KR20070032553A - Apparatus and method for phase rotation of antenna in mimo systems - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 시공간 블록부호를 사용하는 다중안테나 시스템을 도시하는 도면,1 is a diagram illustrating a multi-antenna system using space-time block codes according to the prior art;
도 2는 일반적인 다중안테나 시스템의 신호 성좌점을 도시하는 도면,2 is a diagram illustrating signal constellations of a general multi-antenna system;
도 3은 본 발명에 따른 위상 회전을 수행하기 위한 다중안테나 시스템을 도시하는 도면,3 illustrates a multiple antenna system for performing phase rotation in accordance with the present invention;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 송신 안테나의 회전을 수행하기 위한 절차를 도시하는 도면, 4 is a diagram illustrating a procedure for performing rotation of a transmission antenna in a multiple antenna system according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 송신안테나의 채널 상관에 따라 위상 회전을 요청하기 위한 절차를 도시하는 도면,5 is a diagram illustrating a procedure for requesting phase rotation according to channel correlation of a transmitting antenna in a multiple antenna system according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신 안테나가 2개일 경우 유클리드 거리를 나타내는 도면, 및6 is a diagram illustrating a Euclidean distance when two transmitting antennas are used in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention; and
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신 안테나가 3개일 경우 유클리드 거리를 나타내는 도면.7 is a diagram illustrating a Euclidean distance when there are three transmit antennas in a multi-antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 다중안테나 시스템(Multiple Input Multiple Output : 이하, MIMO라 칭함)에서 송신안테나의 위상을 회전시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 상기 다중안테나 시스템에서 수신된 신호들의 유클리드(Euclidean) 거리를 최대로 하기 위해 상기 송신안테나의 위상을 회전시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for rotating a phase of a transmission antenna in a multiple antenna system (hereinafter referred to as MIMO), and in particular, to an Euclidean distance of signals received in the multiple antenna system. An apparatus and a method for rotating the phase of the transmitting antenna to maximize.
차세대 무선 통신시스템은 종래의 음성 서비스 위주의 이동통신 시스템에서 고품질의 멀티미디어 서비스를 지원하기 위하여 더 많은 데이터를 더 빠르며 낮은 오류확률로 전송하기 위한 다양한 기술들이 연구되고 있다. In the next generation wireless communication system, various technologies for transmitting more data with faster and lower error probability have been studied in order to support high quality multimedia service in a conventional voice service-oriented mobile communication system.
MIMO 기술은 최근 크게 주목받는 기술로 송수신단 각각 다중 안테나를 사용하는 시스템으로 단일 안테나를 사용하는 시스템에 비해 추가적인 주파수나 송신 전력 할당 없이도 채널 전송 용량을 안테나 수에 비례하여 증가시킬 수 있다.MIMO technology is recently attracting much attention as a system using multiple antennas for each of the transmitting and receiving ends, and compared to a system using a single antenna, the channel transmission capacity can be increased in proportion to the number of antennas without additional frequency or transmission power allocation.
상기 MIMO시스템 중 다수의 송신 안테나에 각각 다른 송신스트림을 전송하는 MIMO SDM(Spatial Division Multiplexing)에서 송신 안테나의 수가 수신안테나의 수보다 많은 경우 비대칭 구조의 경우, 전송된 데이터 사이의 상호 간섭의 영향을 고려하여 최대 우도(Maximum Likelihood : 이하, ML이라 칭함) 계열의 수신기가 사용된다. 예를 들어, 상기 ML계열의 수신기는 ML수신기, SIC(Successive Interference Cancellation), V-BLAST(Vertical-Bell Labs Layered Space Time) 등을 포함한다.In the MIMO Spatial Division Multiplexing (SDM), which transmits different transmission streams to multiple transmit antennas among the MIMO systems, when the number of transmit antennas is larger than the number of receive antennas, in case of an asymmetric structure, the influence of mutual interference between transmitted data is affected. In consideration, the maximum likelihood (hereinafter referred to as ML) series receiver is used. For example, the ML receiver includes an ML receiver, a successive interference cancellation (SIC), a vertical-bell lab layered space time (V-BLAST), and the like.
