KR20080004650A - Apparatus and method for transmission in mimo system - Google Patents
Apparatus and method for transmission in mimo system Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080004650A KR20080004650A KR1020060063225A KR20060063225A KR20080004650A KR 20080004650 A KR20080004650 A KR 20080004650A KR 1020060063225 A KR1020060063225 A KR 1020060063225A KR 20060063225 A KR20060063225 A KR 20060063225A KR 20080004650 A KR20080004650 A KR 20080004650A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- delay time
- cyclic delay
- sample data
- determiner
- channel information
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0667—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal
- H04B7/0669—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal using different channel coding between antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/0413—MIMO systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J11/00—Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
Abstract
Description
도 1은 다중 안테나 시스템에서 CDD 적용에 따른 채널 특성을 보여주는 도면.1 is a diagram illustrating channel characteristics according to CDD application in a multi-antenna system.
도 2는 종래기술에 따른 CDD를 적용한 MIMO-OFDM 시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a MIMO-OFDM system to which a CDD according to the prior art is applied.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CDD를 적용한 MIMO-OFDM 시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a MIMO-OFDM system to which a CDD is applied according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CDD를 적용한 MIMO-OFDM 시스템에서 송신기의 송신 절차를 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating a transmission procedure of a transmitter in a MIMO-OFDM system employing a CDD according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 8은 FER 성능을 비교하는 그래프.5 to 8 are graphs comparing FER performance.
본 발명은 다중 안테나 시스템에서 송신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 순환 지연 다이버시티( CDD : Cyclic delay diversity) 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 안테나별 순환 지연 시간을 가변하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a transmission apparatus and a method in a multi-antenna system, and in particular, to provide an apparatus and method for varying the cyclic delay time for each antenna in a multi-antenna system using a cyclic delay diversity (CDD) technique. have.
최근에 다중 안테나(MIMO : Multiple Input Multiple Output)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 간단한 수신기 구조와 함께 공간 다이버시티 이득 및 다중 경로(multi-path) 이득을 얻을 수 있다는 점에서 차세대 통신의 강력한 후보로 대두되고 있다. Recently, multiple-input multiple-output (MIMO) -orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology is a powerful feature of next-generation communications in that spatial diversity gain and multi-path gain can be achieved with a simple receiver structure. It is emerging as a candidate.
또한, MIMO-OFDM 시스템에서 다중 경로 이득을 최대화하기 위해 오류 정정 부호(error control coding) 기술이 함께 사용되고 있다. 즉, 지연 확산이 클수록 코딩(coding)을 이용하여 더 큰 주파수 선택성(selectivity)을 획득할 수 있다. 그런데, 채널이 작은 지연 확산을 가지면, 다중 경로 이득을 효율적으로 얻을 수 없다. 그래서, 충분한 다중 경로 이득을 제공하기 위한 CDD기법이 제안되었다.In addition, an error control coding technique is used together to maximize the multipath gain in the MIMO-OFDM system. That is, the greater the delay spread, the greater the frequency selectivity can be obtained using coding. However, if the channel has a small delay spread, multipath gain cannot be obtained efficiently. Thus, a CDD technique has been proposed to provide sufficient multipath gain.
상기 CDD 기술은 안테나 별로 미리 결정된(deterministic) 지연 시간을 두어 다이버시티 이득을 높이는 방법이다. 이러한 시간 영역에서의 순환 지연은 주파수 영역에서 부반송파간에 위상 회전을 야기하므로 부반송파간 상관성을 감소시키게 된다. 이러한 상관성 감소는 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수 선택성(selectivity)을 증가시키고, 결과적으로 오류 성능을 개선시킬 수 있다.The CDD technique is a method of increasing diversity gain by providing a predetermined delay time for each antenna. This cyclic delay in the time domain causes phase rotation between subcarriers in the frequency domain, thereby reducing the correlation between subcarriers. This reduction in correlation can increase frequency selectivity, and consequently, improve error performance, as shown in FIG.
상기 CDD 기술에서 중요한 사항은 바로 지연 시간의 선택이라 할 수 있다. 기존에, 인접 부반송파간의 주파수 상관성이 0이 되게 하는 지연 시간을 선택하는 방법이 제안된바 있다. 하지만, 이 방법은 간단한 반면에 개 ( 는 송신 안 테나 수)의 연속된 부반송파들간의 상관성만이 0이 된다는 단점이 있다. An important point in the CDD technology is the selection of delay time. In the past, a method of selecting a delay time such that the frequency correlation between adjacent subcarriers becomes zero has been proposed. However, this method is simple Dog ( Has a disadvantage that only correlation between successive subcarriers of the number of transmission antennas is zero.
