KR20070089107A - Stfbc-ofdm system and its communication method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 STFBC(Space Time Frequency Block Code)-오에프디엠(Orthogonal Frequency Division Modulation, OFDM) 시스템 및 그 통신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 입출력(Multi-In Multi-Out, MIMO)-OFDM에 있어서, OFDM신호를 생성할 때, 시간 영역과 주파수 영역에 동일한 신호를 연속적으로 매핑하고, 반복 전송되는 신호에 대하여 크기를 축소하여, 부호(code)의 직교성(orthogonality)을 보존함으로써, 디코딩 과정에서 발생되는 간섭(interference)을 줄여 그 성능 저하를 방지할 수 있는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a Space Time Frequency Block Code (STFBC) -Orthogonal Frequency Division Modulation (OFDM) system and a communication method thereof, and more particularly to Multi-In Multi-Out (MIMO) -OFDM. In generating an OFDM signal, by sequentially mapping the same signal in the time domain and the frequency domain, reducing the size of the repeated transmission signal, and preserving the orthogonality of the code, the decoding process The present invention relates to a system and a method for reducing the interference generated in the system and preventing the performance degradation.
MIMO는 다중의 입출력이 가능한 안테나 시스템을 의미한다. 이러한 MIMO는 복수의 안테나가 동시에 동작하여 고속의 데이터 교환을 가능하게 한다. 즉, MIMO는 휴대인터넷 서비스인 와이브로(Wibro)에 주로 사용되는 기술이며, 이 기술을 사용하려면 기지국 또는 엑세스 포인트 쪽과 단말기 쪽이 모두 MIMO를 지원해야 상호 통신이 가능하다. MIMO means an antenna system capable of multiple inputs and outputs. This MIMO allows a plurality of antennas to operate simultaneously to enable high speed data exchange. In other words, MIMO is a technology mainly used for Wibro, which is a mobile Internet service. To use this technology, both a base station or an access point and a terminal must support MIMO to communicate with each other.
또한, OFDM은 직교하는 반송파 신호를 다중화하는 디지털 변조방식으로 고속 의 이퀄라이저 사용을 피하고 멀티-패스 패딩(multi-path fading)과 펄스형 노이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 가용대역을 충분히 사용할 수 있다. 즉, 멀티 캐리어 트랜스미션(multi-carrier transmission)의 한 종류로써, 싱글 데이터 스트림을 낮은 전송률의 여러 반송파를 이용하여 전송한다. In addition, OFDM is a digital modulation scheme for multiplexing orthogonal carrier signals, which avoids the use of high-speed equalizers, reduces multi-path fading and pulsed noise, and can make full use of available bandwidth. That is, as one type of multi-carrier transmission, a single data stream is transmitted using multiple carriers of low data rate.
상기와 같이 언급된 MIMO-OFDM은 다중 안테나 직교 주파수 다중화 기법이라 칭하며, 통신 기술이 급격하게 발전하면서 각광을 받고 있다. The aforementioned MIMO-OFDM is called a multi-antenna orthogonal frequency multiplexing technique, and has been in the spotlight as the communication technology is rapidly developed.
한편, 공간-시간 부호(Space-time code)는 다중 안테나 시스템에서 다이버시티 이득을 위한 기법으로 많은 연구가 이루어져 왔다. 그 가운데 알라무티 부호(Alamouti code)라 불리는 기법은 간단하면서도 강력한 성능으로 가장 효율적인 코드로 평가된다(문헌 1).On the other hand, space-time code (Space-time code) has been a lot of research as a technique for the diversity gain in a multi-antenna system. Among them, the technique called Alamouti code is evaluated as the most efficient code with simple and powerful performance (Ref. 1).