상기 ML수신기의 성능은 모든 송신 안테나로부터 MIMO채널을 통과해 수신된 신호들의 유클리드(Euclidean) 거리에 비례한다. 하지만, 실내 혹은 근거리 무선 통신 상황에서 준 정적인(Quasi-static) MIMO 채널의 상관(Correlation)이 큰 경우, 수신된 신호들의 유클리드 거리가 감소한 상태가 지속되므로 상기 ML수신기의 성능이 저하된다. 따라서, 상기 채널들의 상관을 줄이기 위한 연구가 진행되고 있다.The performance of the ML receiver is proportional to the Euclidean distance of the signals received through the MIMO channel from all transmit antennas. However, when the correlation of the quasi-static MIMO channel is large in indoor or short-range wireless communication, the Euclidean distance of the received signals continues to decrease so that the performance of the ML receiver is degraded. Therefore, research to reduce the correlation of the channels are in progress.
도 1은 종래기술에 따른 시공간 블록부호를 사용하는 다중안테나 시스템을 도시하고 있다. 1 illustrates a multiple antenna system using space-time block code according to the prior art.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 상기 다중안테나 시스템의 송신기는 시공간블록(Space-Time Block Code : 이하, STBC라 칭함)부호기(101), 위상회전기(103)를 포함하고, 수신기는 시공간블록복호기(105)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the transmitter of the multi-antenna system includes a space-time block code (hereinafter referred to as STBC)
먼저 상기 송신기는 STBC 부호기(101)에서 송신 신호를 부호화하여 출력한다. 위상회전기(103)는 상기 STBC 부호기(101)로부터 제공되는 부호화된 신호를 θ만큼 회전시켜 변조한 후, 송신 안테나들을 통해 전송한다.First, the transmitter encodes and outputs a transmission signal from the
상기 수신기는 수신 안테나를 통해 수신된 신호는 θ만큼 회전된 신호이므로 상기 θ만큼 회전된 신호 성좌점을 이용하여 STBC복호기(105)에서 복호한다. 여기서, 상기 θ는 STBC의 평균부호화 이득을 최대로 만들어주는 값이다. 예를 들어, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼을 xi라고 하면, θ만큼 회전된 신호성좌점은 하기 <수학식 1>과 같이 나타낸다.Since the signal received through the receiving antenna is a signal rotated by θ, the receiver decodes the
여기서, θ는 미리 정해진 회전각으로 송·수신기가 모두 알고 있다는 가정하에 변복조가 수행된다.Here, the modulation and demodulation is performed under the assumption that both transmitters and receivers are known at a predetermined rotation angle.
또한, 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)가 높은 경우 시공간 부호의 부호화이득은 하기 <수학식 2>와 같은 행렬식 계산(Determinant Metric)에 비례한다.In addition, when the signal to noise ratio is high, the coding gain of the space-time code is proportional to a determinant metric as shown in Equation 2 below.
여기서, 상기 NR은 수신안테나의 수를 나타내고, r과 λk는 시공간부호 행렬에 대한 계수와 k번째 고유값을 나타낸다.Where N R represents the number of reception antennas, r and λ k represent the coefficients and k-th eigenvalues for the space-time code matrix.
따라서, 상기 송신기에서는 상기 평균부호화 이득이 최대가 되도록 모든 가능한 STBC행렬에 대해 하기 <수학식 3>을 이용하여 행렬식 계산의 평균값을 최대화하는 회전각 θ를 산출한다.Accordingly, the transmitter calculates a rotation angle θ that maximizes the average value of the determinant
만일, 송신안테나가 3이고, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조인 경우, 상기 회전각 θ는 atan(1/3)이다.If the transmission antenna is 3 and QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulation, the rotation angle θ is atan (1/3).