도 2는 종래기술에 따른 CDD를 적용한 MIMO-OFDM 시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다.2 illustrates a configuration of a transmitter in a MIMO-OFDM system employing a CDD according to the prior art.
도시된 바와 같이, 송신기는, 부호기(200), 변조기(202), IFFT연산기(204), 복수의 지연기들(206-2 내지 206-Nt), 복수의 보호구간 삽입기들(208-1 내지 208-Nt), 복수의 안테나들(210-1 내지 210-Nt)로 포함하여 구성된다.As shown, the transmitter includes an
도 2를 참조하면, 먼저 부호기(200)는 송신 데이터를 주어진 부호율로 부호화하여 부호 심볼들을 출력한다. 여기서, 상기 부호기(200)는 트렐리스(trellis)부호기이다. 변조기(202)는 상기 부호기(200)로부터의 데이터를 주어진 변조방식에 따라 변조하여 변조 심볼들을 출력한다.Referring to FIG. 2, first, the
IFFT연산기(204)는 상기 변조기(202)로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 샘플데이터를 출력한다. 이렇게 출력된 샘플데이터는 제1보호구간 삽입기(208-1)와 다수의 지연기들(206-2 내지 206-Nt)로 제공된다. 상기 다수의 지연기들(206-2 내지 206-Nt) 각각은 입력되는 샘플데이터를 결정된 지연 시간에 따라 순환 지연하여 출력한다. An
상기 제1보호구간 삽입기(208-1)는 상기 IFFT연산기(204)로부터의 샘플데이터에 보호구간(GI : Guard Interval)을 삽입하여 출력한다. 또한, 나머지 보호구간 삽입기들(208-2 내지 208-Nt) 각각은 대응되는 지연기로부터의 샘플데이터에 보호구 간을 삽입하여 출력한다. 이렇게 보호구간 삽입기들(208-1 내지 208-Nt)로부터 출력되는 샘플데이터들 각각은 대응되는 안테나를 통해 송신된다.The first guard interval inserter 208-1 inserts and outputs a guard interval (GI) in the sample data from the IFFT
예를 들어, 주파수 선택적 레일리(Rayleigh) 페이딩 채널을 가정하고, 한 OFDM심볼 주기에서는 채널이 정적(static)이고 매 심볼마다 독립적으로 채널이 변하는 블록 페이딩을 가정하기로 한다. 이때, L을 채널 탭 수라 하면, 이산시간 기저대역 채널 임펄스 응답 벡터는 와 같다. 또한, 은 서로 독립적이고, 을 만족하는 전력 분포를 가지며, 의 통계치(statistic)는 각 송신 안테나별로 동일하다고 가정한다. 그러면, 채널 벡터 의 상관 행렬 은 평균이 '0'인 복소 가우시안이 된다.For example, assume a frequency selective Rayleigh fading channel, and assume block fading in which the channel is static in one OFDM symbol period and the channel changes independently for each symbol. Here, if L is the number of channel taps, the discrete time baseband channel impulse response vector is Same as Also, Are independent of each other, Has a power distribution that satisfies The statistics of are assumed to be the same for each transmit antenna. then, Channel vector Correlation matrix Is a complex Gaussian with an average of zero.
수신기는 지연 시간의 효과를 고려한 효율적인 채널의 전달 함수(transfer function)를 완전히 알고 있다고 가정할 때, 보호구간을 제거하고 FFT를 수행한후 p번째 부반송파에서의 수신 신호는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the receiver fully knows the effective channel transfer function considering the effects of delay time, after removing the guard interval and performing the FFT, the received signal at the p-th subcarrier is expressed as in Equation 1 below. Can be.