알라무티 부호를 OFDM 시스템에 적용하고자 하는 많은 연구가 진행되었지만, 이웃하는 시간 또는 인접한 주파수 대역의 채널 값이 같을 때만 정확히 복원할 수 있다는 제한 때문에, 시간 선택적 페이딩(time-selective fading)과 주파수 선택적 페이딩(frequency-selective fading) 환경에서는 성능이 저하되는 단점이 있다(문헌 2, 문헌 3).Although many studies have been conducted to apply Alamouti codes to OFDM systems, time-selective fading and frequency-selective fading are limited due to the limitation that they can be correctly recovered only when the channel values of neighboring times or adjacent frequency bands are the same. In the frequency-selective fading environment, there is a disadvantage in that performance is reduced (
그 이유는 알라무티 부호의 큰 장점인 간단한 복호 방법을 적용하기 때문이다. 알라무티 부호는 부호의 직교성을 이용, 간단하게 전송 신호를 복원할 수 있지만, 페이딩 환경에서는 복호과정에서 심볼간에 간섭(Inter Symbol Interference, ISI)을 일으키게 되고, 그 영향은 페이딩에 따른 캐리어간에 간섭(Inter Carrier Interference, ICI)에 비해 훨씬 크기 때문에 이를 해결하기 위한 노력들이 있어 왔다(문헌 4, 문헌 5, 문헌 6).The reason is that a simple decoding method, which is a great advantage of the Alamouti code, is applied. Although the Alamouti code can easily recover the transmission signal by using the orthogonality of the code, in the fading environment, the Intersymbol Interference (ISI) is generated during the decoding process. Efforts have been made to solve this problem because it is much larger than the Inter Carrier Interference (ICI) (
이러한 문제점을 해결하기 위한 노력이 알라무티 부호가 아닌 다른 종류의 공간-시간 블록 부호(Space-Time Block code, STBC)를 이용하여 연구되었다. 즉 4개의 안테나를 활용하는 STBC의 경우, 위에서 언급된 문제가 더욱 심각해지기 때문에, 4개의 시간 또는 주파수 대역에서 연속하는 코드를 2개의 시간과 2개의 주파수 대역에 매핑함으로써 문제를 해결하였다(문헌 5, 문헌 6).Efforts to solve this problem have been studied using a space-time block code (STBC) other than the Alamouti code. That is, in the case of STBC using four antennas, the above-mentioned problem becomes more serious, and the problem is solved by mapping consecutive codes in two time and two frequency bands in four time or frequency bands (see Document 5). , Document 6).
[종래기술의 문헌 정보][Documentation information of the prior art]
문헌 1. S. Alamouti, “A simple transmit diversity technique for wireless communications,” IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 16, pp. 1451-1458, Oct. 1998.
문헌 2. K.F.Lee and D.B Williams, “A space-frequency transmitter diversity technique for OFDM systems,” in Proc. Globecom, vol. 3, pp. 1473-1477, Nov. 2000.
문헌 3. K.F.Lee and D.B Williams, “A space-time coded transmitter diversity technique for frequency selective fading channels,” in Proc. IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop, pp. 149-152, Mar. 2000.
문헌 4. J. W. Wee, J. W. Seo, K. T. Lee, Y. S. Lee and W. G. Jeon, “Successive interference cancellation for STBC-OFDM systems in a fast fading channel,” in Proc. IEEE Vehicular Tech. Conf., vol. 2, pp. 841 - 844, May 2005.
문헌 5. K. Suto and T. Ohusuki, “Space-time-frequency block codes over frequency selective fading channels,” IEICE Trans. Commun. vol. E87-B, No.7, pp. 1939-1945, Jul. 2004.
문헌 6. G. Bauch, “Space-time block codes versus space-frequency block codes,” in Proc. IEEE Vehicular Tech. Conf., pp. 567-571, May 2003.