상술한 바와 같이 종래기술은 신호성좌점을 회전시키기 위해 시공간부호의 부호화이득을 사용하기 때문에 오픈 루프(Open Loop)에서 STBC를 사용하는 경우에만 최적의 회전각을 구할 수 있다. 따라서, 일반적인 MIMO SDM 시스템의 ML 수신기에서는 최적의 회전각을 구할 수 없다. 또한, 송·수신기가 모두 고정된 신호성좌점의 회전각을 알고 있어야 하며, MIMO 채널의 상관이 큰 상태가 지속될 경우 성능열화가 발생하는 문제점이 있다.As described above, since the prior art uses the coding gain of the space-time code to rotate the signaling point, the optimal rotation angle can be obtained only when STBC is used in the open loop. Therefore, the optimal rotation angle cannot be obtained in the ML receiver of the general MIMO SDM system. In addition, both the transmitter and the receiver should be aware of the rotation angle of the fixed signaling point, and there is a problem that performance deterioration occurs when the correlation of the MIMO channel is large.
따라서, 본 발명의 목적은 다중안테나 시스템에서 수신신호의 유클리드 거리척도를 최대로 하는 송신 안테나별 위상회전각을 구하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for obtaining a phase rotation angle for each transmitting antenna that maximizes the Euclidean distance scale of a received signal in a multi-antenna system.
본 발명의 다른 목적은 다중안테나 시스템에서 송신안테나 수와 변조 방식에 따라 최적의 위상각을 설정하여 최대 우도 수신기의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving the performance of a maximum likelihood receiver by setting an optimal phase angle according to the number of transmission antennas and a modulation scheme in a multiple antenna system.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 다중안테나 시 스템에서 송신 안테나의 위상을 회전시키기 위한 송신 장치는, 위상 회전 요청 신호가 수신되면, 송신 안테나들의 위상 회전 상태를 확인하는 위상회전 확인기와, 상기 송신 안테나들의 위상 회전 상태와 상기 송신 안테나의 개수 및 변조 방식에 따라, 상기 송신 안테나들의 위상 회전각을 결정하는 위상 회전각 결정기와, 상기 위상 회전각 결정기에서 결정된 위상 회전각으로 상기 송신 안테나들의 위상을 회전시키는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above objects, a transmission apparatus for rotating a phase of a transmission antenna in a multi-antenna system, when a phase rotation request signal is received, a phase for checking the phase rotation state of the transmission antennas A phase rotation angle determiner determining a phase rotation angle of the transmission antennas according to a rotation confirmer, a phase rotation state of the transmission antennas, the number and modulation scheme of the transmission antennas, and a phase rotation angle determined by the phase rotation angle determiner. And a multiplier for rotating the phases of the transmitting antennas.
본 발명의 제 2견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 송신 안테나의 위상을 회전시키기 위한 수신 장치는, 송신기로부터 수신된 신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널 추정기와, 상기 추정된 채널정보를 이용하여 각 채널들의 상관관계를 검출하여 송신 안테나들의 위상 회전 요청을 결정하는 위상회전 요청 결정기를 포함하는 것 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, a receiving apparatus for rotating a phase of a transmitting antenna in a multi-antenna system includes a channel estimator for estimating a channel using a signal received from a transmitter, and the estimated channel information using the estimated channel information. And a phase rotation request determiner for detecting a correlation between channels and determining a phase rotation request of the transmitting antennas.
본 발명의 제 3견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 송신 안테나의 위상을 회전시키기 위한 수신 방법은, 송신기로부터 신호가 수신되면, 상기 수신신호를 이용하여 채널을 추정하는 과정과, 상기 추정된 채널값을 이용하여 각 채널들의 상관값을 산출하여 상기 채널 상관값과 제 1기준값과의 차의 절대값을 문턱값과 비교하는 과정과, 상기 채널 상관값과 제 1기준값의 차의 절대값이 상기 문턱값보다 작을 경우, 위상 회전요청 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention, a reception method for rotating a phase of a transmission antenna in a multi-antenna system includes, when a signal is received from a transmitter, estimating a channel using the received signal, and the estimated channel value. Calculating a correlation value of each channel by using a second value and comparing the absolute value of the difference between the channel correlation value and the first reference value with a threshold value; and the absolute value of the difference between the channel correlation value and the first reference value is the threshold value. If less than the value, characterized in that it comprises the step of transmitting a phase rotation request signal.