여기서, w(p)는 평균 0, 분산 N0을 갖는 i.i.d(independent and identically distributed) 복소 가우시안 잡음이 된다. 그리고, 효율적인 채널 는 다음 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.Here, w (p) becomes iid (independent and identically distributed) complex Gaussian noise with an average of 0 and variance N 0 . And efficient channels Can be expressed as
이때, 는 채널 임펄스 응답의 전달함수가 된다. 상기 <수학식 2>에서 알 수 있듯이, 순환 지연 시간은 전달함수에서의 위상 회전을 야기한다. At this time, Becomes the transfer function of the channel impulse response. As can be seen from
한편, 상기 효율적인 채널 는 다음 <수학식 3>과 같이 정리될 수 있다.Meanwhile, the efficient channel Can be summarized as Equation 3 below.
따라서, 상기 <수학식 1>은 다음 <수학식 4>와 같이 정리될 수 있다.Therefore, Equation 1 may be summarized as Equation 4 below.
상기 <수학식 4>로부터 는 SF(space-frequency) 코드의 심볼로 해석될 수 있고, 를 브랜치(branch)에서의 심볼로 정의하면 비터비 복호기는 와 같이 브랜치 매트릭을 계산할수 있다.From Equation 4 Can be interpreted as a symbol in space-frequency (SF) code, Is defined as a symbol in the branch, the Viterbi decoder You can calculate branch metrics like this:
상기 도 2와 같은 시스템 모델에서, 상기 지연기들(206-2 내지 206-Nt)에서 사용되는 지연 시간은 인접한 부반송파들간의 상관성을 제로 포싱(zero-forcing)하도록 설계된다. 번째 안테나에서의 지연 시간은 다음 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.In the system model as shown in FIG. 2, the delay time used in the delayers 206-2 to 206-N t is designed to zero-forcing the correlation between adjacent subcarriers. The delay time at the first antenna may be expressed as
여기서, 는 부반송파 개수(FFT 사이즈)를 나타내고, 는 송신 안테나의 개수를 나타낸다.here, Represents the number of subcarriers (FFT size), Denotes the number of transmit antennas.
상기 <수학식 5>와 같이, 지연 시간을 결정하는 경우, 개의 인접한 부반송파들 사이의 상관값은 '0'이 되는 반면, 부반송파만큼 떨어진 거리에서의 상관값은 '0'이 되지 않는다. 뿐만 아니라, 거리를 주기로 상관 패턴이 반복되는 특징을 갖는다. 2개의 송신 안테나를 갖는 시스템을 예로 들면, 홀수번째와 짝수번째 부반송파 간의 상관값은 '0'이 되지만, 홀수번째들 혹은 짝수번째들 사이의 상관값은 '0'이 되지 않는다. When the delay time is determined as in
이상 살펴본 바와 같이, 종래 기술은 주파수 영역의 선택성(selectivity)만 고려하고 있고, 다이버시티(diversity)를 얻기 위해 사용되는 코딩(coding)에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다. 하지만, 코딩(coding)은 CDD의 성능을 판단하는데 중요한 부분을 차지하므로, 지연 시간을 결정하는데 있어 코딩(coding)도 함께 고려되는 것이 바람직하다. 즉, 채널 특성 및 코딩 기법을 고려하였을 때, 종래 기술 은 최적 지연 시간을 보장하지 못하는 문제점이 있다.As described above, the prior art considers only the selectivity of the frequency domain, and does not consider the coding used to obtain diversity. However, since coding is an important part in determining the performance of the CDD, it is preferable to consider coding in determining the delay time. In other words, when considering channel characteristics and coding schemes, the prior art has a problem that it does not guarantee the optimal delay time.
따라서 본 발명의 목적은 CDD 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 안테나별 지연 시간을 최적화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for optimizing delay time for each antenna in a multi-antenna system using a CDD technique.
본 발명의 다른 목적은 CDD 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 안테나별 지연 시간을 가변하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for varying antenna delay time in a multi-antenna system using a CDD technique.
본 발명의 또 다른 목적은 CDD 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 PEP를 고려해서 안테나별 지연 시간을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining delay time for each antenna in consideration of PEP in a multi-antenna system using a CDD technique.
