러 발생 확률이 낮아짐을 설명하기 위해 각각의 전송 방법에 대한 성능 곡선을 보인 예시도.

Claims (1)

1. 다수의 송신 안테나 중 소정 개수에 대한 안테나 조합을 설정하는 단계와; 상기 안테나 조합에 대해 각각의 안테나의 신호대잡음비를 추정하는 단계와; 상기 안테나 조합에서 추정된 신호대잡음비 중 최소 신호대잡음비를 선택하는 단계와; 상기 최소 신호대잡음비 중 최대 신호대잡음비를 갖는 안테나 조합을 선택하는 단계와; 상기 선택된 안테나를 통해 수직 블라스트로 데이터를 전송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 선택 송신 다이버시티 수직 블라스트 시스템에서 송신 안테나 선택 방법.