본 발명의 제 4견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 송신 안테나의 위상을 회전시키기 위한 수신 방법은, 송신기로부터 신호가 수신되면, 상기 수신신호를 이용하여 채널을 추정하는 과정과, 상기 추정된 채널값을 이용하여 각 채널들의 상관 값을 산출하여 상기 채널 상관값과 제 1기준값과의 차의 절대값을 문턱값과 비교하는 과정과, 상기 채널 상관값과 제 1기준값의 차의 절대값이 상기 문턱값보다 작을 경우, 위상 회전요청 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention, a reception method for rotating a phase of a transmission antenna in a multi-antenna system includes, when a signal is received from a transmitter, estimating a channel using the received signal, and the estimated channel value. Calculating a correlation value of each channel by using a second value and comparing the absolute value of the difference between the channel correlation value and the first reference value with a threshold value; and the absolute value of the difference between the channel correlation value and the first reference value is determined by the threshold value. If less than the value, characterized in that it comprises the step of transmitting a phase rotation request signal.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하 본 발명은 다중안테나 시스템(Multiple Input Multiple Output : 이하, MIMO라 칭함)에서 송신 안테나의 위상을 회전시켜 수신 신호들의 유클리드(Euclidean) 거리 척도를 최대로 하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 설명에서 상기 MIMO 시스템은 실내 혹은 근거리 실외 무선통신과 같은 준 정적인(Quasi-static) 채널의 MIMO SDM(Spatial Division Multiplexing) 시스템이다.Hereinafter, the present invention describes a technique for maximizing the Euclidean distance measure of received signals by rotating a phase of a transmitting antenna in a multiple antenna system (hereinafter referred to as MIMO). In the following description, the MIMO system is a MIMO SDI (Spatial Division Multiplexing) system of quasi-static channels such as indoor or near-field wireless communication.
상기 MIMO SDM 시스템에서 NT개의 송신안테나를 통해 각각 Q-QAM 변조된 신호를 전송하는 것은 최대우도(Maximum Likelihood : 이하, ML이라 칭함)수신기의 측면에서는 1개의 송신안테나를 통해 QM개의 신호 성좌점을 가지고 MIMO채널에 의해 무작위 변조된 신호를 전송하는 것과 동일하다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 송신안테나를 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)변조 신호(203)를 전 송하는 경우, ML수신기는 MIMO채널에 의해 변형된 16(24)개의 무작위 신호 성좌점(205)으로 인식한다.Respectively through the N T transmit antennas in the MIMO SDM system Q-QAM is to transmit the modulated signal ML (Maximum Likelihood: hereinafter, ML quot;) in the side of the receiver Q M of signals through the first transmit antenna constellations It is equivalent to transmitting a signal modulated randomly by the MIMO channel with a dot. For example, when two transmit antennas transmit a quadrature phase shift keying (QPSK) modulated
이때, 상기 수신기가 채널 H를 알고 있다고 가정하는 경우, 송신심볼벡터 x에 대한 ML추정의 심볼오류는 하기 <수학식 4>와 같이 주어진다.In this case, when the receiver assumes that the channel H is known, the symbol error of the ML estimation for the transmission symbol vector x is given by Equation 4 below.
여기서, Es는 심볼 에너지를 나타내고, N0는 잡음의 분산을 나타내며, dmin(│Hx-Hx`│)은 수신된 신호성좌점들 간의 최소 유클리드 거리를 나타낸다.Where E s represents symbol energy, N 0 represents variance of noise, and d min (│Hx-Hx`│) represents the minimum Euclidean distance between received signaling points.
따라서, 상기 도 2의 dmin이 클수록 상기 ML수신기의 성능이 향상된다. 상기 무작위 신호성좌점(205)의 dmin은 채널의 상관도가 클수록 작아질 확률이 높기 때문에, 준 정적인 채널에서 채널의 상관값이 작은 경우가 지속되는 경우에 dmin이 커지도록 송신 안테나의 위상을 변화시키는 장치가 필요하다.Therefore, as the d min of FIG. 2 increases, the performance of the ML receiver is improved. Since d min of the
일반적으로 상관도는 송신 안테나간 채널계수의 크기에 대한 상관값으로 측정할 수 있다. 그러나 본 발명에서는 준정적 페이딩 채널에서 송신 안테나들간 채널계수의 크기는 거의 동일하다고 가정하고 하기 <수학식 5>와 같이 송신 안테나간 채널계수의 위상 차이를 상관값의 척도로 사용한다. In general, the correlation may be measured as a correlation value for the magnitude of the channel coefficient between transmitting antennas. However, in the present invention, it is assumed that the magnitude of the channel coefficients between the transmitting antennas in the quasi-static fading channel is almost the same.