상기한 바와 같이 동작되는 종래 배경 기술에 있어서, 알라무티 부호를 사용하는 STBC-OFDM 시스템은 시간 선택적 페이딩에서 도플러 확산(Doppler spread)의 값이 증가하면 할수록 그 성능이 저하된다. 즉 이러한 현상은 도 1에 도시된 시간 선택적 페이딩 환경에서 STBC-OFDM의 비트 에러률(Bit Error Rate, BER) 성능이 저하됨을 확인할 수 있으며, 또한 도 2에 도시된 주파수 선택적 페이딩 환경에서 SFBC-OFDM의 BER 성능이 저하됨을 알 수 있듯이, SFBC-OFDM 시스템은 주파수 선택적 페이딩에서 다중 경로 지연 확산(multipath delay spread)의 값이 커질수록 성능이 감소하게 된다. In the prior art operating as described above, the STBC-OFDM system using the Alamouti code degrades as the value of Doppler spread increases in time-selective fading. That is, this phenomenon can be seen that the bit error rate (BER) performance of the STBC-OFDM is degraded in the time-selective fading environment shown in FIG. 1, and SFBC-OFDM in the frequency-selective fading environment shown in FIG. As can be seen that the performance of the BER decreases, the SFBC-OFDM system decreases as the value of the multipath delay spread increases in frequency selective fading.
STBC-OFDM 시스템과 SFBC-OFDM 시스템을 수식적으로 정리하면 아래와 같다. 우선 STBC-OFDM의 인코딩 방법은 도 3에 도시된 알라무티 부호를 이용한다. STBC-OFDM 인코딩 기법을 적용하여 IFFT과정을 거치게 될 데이터는 수학식 1The STBC-OFDM system and SFBC-OFDM system can be summarized as follows. First, the encoding method of STBC-OFDM uses the Alamouti code shown in FIG. Data to be subjected to the IFFT process by applying the STBC-OFDM encoding scheme is represented by
로 표현되며, 복호 과정을 좀 더 설명하기 위해 연속적으로 수신한 OFDM 블록의 k번째 부반송파 신호만을 수학식 2In order to further explain the decoding process, only the k-th subcarrier signal of consecutively received OFDM blocks is represented by
로 표현할 수 있다. 양변에 를 곱하는 디코딩과정을 적용하면 수학식 3Can be expressed as On both sides Applying the decoding process to multiply
으로 표현된다. It is expressed as
여기서, 시간적으로 연속하는 두 개 OFDM 블록의 채널 값이 같다면, βST는 '0'이 될 것이고, 그렇지 않으면 βST는 ISI로 작용할 것이다. 며, 와 αST를 이용하여 송신한 신호를 검출하면 신호를 복원하는 과정이 종료된다.Here, if the channel values of two successive OFDM blocks are equal, β ST will be '0', otherwise β ST will act as ISI. And When the signal transmitted by using and α ST is detected, the process of restoring the signal ends.
이어서 SFBC-OFDM의 인코딩 방법은 도 4에 도시된 알라무티 부호를 이용한다. SFBC-OFDM 인코딩 기법을 적용하여 IFFT과정을 거치게 될 데이터는 수학식 4Subsequently, the encoding method of SFBC-OFDM uses the Alamouti code shown in FIG. 4. The data to be subjected to the IFFT process by applying the SFBC-OFDM encoding scheme is represented by
로 표현된다. It is expressed as
그리고, STBC-OFDM과 다르게 SFBC-OFDM은 하나의 OFDM블록에서 인접한 부반송파 신호를 이용하여 복호 과정에 들어감에 따라 인접한 두 개의 부반송파 신호만을 고려하면 수학식 5Unlike the STBC-OFDM, the SFBC-OFDM uses only two adjacent subcarrier signals as it enters a decoding process using adjacent subcarrier signals in one OFDM block.
로 표현되며, 양변에 를 곱하는 디코딩 과정을 적용하면 수학식 6Expressed on both sides Applying the decoding process to multiply the equation (6)
으로 표현된다. It is expressed as
여기서, 인접한 두 개의 부반송파의 채널 값이 같다면, βST는 '0'이 될 것 이고, 그렇지 않으면 βST는 ISI로 작용할 것이며, 와 αST를 이용하여 송신한 신호를 검출하면 신호를 복원하는 과정이 종료된다.Here, if two adjacent subcarriers have the same channel value, β ST will be '0', otherwise β ST will act as ISI, When the signal transmitted by using and α ST is detected, the process of restoring the signal ends.