본 발명의 또 다른 목적은 CDD 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 SNR(Signal to Noise Ratio)과 부호율(coding rate)에 따라 안테나별 지연 시간을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining antenna delay time according to signal to noise ratio (SNR) and coding rate in a multiple antenna system using a CDD technique.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 순환 지연 다이버시티 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 송신 장치에 있어서, 채널정보를 이용해서 부호율을 결정하는 제1결정기와, 상기 제1결정기로부터의 부호율과 상기 채널정보를 이용해서 복수의 안테나들 각각에 적용할 순환 지연 시간을 결정하는 제2결정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a transmission apparatus in a multi-antenna system using a cyclic delay diversity scheme, comprising: a first determiner for determining a code rate using channel information, and the first determiner And a second determiner for determining a cyclic delay time to be applied to each of the plurality of antennas using the code rate and the channel information.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 순환 지연 다이버시티 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 송신 장치에 있어서, 채널정보를 이용해서 부호율을 결정하는 과정과, 상기 결정된 부호율과 상기 채널정보를 이용해서 복수의 안테나들 각각에 적용할 순환 지연 시간을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in a multi-antenna system using a cyclic delay diversity scheme, a step of determining a code rate using channel information, and a plurality of using the determined code rate and the channel information And determining a cyclic delay time to be applied to each of the antennas.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 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, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. 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.
이하 CDD 기법을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 안테나별 순환 지연을 가변하기 위한 방안에 대해 살펴보기로 한다. 이하 본 발명의 실시예에서 PEP(Pairwise Error Probability)를 이용하여 순환 지연 시간을 결정하는 경우를 설명하지만, 다른 실시예로 채널 코딩과 관련된 FER(Frame Error Rate) 등을 이용해서 순환 지연 시간을 결정할 수도 있다.Hereinafter, a scheme for varying a cyclic delay for each antenna in a multiple antenna system using a CDD scheme will be described. Hereinafter, an embodiment of the present invention describes a case in which a cyclic delay time is determined by using PEP (Pairwise Error Probability), but in another embodiment, a cyclic delay time is determined using a frame error rate (FER) related to channel coding. It may be.
먼저, 상기 PEP를 유도하는 과정을 살펴보기로 한다.First, a process of inducing the PEP will be described.
길쌈부호(또는 트렐리스 부호)에서 오류 사건의 길이 Ne은 오류 경로가 송신 경로로부터 발산하여 다시 송신 경로로 합쳐질 때까지의 트렐리스 구간의 수로 정 의된다. 이때, 오류 사건이 p번째 부반송파에서 시작했다고 가정할 때, 주어진 효율적인 채널(수학식 3 참조)의 전달함수(transfer function)에서 송신 경로 대신 을 선택할 확률인 조건부 PEP는 다음 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다. The length N e of the error event in the convolutional code (or trellis code) is defined as the number of trellis intervals until the error path diverges from the transmission path and merges back into the transmission path. In this case, assuming that the error event started on the p-th subcarrier, the transmission path in the transfer function of a given efficient channel (see Equation 3) instead The conditional PEP, which is a probability of selecting, may be expressed as in
이때, 와 사이의 유클리드 거리를 나타내는 는 다음 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.At this time, Wow Representing the Euclidean distance between Can be expressed as Equation 7 below.
상기 <수학식 6> 및 상기 <수학식 7>은 참고문헌「 G. Bauch, "Capacity optimization of cyclic delay diversity," in Proc.IEEE VTC2004-Fall, vol.3,pp.1820-1824, Sept.2004.」에 자세히 기술되어 있으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
일반적으로, 채널벡터 의 요소들은 유사한 전력을 갖지 않기 때문에 채널 벡터를 백색화하기 위해서 상기 <수학식 7>을 다시 정리하면 다음 <수학식 8>와 같 이 나타낼 수 있다.Generally, channel vector Since the elements of do not have similar powers, in order to whiten the channel vector, Equation 7 may be rearranged as in
여기서, , 는 ()의 제곱근(square root)이다.here, , Is ( Square root.
따라서, 는 다음 <수학식 9>와 같이 나타낼 수 있다.therefore, Can be expressed as Equation 9 below.
따라서, 는 <수학식 10>과 같다.therefore, Is shown in
상기 수학식 10에 설명된 와 는 상기 수학식 3에 설명된 바와 같다.As described in
따라서, 상기 <수학식 8>을 사용하고 채널 값을 평균하면 상기 <수학식 6>은 다음 <수학식 11>과 유도된다.Therefore, using
여기서, 는 의 0이 아닌 고유값(eigenvalue)이 된다. 또한, 개의 수신 안테나들에 대해 상기 <수학식 11>의 오른쪽은 의 지수승으로 표현된다.here, Is Is a nonzero eigenvalue of. Also, The right side of Equation 11 for the two receiving antennas Is expressed as the power of.