φi, φj는 송신 안테나들의 위상회전각을 나타내고, hi, hj는 송신 안테나들의 위상각을 나타낸다.φ i and φ j represent phase rotation angles of the transmission antennas, and h i and h j represent phase angles of the transmission antennas.
상기 <수학식 5>에서 i번째 송신 안테나와 j번째 송신안테나의 위상차 φij와 기준 위상차와 차이가 문턱값(T) 이하면, dmin이 작아질 확률이 커지므로 위상회전을 요청한다. 여기서, 상기 기준 위상차는 dmin을 최소로 만드는 위상 차를 의미한다. 예를 들어, 송신안테나가 2개이고 정사각 QAM 변조(예 : QPSK, 16QAM, 64QAM)를 사용하는 경우, 기준 위상차는 2/π의 배수로 주어진다. If the difference between the phase difference φ ij and the reference phase difference between the i th transmit antenna and the j th transmit antenna is less than or equal to the threshold value T in Equation 5, the probability that d min becomes small increases, so phase rotation is requested. Here, the reference phase difference means a phase difference that minimizes d min . For example, if you have two transmit antennas and use square QAM modulation (eg QPSK, 16QAM, 64QAM), the reference phase difference is given in multiples of 2 / π.
도 3은 본 발명에 따른 위상 회전을 수행하기 위한 다중안테나 시스템을 도시하고 있다. 이하 설명은 3개의 송신 안테나를 갖는 송신기를 예를 들어 설명한다. 3 shows a multiple antenna system for performing phase rotation in accordance with the present invention. The following description takes an example of a transmitter having three transmit antennas.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 송신기는 MUX(301), 곱셈기(303, 304), 위상 제어기(305)를 포함하고, 수신기는 ML복호기(311), 채널 추정기(313), 위상 검출기(315)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the transmitter includes a
먼저 송신기는 MUX(301)에서 송신신호를 송신 안테나의 수(예 : 3개)만큼 다중화하여 출력한다. 곱셉기(303, 304)는 상기 MUX(301)로부터 제공되는 송신신호를 위상 제어기(305)로부터 제공되는 위상 회전각에 따라 위상 회전시켜 각 송신 안테 나를 통해 전송한다.First, the transmitter multiplexes the transmission signals by the number of transmission antennas (eg, three) in the
상기 위상 제어기(305)는 위상 회전각 결정기(321), 위상회전각 확인기(323)를 포함하여 구성되며, 최소 유클리드 거리(dmin)를 최대가 되도록 전송신호의 위상을 제어한다. 상기 위상 회전각 확인기(323)는 상기 수신기에서 위상 회전 요청 신호가 수신되면, 상기 위상 회전각 결정기(321)에서 제공되는 송신 안테나들의 위상 회전각정보에 따라 현재 송신 안테나들의 위상회전각을 확인한다. 즉, 현재 송신 안테나들이 위상 회전된 상태인지를 확인한다.The
상기 위상 회전각 결정기(321)는 상기 위상 회전각 확인기(323)로부터 제공되는 현재 송신 안테나의 위상 회전상태에 따라 상기 송신 안테나들의 위상 회전각을 결정한다. 즉, 현재 송신 안테나들이 위상 회전이 없는 상태(θ1,θ2,θ3 = 0)이면, 송신 안테나 수와 변조방식에 따라 미리 정해진 위상 회전각 테이블에서 상기 송신기에 해당하는 위상 회전각을 선택하여 상기 곱셈기(303, 304)에 제공한다. The phase
만일, 현재 송신 안테나가 임의의 위상 회전각으로 회전된 상태이면, 상기 위상 회전각 결정기(321)는 상기 송신 안테나의 위상 회전각을 0으로 설정하여 상기 곱셉기(303, 304)에 제공한다.If the current transmission antenna is rotated at an arbitrary phase rotation angle, the phase
다음으로 수신기에서 ML복호기(311)는 수신안테나를 통해 수신된 신호를 검출한다. 채널 추정기(313)는 상기 수신신호의 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하여 상기 ML복호기(311)와 위상 검출기(315)에 제공한다. 상기 위상 검출기(315)는 상기 채널 추정기(313)로부터 제공받은 채널 정보를 이용하여 각 송신 안테나들 이 채널 상관값을 산출한다. 여기서, 상기 채널 상관값은, 준정적 페이딩 채널에서 송신 안테나간 채널 계수의 크기는 거의 동일하다고 가정하고 송신 안테나가 채널계수의 위상차이를 이용하여 측정한다.Next, the