즉, STBC-OFDM과 SFBC-OFDM 시스템이 각각 시간 선택적 페이딩과 주파수 선택적 페이딩을 겪을 때, 그 성능을 가장 크게 저하시키는 부분은 βST, αSF로 표현되어 있는 부분으로, 수식을 전개하여 제안하는 코드와 그 크기를 비교하면, 제안하는 코드의 βSTF는 βST, βSF 절반의 합인 수학식 7That is, when the STBC-OFDM and SFBC-OFDM systems undergo time-selective fading and frequency-selective fading, respectively, the most deteriorating performance is expressed by β ST and α SF . Comparing the code with its size, β STF of the proposed code is the sum of β ST and β SF half.
로 표현된다. It is expressed as
따라서 시간 선택적 페이딩 환경에서는 STBC-OFDM이 겪는 ISI의 절반 정도의 영향만을 받게 되고, 주파수 선택적 페이딩 환경에서는 SFBC-OFDM이 겪는 ISI의 절반 정도의 영향만을 받게 된다. 즉, 본 벌명에서는 시간과 주파수 선택적 페이딩이 모두 심하지 않은 환경만 아니라면 적어도 하나의 시스템에 비해 ISI의 영향을 적게 받게끔 해결 방안을 모색하였다. Therefore, in the time-selective fading environment, only about half of the ISI experienced by STBC-OFDM is affected. In the frequency-selective fading environment, only half of the ISI is experienced by SFBC-OFDM. In other words, the present investigation sought a solution to be less affected by ISI than at least one system unless both time and frequency selective fading were severe.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 해결 방안을 위해 안출한 것으로서, MIMO-OFDM에 있어서, 시간 영역과 주파수 영역에 신호를 연속적으로 매핑하고 반복 전송되는 신호에 대하여 크기를 축소하여, 부호의 직교성을 보존함으로써, 디코딩 과정에서 발생되는 간섭을 줄여 그 성능 저하를 방지할 수 있는 STFBC-OFDM 시스템 및 그 통신 방법을 제공한다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to solve the above-described solution, in the MIMO-OFDM, the signal is orthogonality by continuously mapping the signal in the time domain and the frequency domain and reducing the size of the repeated transmission signal, By preserving the present invention, the present invention provides an STFBC-OFDM system and a communication method thereof, which can reduce interference generated during decoding to prevent performance degradation.
본 발명의 일 관점에 따른 STFBC-OFDM 시스템은 데이터 심볼을 STFBC-OFDM의 부호화로 인코딩하여 각 부반송파에 매핑시킨 데이터 벡터를 송신하는 송신측 단말수단과, 송신측 단말수단으로부터 수신되는 데이터 벡터에 대하여 부반송파 데이터만을 이용하여 원래의 신호로 디코딩하는 수신측 단말수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the STFBC-OFDM system according to an aspect of the present invention, a transmitting terminal means for transmitting a data vector encoded with STFBC-OFDM encoding and mapped to each subcarrier, and a data vector received from the transmitting terminal means. Receiving terminal means for decoding the original signal using only subcarrier data.