상기 수학식 11에 나타난 바와 같이, 부반송파 p에 의존하는 형태로 표현이 되어 있으나, 부반송파들의 효율적인 채널의 전달함수는 유사하기 때문에, PEP는 부반송파 p와는 무관하게 나타낼 수 있다. 따라서, 일반화 오류 없이 p=0으로 가정할 수 있다.As shown in Equation 11, although the subcarrier p is expressed in a form that is dependent, since the effective channel transfer function of the subcarriers is similar, the PEP may be represented independently of the subcarrier p. Thus, p = 0 can be assumed without generalization error.
따라서, 상기 <수학식 11>은 다음 <수학식 12>와 같이 정리된다.Therefore, Equation 11 is summarized as
다음으로, 상기와 같이 유도된 PEP를 이용하여 안테나별 순환 지연 시간을 선택하는 과정을 살펴보기로 한다.Next, a process of selecting a cyclic delay time for each antenna by using the PEP derived as described above will be described.
먼저, 임을 확인한다. 즉, 지연 시간 은 과 동일한 것으로 간주할 수 있다. 따라서, 로 검색(search) 범위를 한정시킬 수 있다. first, Check that it is. Ie delay time silver Can be considered equal. therefore, You can limit the scope of your search.
두 번째로, 임을 확인한다. 따라서, PEP는 지연 시간 차이에만 의존하고, 일반화의 오류 없이 을 '0'으로 가정할수 있다.The second, Check that it is. Therefore, PEP relies only on the difference in latency, without the error of generalization Can be assumed to be '0'.
결론적으로, 주어진 SNR 및 코딩 기법에 대해 하기 수학식 13과 같이 최대 PEP가 최소화되는 지연 시간을 선택할 수 있다.In conclusion, for a given SNR and coding scheme, a delay time for minimizing the maximum PEP may be selected as shown in Equation 13 below.
한편, 개의 송신 안테나들에 대해 개의 지연 시간들이 최적화되어야 한다. 주어진 SNR 및 코딩 기법에 대해 공간 에서의 전체 검색(exhaustive search)을 수행하여 지연시간들()을 최적화한다. 이렇게 구해진 각 (SNR, 코딩 기법)에 대응하는 지연 시간 집합(set)은 룩업테이블 형태로 저장된다. 따라서, 송신기는 수신기로부터 피드백된 SNR을 가지고 코딩 기법(부호율)을 결정하고, 상기 SNR와 상기 코딩 기법에 대응하는 지연 시간 집합에 근거해서 신호를 송신한다.Meanwhile, For 4 transmit antennas Delays should be optimized. Space for a given SNR and Coding Technique By performing an exhaustive search on ). The set of delay times corresponding to the angles (SNR, coding scheme) thus obtained are stored in the form of a lookup table. Thus, the transmitter determines a coding scheme (code rate) with the SNR fed back from the receiver, and transmits a signal based on the SNR and a set of delay times corresponding to the coding scheme.