이후 산출된 채널 상관값이 기준위상차보다 작을 경우, 상기 위상 제어기(305)로 위상 회전 요청 신호를 전송한다. 여기서, 상기 위상회전 요청 신호는 상기 위상 회전 요청이 있는 경우 1비트의 신호를 전송한다.If the calculated channel correlation value is less than the reference phase difference, the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 송신 안테나의 회전을 수행하기 위한 절차를 도시하고 있다. 4 illustrates a procedure for performing rotation of a transmission antenna in a multi-antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 송신기는 401단계에서 수신기로 신호를 전송한 후, 상기 송신기는 403단계로 진행하여 상기 수신기로부터 위상 회전 요청 신호가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 위상 회전 요청 신호는, 1비트의 피드백 신호이다.Referring to FIG. 4, first, the transmitter transmits a signal to the receiver in
만일, 상기 위상 회전 요청 신호가 수신되면, 상기 송신기는 405단계로 진행하여 상기 위상 회전각 확인기(323)에서 현재 송신 안테나들의 위상 회전상태를 확인한다. 만일, 상기 송신 안테나들이 위상 회전된 상태가 아니면, 상기 송신기는 407단계로 진행하여 송신 안테나의 수와 변조 방식에 따라 미리 정해진 위상 회전 테이블을 이용하여 상기 송신기의 변경할 위상 회전각을 선택한다. 이후, 상기 송신기는 409단계로 진행하여 상기 선택된 위상 회전각에 따라 상기 송신 안테나들을 회전 시킨후, 상기 송신기는 411단계로 진행하여 상기 회전된 위상각으로 신호를 전송한다. 이후, 상기 송신기는 본 알고리즘을 종료한다.If the phase rotation request signal is received, the transmitter proceeds to step 405 and the phase
한편, 상기 송신 안테나들이 위상 회전된 상태이면, 상기 송신기는 413단계로 진행하여 상기 송신 안테나들의 위상 회전각을 0으로 선택한다. 이후, 상기 송신기는 상기 409단계로 진행하여 상기 선택된 위상 회전각에 따라 상기 송신 안테나들을 회전 시킨후, 상기 송신기는 상기 411단계로 진행하여 상기 회전된 위상각으로 신호를 전송한다. 이후, 상기 송신기는 본 알고리즘을 종료한다.If the transmitting antennas are in phase rotation, the transmitter proceeds to step 413 to select the phase rotation angle of the transmitting antennas as zero. Thereafter, the transmitter proceeds to step 409 to rotate the transmit antennas according to the selected phase rotation angle, and then the transmitter proceeds to step 411 to transmit a signal at the rotated phase angle. The transmitter then terminates this algorithm.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 송신안테나의 채널 상관에 따라 위상 회전을 요청하기 위한 절차를 도시하고 있다.5 illustrates a procedure for requesting phase rotation according to channel correlation of a transmitting antenna in a multi-antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 수신기는 501단계에서 상기 송신기로부터 신호가 수신되면, 상기 수신기는 503단계로 진행하여 상기 수신신호의 파일럿을 이용하여 채널을 추정한다.Referring to FIG. 5, when a signal is received from the transmitter in
이후, 상기 수신기는 505단계로 진행하여 상기 추정된 채널 값을 이용하여 각 송신 안테나들의 채널 상관값을 측정한다. 여기서, 상기 채널 상관값은, 준정적 페이딩 채널에서 송신 안테나간 채널 계수의 크기는 거의 동일하다고 가정하고 송신 안테나가 채널계수의 위상차이를 이용하여 측정한다. 또한, 상기 채널 상관값 측정은 주기적으로 수행된다.In
상기 채널 상관값을 측정한 후, 상기 수신기는 507단계로 진행하여 상기 측정된 채널 상관값(φij)과 기준위상차(φ)의 차의 절대값(|φij-φ|)을 문턱값(T)과 비교한다. 만일, 상기 채널 상관값과 기준위상차의 차의 절대값이 상기 문턱값보다 크거나 같을 경우(|φij-φ| ≥ T), 상기 수신기는 상기 501단계로 되돌아가 다음 수신신호의 채널 상관값을 확인한다.After measuring the channel correlation value, the receiver proceeds to step 507 in which the absolute value (| φ ij -φ |) of the difference between the measured channel correlation value φ ij and the reference phase difference φ is determined as the threshold value ( Compare to T). If the absolute value of the difference between the channel correlation value and the reference phase difference is greater than or equal to the threshold value (| φ ij -φ | ≥ T), the receiver returns to step 501 and returns the channel correlation value of the next received signal. Check.