본 발명의 다른 관점에 따른 STFBC-OFDM 시스템의 통신 방법은 데이터 심볼을 병렬로 변환시키는 단계와, 병렬로 변환된 데이터 심볼을 다수 개의 송신 안테나에 대하여 직교 설계 조건을 만족하도록 STFBC-OFDM의 부호화의 인코딩을 통해 데이터를 생성하여 각 부반송파에 매핑시킨 STFBC-OFDM의 부호화 어레이의 데이터 벡터를 제공하는 단계와, 인코딩된 데이터 벡터를 기저 대역으로 IFFT 연산하는 단계와, IFFT 연산된 데이터 벡터를 직렬로 변환하는 단계와, 직렬로 변환된 데이터 벡터에 CP 신호를 추가하는 송신하는 단계와, 송신된 데이터 벡터를 수신한 다음에 수신된 데이터 벡터에서 CP 신호를 제거하는 단계와, CP 신호가 제거된 데이터 벡터를 병렬로 변환하는 단계와, 병렬로 변환된 데이터 벡터를 OFDM 수신 심볼로 FFT 연산하는 단계와, FFT 연산된 OFDM 수신 심볼 신호를 부반송파 데이터만을 이용하여 디코딩하는 단계와, 디코딩된 병렬의 OFDM 수신 심볼 신호를 직렬로 변환하여 복조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A communication method of an STFBC-OFDM system according to another aspect of the present invention includes the steps of converting data symbols in parallel, and encoding the STFBC-OFDM encoding to satisfy the orthogonal design conditions for the multiple transmit antennas in parallel. Providing a data vector of a coding array of STFBC-OFDM generated data through encoding and mapping to each subcarrier, IFFT performing the encoded data vector on a baseband, and converting the IFFT calculated data vector serially And adding a CP signal to the serially converted data vector, removing the CP signal from the received data vector after receiving the transmitted data vector, and removing the CP signal from the received data vector. Converting the P into parallel, performing FFT operation on the parallel converted data vector into OFDM received symbols, and receiving the FFT computed OFDM And decoding the symbol signal using only subcarrier data, and converting and decoding the decoded parallel OFDM received symbol signal in series.
본 발명은 도 7에서와 같이 비율(rate)의 보완을 위해 변조 오더(modulation order)가 높은 변복조 방식을 사용하는 손실은 신호대 잡음비 이득으로 거의 상쇄된다는 것을 확인할 수 있고, 도 8 및 도 9에서와 같이 신호대 잡음비 이득을 얻고 복호 과정에 ISI의 영향을 적게 받기 때문에 STFBC-OFDM의 성능이 더 좋다는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, the present invention can confirm that a loss using a modulation modulation method having a high modulation order to compensate for the rate is almost canceled by a signal-to-noise ratio gain. Similarly, we can see that the performance of STFBC-OFDM is better because we get the signal-to-noise ratio gain and the ISI is less affected by the decoding process.
또한, 본 발명은 MIMO-OFDM에 있어서, 시간 영역과 주파수 영역에 연속적으로 매핑함으로써, 반복 전송되는 신호에 대하여 크기를 축소하여, 부호의 직교성을 보존하며 디코딩 과정에서 발생되는 간섭을 줄여 그 성능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다. In addition, in the MIMO-OFDM, the present invention continuously maps the time domain and the frequency domain, thereby reducing the size of the repeatedly transmitted signal, preserving the orthogonality of the code, and reducing the interference caused by the decoding process. There is an effect that can be prevented.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the present invention. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명의 구체적인 기술요지를 살펴보면, MIMO-OFDM에 있어서, 시간 영역과 주파수 영역에 연속적으로 매핑함으로써, 반복 전송되는 신호에 대하여 크기를 축소하여, 부호의 직교성을 보존하며 디코딩 과정에서 발생되는 간섭을 줄여 그 성능 저하를 방지하는 기술을 통해 본 발명에서 이루고자 하는 바를 쉽게 달성할 수 있 다.Looking at the specific technical gist of the present invention, in MIMO-OFDM, by continuously mapping to the time domain and the frequency domain, the size of the repeated transmission signal is reduced, the orthogonality of the code is preserved, and the interference generated in the decoding process is reduced. It is possible to easily achieve what is to be achieved in the present invention through a technology that reduces and prevents performance degradation.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 STFBC-OFDM 시스템에 대한 블록 구성도로서, 송신 단말기(100) 및 수신 단말기(200)를 포함한다.5 is a block diagram of an STFBC-OFDM system according to a preferred embodiment of the present invention, and includes a transmitting
송신 단말기(100)는 직/병렬(Serial/Parallel, S/P) 변환부(101), 인코더(103), 고속 푸리에 역변환기(Inverse Fast Fourier Transformer, IFFT)(105,105'), 병/직렬(Parallel/Serial, P/S) 변환부(107,107'), 순환전치(Cyclic Prefix, CP) 삽입부(109,109')를 포함한다.The transmitting
S/P 변환부(101)는 직렬의 데이터 심볼을 병렬로 변환시켜 인코더(103)에 제공한다. The S /
인코더(103)는 SP 변환부(101)로부터 입력되는 병렬의 데이터 심볼을 다수 개의 송신 안테나(S1,S1')에 대하여 직교 설계 조건(예컨대, 직교 설계 조건은, 반복되는 부반송파 신호의 크기를 축소하는 것임)을 STFBC-OFDM의 부호화를 통해 전송하고 무선 채널(H1, H2, G1, G2)를 거쳐 수신 안테나(S2)에서 수신한 신호를 수학식 8The
(여기서, 실제로 사용하는 부반송파의 수와 가드 밴드(guard band)를 위해 사용하는 부반송파 갯수를 각각 Na,Nv라고 표현한다. )(Here, the number of subcarriers actually used and the number of subcarriers used for the guard band are expressed as N a and N v , respectively.)
로 정의할 수 있다. 이 과정에서 STFBC-OFDM의 부호화의 인코딩을 통해 개 만큼 데이터를 생성하여 각 부반송파에 매핑시킨 도 6에 도시된 STFBC-OFDM의 부호화 어레이의 데이터 벡터는 수학식 9Can be defined as In this process through the encoding of the encoding of STFBC-OFDM The data vector of the coding array of STFBC-OFDM shown in FIG. 6, in which data is generated and mapped to each subcarrier, is represented by Equation 9
로 표현되며, 이 표현된 데이터 벡터를 IFFT(105,105')에 제공한다.The expressed data vector is provided to the
IFFT(105,105')는 인코더(103)로부터 입력되는 각각의 데이터 벡터에 대하여 기저 대역으로 IFFT 연산하면, 수학식 10IFFT (105, 105 ') is IFFT operation in the baseband for each data vector input from the
으로 표현되고, 이 표현된 데이터 벡터를 P/S 변환부(107,107')에 제공한다. The expressed data vector is provided to the P /
P/S 변환부(107,107')는 IFFT(105,105')로부터 입력되는 기저 대역으로 연산된 병렬의 데이터 벡터를 직렬로 변환하여 CP 삽입부(109,109')에 제공한다.The P /
CP 삽입부(109,109')는 P/S 변환부(107,107')로부터 입력되는 직렬의 데이터 벡터에 부반송파의 지연에 의해 발생할 수 있는 직교성의 파괴를 방지하기 위해 CP 신호를 추가하여 도 5에 도시된 각 안테나(S1,S1'S2)를 통해 수신 단말기(200)로 송신한다. The
수신 단말기(200)는 CP 제거부(201), S/P 변환부(203), 고속 푸리에 변환기(Fast Fourier Transformer, FFT)(205), 디코더(207), P/S 변환부(209)를 포함한다. The receiving