이하, 본 발명의 구체적인 동작을 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the specific operation of the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CDD를 적용한 MIMO-OFDM 시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다.3 illustrates a configuration of a transmitter in a MIMO-OFDM system employing a CDD according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 송신기는, 부호기(300), 변조기(302), IFFT연산기(304), 복수의 가변 지연기들(306-2 내지 306-Nt), 복수의 보호구간 삽입기들(308-1 내지 308-Nt), 복수의 RF처리기들(310-1 내지 310-Nt), 복수의 안테나들(312-1 내지 312- Nt), 피드백 수신부(314), 코딩기법 결정기(316) 및 지연시간 결정기(318)를 포함하여 구성된다.As shown, the transmitter includes an
도 3을 참조하면, 먼저 피드백 수신부(314)는 수신기로부터 피드백되는 채널정보(SNR, SINR, CINR 등)정보를 수신하고, 상기 수신된 SNR정보를 코딩기법 결정기(316)와 지연시간 결정기(318)로 제공한다. 그러면, 상기 코딩기법 결정기(316)는 상기 SNR정보를 이용해서 송신데이터에 적용할 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨을 결정하고, 이렇게 결정된 부호율(coding rate)을 지연시간 결정기(318)로 제공한다. 한편, 상기 결정된 MCS레벨은 부호기(300)의 부호율(coding rate)과 변조기(302)의 변조차수(modulation order)를 제어하는데 사용된다.Referring to FIG. 3, first, the
부호기(300)는 송신 데이터를 상기 MCS레벨에 따른 부호율로 부호화하여 부호 심볼들을 출력한다. 예를들어, 상기 부호기(300)는 길쌈부호기(convolutional encoder), 터보부호기(turbo encoder), LDPC(low density parity check) 부호기 등으로 구성될 수 있다.The
변조기(302)는 상기 부호기(300)로부터의 심볼들을 상기 MCS레벨에 따른 변조방식(변조차수)에 의해 신호점 사상하여 복소심볼(complex symbols)들을 출력한다. 예를들어, 상기 변조방식에는 1개의 비트(s=1)를 하나의 신호점(복소심볼)에 사상하는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), 2개의 비트(s=2)를 하나의 복소심볼에 사상하는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 3개의 비트(s=3)를 하나의 복소심볼에 사상하는 8PSK(8-ary Phase Shift Keying), 4개의 비트(s=4)를 하나의 복소심 볼에 사상하는 16QAM, 6개의 비트(s=6)를 하나의 복소심볼에 사상하는 64QAM 등이 있다. The
IFFT연산기(304)는 상기 변조기(302)로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 샘플데이터를 출력한다. 이렇게 출력된 샘플데이터는 보호구간 삽입기(308-1)와 다수의 지연기들(306-2 내지 306-Nt)로 제공된다.An
상기 지연시간 결정기(318)는 (SNR, 코딩 기법)과 지연시간 집합 사이의 매핑관계를 저장하는 지연시간 룩업테이블을 포함하며, 상기 코딩기법 결정기(316)로부터의 부호율과 상기 피드백 수신부(314)로부터의 SNR정보를 가지고 상기 지연시간 룩업테이블을 액세스하여 지연시간 집합을 획득한다. 그리고, 상기 지연시간 결정기(318)는 상기 획득된 지연시간 집합()에 근거해서 상기 복수의 가변 지연기들(306-2 내지 306-Nt)의 순환지연시간을 조정한다.The
상기 복수의 가변 지연기들(306-2 내지 306-Nt) 각각은 입력되는 샘플데이터를 상기 지연시간 결정기(318)의 제어하에 해당 순환지연시간만큼 순환 쉬프트(cyclic shift)하여 출력한다. Each of the plurality of variable delayers 306-2 to 306-Nt cyclically shifts the input sample data by a corresponding cyclic delay time under the control of the
상기 제1보호구간 삽입기(308-1)는 상기 IFFT연산기(304)로부터의 샘플데이터에 보호구간(GI : Guard Interval)을 삽입하여 출력한다. 즉, 제1안테나에 대응되는 기저대역 샘플데이터의 순환지연시간()은 '0'이다. 또한, 나머지 보호구간 삽입기들(308-2 내지 308-Nt) 각각은 대응되는 가변 지연기로부터의 샘플데이터에 보호구간을 삽입하여 출력한다.The first guard interval inserter 308-1 inserts and outputs a guard interval (GI) in the sample data from the
RF처리기들(310-1 내지 310-Nt) 각각은 대응되는 보호구간 삽입기로부터의 샘플데이터를 기저대역 아날로그 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 해당 안테나를 통해 송신한다.Each of the RF processors 310-1 to 310 -N t converts the sample data from the corresponding guard interval inserter into a baseband analog signal, and converts the baseband signal into a radio frequency (RF) signal to correspond to the corresponding antenna. Send via