만일, 상기 채널 상관값과 기준위상차의 차의 절대값이 상기 문턱값보다 작을 경우( |φij-φ| < T), 상기 수신기는 509단계로 진행하여 상기 송신기로 위상 회전 요청 신호를 전송한다. 여기서, 상기 위상 회전 요청 신호는, 1비트의 피드백 신호이다. 즉, 상기 위상 회전 요청이 있는 경우 1비트의 피드백 신호를 전송하고, 상기 위상 회전 요청이 없는 경우, 아무 신호도 전송하지 않는다.If the absolute value of the difference between the channel correlation value and the reference phase difference is smaller than the threshold value (| φ ij -φ | <T), the receiver proceeds to step 509 and transmits a phase rotation request signal to the transmitter. . The phase rotation request signal is a 1-bit feedback signal. That is, if there is a phase rotation request, a feedback signal of 1 bit is transmitted, and if there is no phase rotation request, no signal is transmitted.
이후, 상기 수신기는 본 알고리즘을 종료한다.The receiver then terminates this algorithm.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나시스템에서 송신 안테나의 수에 따라 최적의 유클리드 거리를 나타낸다. 이하 설명에서 상기 도 6은 2개의 송신 안테나를 사용할 경우를 나타내고, 상기 도 7은 3개의 송신 안테나를 사용할 경우를 나타낸다.6 and 7 illustrate an optimal Euclidean distance according to the number of transmitting antennas in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention. In the following description, FIG. 6 shows a case of using two transmit antennas, and FIG. 7 shows a case of using three transmit antennas.
먼저 상기 도 6에 도시된 바와 같이 가로축은 위상 회전각을 나타내고, 세로축은 유클리드 거리를 나타낸다. 여기서, 두 개의 송신 안테나 중, 하나의 송신 안테나를 기준으로 나머지 하나의 송신 안테나만 회전을 수행하면 되므로 상기 위상 회전각은 하나만 나타낸다. First, as illustrated in FIG. 6, the horizontal axis represents a phase rotation angle, and the vertical axis represents a Euclidean distance. Here, since only one transmit antenna needs to be rotated based on one transmit antenna among two transmit antennas, only one phase rotation angle is shown.
도 6a는 QPSK를 사용할 경우, 위상회전각에 따른 유클리드 거리의 변화를 나타내고, 도 6b는 16QAM을 사용할 경우, 위상 회전각에 따른 유클리드 거리의 변화를 나타낸다. 6A illustrates a change in Euclidean distance according to the phase rotation angle when using QPSK, and FIG. 6B illustrates a change in Euclidean distance according to the phase rotation angle when using 16QAM.
다음으로 상기 도 7에 도시된 바와 같이 가로축은 두 번째 안테나의 위상 회 전각을 나타내고, 세로축은 세 번째 안테나의 위상 회전각을 나타낸다.Next, as shown in FIG. 7, the horizontal axis represents the phase rotation angle of the second antenna, and the vertical axis represents the phase rotation angle of the third antenna.