CP 제거부(201)는 송신 단말기(100)로부터 수신되는 CP 신호가 삽입된 데이터 벡터에서 CP 신호만을 제거한 다음에, CP 신호가 제거된 데이터 벡터()를 S/P 변환부(203)에 제공한다.The
S/P 변환부(203)는 CP 제거부(201)로부터 입력되는 직렬의 데이터 벡터를 병렬로 변환시켜 FFT(205)에 제공한다. The S /
이때, S/P 변환부(203)에 의해 변환된 병렬의 데이터 벡터를 OFDM 수신 심볼 로 FFT 연산하면 수학식 11In this case, when the FFT operation of the parallel data vector transformed by the S /
로 표현되고, 이 표현된 OFDM 수신 심볼 신호가 디코더(207)에 제공된다.And the represented OFDM received symbol signal is provided to the
디코더(207)는 입력되는 OFDM 수신 심볼 신호를 3개의 부반송파 데이터만을 이용하여 디코딩하면 수학식 12If the
로 정의되어, 이 신호는 P/S 변환부(209)에 제공된다. This signal is provided to the P /
그러면, P/S 변환부(209)는 디코더(207)로부터 입력되는 병렬의 OFDM 수신 심볼 신호를 직렬로 변환함에 따라 원래의 신호로 복조하게 된다. 여기서, 시간적으로 연속하는 두 개 OFDM의 채널과 인접한 두 개의 부반송파간 채널값이 같다면 βSTF의 값은 '0'이 되며, 과 αSTF를 이용하여 송신한 신호를 검출하면 신호를 복원하는 과정이 종료된다. Then, the P /
이에 따라, 도 7을 참조하면, 도 7은 페이딩이 약한 환경과 심한 환경에서 종래의 STBC-OFDM, SFBC-OFDM과 본 발명의 BER 성능을 비교한 도면으로서, 신호대 잡음비 이득과 다른 변복조방식을 사용함으로써 생기는 손실을 비교해주고 있다. 즉 점선은 △f=0.005, τrms=0.5㎲로 거의 페이딩의 영향이 없는 환경에서의 실험 결과를 보여주고, 실선은 △f=0.05, τrms=4㎲로 시간, 주파수 선택적 페이딩이 모두 심한 환경에서의 실험 결과를 보여주는 것으로, 그 결과에서 볼 수 있듯이, 비율(rate)의 보완을 위해 변조 오더(modulation order)가 높은 변복조 방식을 사용하는 손실은 신호대 잡음비 이득으로 거의 상쇄된다는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, referring to FIG. 7, FIG. 7 compares the BER performance of the present invention with the conventional STBC-OFDM and SFBC-OFDM in a weak fading environment and a severe environment, and uses a signal-to-noise ratio gain and a different modulation and demodulation scheme. The loss caused by the comparison is compared. In other words, the dotted line shows the experimental results in an environment with almost no fading effect with Δf = 0.005 and τ rms = 0.5 Hz, and the solid line shows Δf = 0.05 and τ rms = 4 심한 for both time and frequency selective fading. Experimental results in the environment show that, as shown in the results, the loss of using a modulation modulation method with a high modulation order to compensate for the rate is almost offset by the signal-to-noise ratio gain. .
그리고, 도 8을 참조하면, 도 8은 시간 선택적 페이딩이 심한 환경에서 STBC-OFDM과 본 발명의 BER 성능을 비교한 도면으로서, 실험 환경은 τrms=0.5㎲이고, △f는 0.005와 0.1 두가지 환경에 실험한 것으로, 비록 더 좋지 않은 변복조 방식을 사용함에도 불구하고, 신호대 잡음비 이득을 얻고 복호 과정에 ISI의 영향을 적게 받기 때문에 본 발명에서 제안하는 STFBC-OFDM의 성능이 더 좋다는 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to FIG. 8, FIG. 8 is a diagram comparing the BER performance of the STBC-OFDM and the present invention in an environment in which time-selective fading is severe. The experimental environment is τ rms = 0.5 ms, and Δf is 0.005 and 0.1. Experiments with the environment show that the STFBC-OFDM proposed in the present invention is better because the signal-to-noise ratio gain and the decoding process are less affected by the ISI, even though a better modulation and demodulation method is used. .