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CDD를 적용한 MIMO-OFDM 시스템에서 송신기의 송신 절차를 도시하고 있다.4 illustrates a transmission procedure of a transmitter in a MIMO-OFDM system employing a CDD according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 먼저 송신기는 401단계에서 수신기로부터 피드백되는 채널정보(SNR 또는 SINR 또는 CINR)정보를 수신한다. 상기 SNR정보가 수신되면, 상기 송신기는 403단계에서 상기 수신된 SNR정보를 이용해서 송신데이터에 적용할 MCS레벨을 결정한다. 즉, 상기 부호기(300)의 부호율(coding arte)과 상기 변조기(302)의 변조차수를 결정한다. Referring to FIG. 4, first, the transmitter receives channel information (SNR or SINR or CINR) information fed back from the receiver in
이후, 상기 송신기는 405단계에서 상기 결정된 부호율과 상기 수신된 SNR정보를 가지고 상기 지연시간 룩업테이블을 액세스하여 상기 송신데이터에 적용할 지연시간 집합()을 획득한다. Next, the transmitter accesses the delay time lookup table with the determined code rate and the received SNR information in
그리고, 상기 송신기는 407단계에서 상기 획득된 지연시간 집합에 따라 안테나별 순환지연시간을 조정한다. 즉, 상기 가변 지연기들(306-2 내지 306-Nt) 각각에 대하여 순환지연시간을 설정한다.In
이후, 상기 송신기는 400단계에서 각 안테나에 대응하는 송신 기저대역 샘플신호를 상기 조정된 순환지연시간만큼 순환 쉬프트하여 대응되는 안테나를 통해 송 신한다. 구체적으로, 상기 송신데이터는 상기 MCS레벨에 따라 부호 및 변조되고, 상기 변조된 데이터는 IFFT연산을 통해 기저대역 샘플데이터로 변환된다. 이렇게 생성된 샘플데이터는 안테나 개수만큼 복사되고, 상기 복사를 통해 생성된 복수의 안테나 신호들은 각각 해당 순환지연시간만큼 순환 쉬프트되어 대응되는 안테나를 통해 송신된다.In step 400, the transmitter cyclically shifts the transmission baseband sample signal corresponding to each antenna by the adjusted cyclic delay time and transmits it through the corresponding antenna. Specifically, the transmission data is coded and modulated according to the MCS level, and the modulated data is converted into baseband sample data through an IFFT operation. The sample data generated as described above is copied by the number of antennas, and the plurality of antenna signals generated through the copying are cyclically shifted by a corresponding cyclic delay time and transmitted through the corresponding antenna.
본 발명의 보다 나은 이해를 돕기 위한 실제 적용예를 살펴보기로 한다.In order to help better understanding of the present invention, a practical application example will be described.
모의 실험 환경은 2개의 송신 안테나를 갖는 CDD-MIMO-OFDM 시스템이다. 또한, 채널 탭 수(L)가 3이고, rms 지연 확산이 0.3 샘플인 지수 감쇄 지연 전력 분포를 고려하였다. 부반송파의 개수(Nc)는 32와 64이고, 또한 두 가지의 코딩 기법을 사용하였다. 하나의 QPSK rate-1/2 16-state convolutional 코드(이하 "코드 Ⅰ"이라 칭함)이고, 다른 하나는 8-PSK rate-2/3 16-state convolutional 코드(이하 "코드 Ⅱ"이라 칭함)이다. 최적 지연 시간 에 대한 검색 복잡도를 줄이기 위해 송신 코드워드(codeword)는 all-zero 수열을 가정하였다.The simulation environment is a CDD-MIMO-OFDM system with two transmit antennas. In addition, an exponential decay delay power distribution with a channel tap number (L) of 3 and rms delay spread of 0.3 samples was considered. The number of subcarriers (N c ) is 32 and 64, and two coding techniques are used. One QPSK rate-1 / 2 16-state convolutional code (hereinafter referred to as "Code I") and the other 8-PSK rate-2 / 3 16-state convolutional code (hereinafter referred to as "Code II") . Optimal latency In order to reduce the search complexity for, the transmit codeword is assumed to be an all-zero sequence.
이때, SNR = [0 5 10 15 20 25 30]dB에 대한 검색 결과는 하기 <표 1>과 같다. At this time, the search results for SNR = [0 5 10 15 20 25 30] dB are shown in Table 1 below.
상기 <표 1>을 참조하면, 부반송파 개수가 32이고, 피드백된 SNR 값이 15이며, 코드 Ⅱ이 사용되었다면, 두 번째 안테나의 지연시간()은 '7'이 된다. 또한, 부반송파 개수가 64이고, 피드백된 SNR 값이 25이며, 코드 Ⅰ이 사용되었다면, 두 번째 안테나의 지연시간()은 '32'가 된다.Referring to Table 1, if the number of subcarriers is 32, the feedback SNR value is 15, and code II is used, the delay time of the second antenna ( ) Becomes '7'. In addition, if the number of subcarriers is 64, the feedback SNR value is 25, and code I is used, the delay time of the second antenna ( ) Becomes '32'.