도 7a는 BPSK를 사용할 경우, 위상 회전각에 따른 유클리드 거리의 변화를 나타내고, 도 7b는 QPSK를 사용할 경우, 위상 회전각에 따른 유클리드 거리의 변화를 나타낸다.FIG. 7A illustrates the change in Euclidean distance according to the phase rotation angle when BPSK is used, and FIG. 7B illustrates the change in Euclidean distance according to the phase rotation angle when QPSK is used.
여기서, 상기 채널계수의 상관도가 높아 모든 송신 안테나로부터의 전력이 동일하고, 첫번째 송신 안테나의 채널 계수에 대한 나머지 안테나의 채널 계수의 위상차이가 0에 가깝다고 가정한 경우, 송신 안테나별 위상 회전각에 따른 유클리드 거리는 하기 <수학식 6>과 같이 산출한다.In this case, when the correlation between the channel coefficients is high and the powers from all transmitting antennas are the same, and the phase difference between the channel coefficients of the remaining antennas with respect to the channel coefficients of the first transmitting antennas is close to zero, the phase rotation angle for each transmitting antenna Euclidean distance according to is calculated as shown in Equation 6.
여기서, dmin은 최소 유클리드 거리를 나타내고, θi는 i번째 송신 안테나의 위상 회전각을 나타내며, xn은 n번째 안테나의 송신 신호를 나타낸다.Here, d min represents the minimum Euclidean distance, θ i represents a phase rotation angle of the i-th transmit antenna, x n denotes a transmission signal of the n th antenna.
상기 <수학식 6>을 이용하여 최적의 위상 회전각을 산출하면 하기 표 1과 표 2와 같이 나타난다.When the optimum phase rotation angle is calculated by using Equation 6, it is shown in Tables 1 and 2.
여기서, 상기 표 2는 2개의 송신 안테나를 사용하는 경우 기준 위상차와 송신 안테나별 위상 회전각 집합을 나타낸다.Here, Table 2 shows a reference phase difference and a set of phase rotation angles for each transmitting antenna when two transmitting antennas are used.
여기서, 상기 표 2는 3개의 송신 안테나를 사용하는 경우 기준 위상차와 송신 안테나별 위상 회전각 집합을 나타낸다.Here, Table 2 shows a reference phase difference and a set of phase rotation angles for each transmitting antenna when three transmitting antennas are used.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이, 준 정적인 페이딩 채널의 MIMO SDM 시스템에서, 송신 안테나 위상 회전 요청신호를 수신하면, 송신 안테나별 위상 회전을 수행함에 따라, 채널의 상관값이 큰 상태가 지속되는 경우에도 최적의 송신 안테나별 위상회전을 통해 최소 유클리드 거리를 최대화시킴으로서 최대우도 수신기의 성능을 향상 시킬 수 있다. 또한, 송신안테나별로 위상만을 회전시키므로 송신기의 복잡도가 낮고, 채널 상관값이 문턱값을 넘을 때만 1비트의 위상회전 요청 신호를 피드백하므로 오버헤드가 적은 이점이 있다.As described above, in the MIMO SDM system of the quasi-static fading channel, when the transmitting antenna phase rotation request signal is received, as the phase rotation for each transmitting antenna is performed, even when a large correlation value of the channel continues, The maximum likelihood receiver can be improved by maximizing the minimum Euclidean distance through phase rotation of each transmitting antenna. In addition, since only the phase is rotated for each transmission antenna, the complexity of the transmitter is low and the overhead is reduced because the phase rotation request signal of 1 bit is fed back only when the channel correlation value exceeds the threshold.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050086892A KR20070032553A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Apparatus and method for phase rotation of antenna in mimo systems |
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KR1020050086892A KR20070032553A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Apparatus and method for phase rotation of antenna in mimo systems |
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Family
ID=41560532
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KR1020050086892A KR20070032553A (en) | 2005-09-16 | 2005-09-16 | Apparatus and method for phase rotation of antenna in mimo systems |
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KR (1) | KR20070032553A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150093945A (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-19 | 한국전자통신연구원 | Communication apparatus and communication system comprising thereof, dual polarization signal transmitting and receiving method of communication system |
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2005
- 2005-09-16 KR KR1020050086892A patent/KR20070032553A/en not_active Application Discontinuation
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