마지막으로, 도 9를 참조하면, 도 9는 주파수 선택적 페이딩이 심한 환경에서 SFBC-OFDM과 본 발명에서 제안하는 코드를 사용한 시스템의 BER 성능을 비교한 도면으로서, 실험 환경은 △f는 0.005이고, τrms=5㎲, 3㎲의 두 가지 환경에서 실험한 것으로, STBC-OFDM의 결과와 비슷하게 본 발명에서 제안하는 STFBC-OFDM의 성능이 더 좋다는 것을 확인할 수 있다.Finally, referring to FIG. 9, FIG. 9 is a diagram comparing BER performance of a system using SFBC-OFDM and a code proposed by the present invention in an environment where frequency selective fading is severe. Δf is 0.005. Experiments were conducted in two environments of τ rms = 5 ms and 3 ms, which shows that the performance of the STFBC-OFDM proposed by the present invention is better, similar to the results of STBC-OFDM.
따라서, 본 발명은 MIMO-OFDM에 있어서, 시간 영역과 주파수 영역에 연속적으로 매핑함으로써, 반복 전송되는 신호에 대하여 크기를 축소하여, 부호의 직교성을 보존하며 디코딩 과정에서 발생되는 간섭을 줄여 그 성능 저하를 방지할 수 있다.Therefore, in the MIMO-OFDM, the present invention continuously reduces the size of a repeatedly transmitted signal by preserving the orthogonality of the code and reduces the interference generated in the decoding process by sequentially mapping the time domain and the frequency domain. Can be prevented.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 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 defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
도 1은 종래 기술에 따른 시간 선택적 페이딩 환경에서 STBC-OFDM의 BER 성능을 도시한 도면, 1 illustrates BER performance of STBC-OFDM in a time selective fading environment according to the prior art;
도 2는 종래 기술에 따른 주파수 선택적 페이딩 환경에서 SFBC-OFDM의 BER 성능을 도시한 도면, 2 is a diagram illustrating BER performance of SFBC-OFDM in a frequency selective fading environment according to the prior art;
도 3은 종래 기술에 따른 알라무티 부호를 이용한 STBC-OFDM의 부호화 어레이 도면, 3 is a coded array diagram of an STBC-OFDM using an Alamouti code according to the prior art;
도 4는 종래 기술에 따른 알라무티 부호를 이용한 SFBC-OFDM의 부호화 어레이 도면,4 is a coded array diagram of an SFBC-OFDM using an Alamouti code according to the prior art;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 STFBC-OFDM 시스템에 대한 블록 구성도,5 is a block diagram of an STFBC-OFDM system according to a preferred embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 STFBC-OFDM의 부호화 어레이 도면,6 is a diagram of an encoding array of STFBC-OFDM according to the present invention;
도 7은 페이딩이 약한 환경과 심한 환경에서 종래의 STBC-OFDM, SFBC-OFDM과 본 발명의 BER 성능을 비교한 도면, 7 is a view comparing the BER performance of the present invention and the conventional STBC-OFDM, SFBC-OFDM in the weak fading environment and severe environment,
도 8은 시간 선택적 페이딩이 심한 환경에서 STBC-OFDM과 본 발명의 BER 성능을 비교한 도면,8 is a diagram comparing the BER performance of the STBC-OFDM and the present invention in an environment of severe time selective fading,
도 9는 주파수 선택적 페이딩이 심한 환경에서 SFBC-OFDM과 본 발명에서 제안하는 코드를 사용한 시스템의 BER 성능을 비교한 도면.FIG. 9 is a diagram comparing BER performance of a system using SFBC-OFDM and a code proposed by the present invention in an environment with severe frequency selective fading. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 송신 단말기 101 : S/P 변환부100: transmitting terminal 101: S / P conversion unit
103 : 인코더 105,105' : IFFT103: Encoder 105,105 ': IFFT
107,107' : P/S 변환부 109,109' : CP 삽입부107,107 ': P / S converter 109,109': CP insertion part
200 : 수신 단말기 201 : CP 제거부200: receiving terminal 201: CP removing unit
203 : S/P 변환부 205 : FFT203: S / P converter 205: FFT
207 : 디코더 209 : P/S 변환부207: decoder 209: P / S converter
S1,S1',S2 : 안테나S1, S1 ', S2: Antenna
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