또한, 동일한 지연 시간()에 대하여 부반송파 p1=Nc/2+k와 부반송파 p2=Nc/2-k가 유사한 PEP를 가짐을 실험을 통해서 확인할 수 있었다. 즉, 동일한 지연 시간에 대하여 PEP는 Nc/2에 대해 대칭적(even symmetric)인 특성을 갖는다.Also, the same delay time ( For subcarriers p1 = N c / 2 + k and subcarriers p2 = N c / 2-k have similar PEP. That is, for the same delay time, the PEP has a characteristic of being symmetric with respect to N c / 2.
이하, 본 발명과 종래기술 사이의 성능 비교 결과를 살펴보기로 한다.Hereinafter, a comparison result of the performance between the present invention and the prior art will be described.
도 5 내지 도 8에서 종래기술의 방법(수학식 5 참조)은 "Witrisal"로 표기하였고, 본 발명의 방법은 "PEP"로 표기하였다.5 to 8, the prior art method (see Equation 5) is denoted as "Witrisal", and the method of the present invention is denoted as "PEP".
도 5는 코드Ⅰ를 사용했을 때의 FER(Frame Error Rate) 성능 그래프이고, 도 6은 코드Ⅱ를 사용했을 때의 FER 성능 그래프이다.FIG. 5 is a graph of FER (Frame Error Rate) performance when code I is used, and FIG. 6 is a graph of FER performance when code II is used.
도 5에 도시된 바와 같이, 코드Ⅰ의 경우 PEP 기반 기법은 Witrisal 방법에 비해 이득을 갖지 않는다. Nc의 일부분에서 PEP 기반으로 구한 는 Witrisal 방법에서 구한 와 일치하고 있다. 하지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 코드Ⅱ의 경우 PEP 기반 기법은 FER=10-2에서 Nc가 32일 때 3dB, Nc가 64일 때 5dB의 성능 이득을 나타내고 있다. 이와 같이, PEP 기반 기법의 성능 이득은 코딩 기법에 의존함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the case of Code I, the PEP-based technique has no gain over the Witrisal method. PEP-based from part of N c Obtained from the Witrisal Way Is consistent with However, as shown in FIG. 6, in the case of Code II, the PEP-based scheme shows a performance gain of 3 dB when N c is 32 and 5 dB when N c is 64 at FER = 10 −2 . As such, it can be seen that the performance gain of the PEP-based scheme depends on the coding scheme.
한편, 도 7과 도 8은 L=3, rms 지연확산이 0.9 샘플인 지수 감쇄 지연 전력 분포를 갖는 채널 환경에서의 모의 실험 결과이다. 도 7은 코드Ⅰ를 사용했을 때의 FER(Frame Error Rate) 성능 그래프이고, 도 8은 코드Ⅱ를 사용했을 때의 FER 성능 그래프이다. 도 7 및 도 8을 참조할 때, 실제 채널 환경에서도 PEP 기반 기법이 기존 방법에 비하여 성능 이득을 나타냄을 알 수 있다.7 and 8 show simulation results in a channel environment having an exponential decay delay power distribution in which L = 3 and rms delay spreads are 0.9 samples. FIG. 7 is a graph of FER (Frame Error Rate) performance when code I is used, and FIG. 8 is a graph of FER performance when code II is used. Referring to FIGS. 7 and 8, it can be seen that the PEP-based scheme shows a performance gain over the conventional method even in a real channel environment.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 가령, 본 발명의 실시예에서는 OFDM 시스템을 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명은 OFDM 이외에 주파수 영역(frequency-domain) 등화(equalization)를 사용하는 싱글 캐리어 시스템(예 : 싱글캐리어 FDMA 시스템)에도 용이하게 적용될 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 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. For example, although embodiments of the present invention have been described using an OFDM system as an example, the present invention is also easy for a single carrier system (eg, a single carrier FDMA system) using frequency-domain equalization in addition to OFDM. Can be applied. 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 those equivalent to the scope of the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명은 CDD 기법의 순환 지연 시간을 결정함에 있어서, 채널 및 코딩 기법을 고려하기 때문에, 최적의 성능(FER 성능)을 나타낼 수 있는 이점이 있다. 즉, 본 발명은 적은 송/수신단 복잡도로 STBC(space-time block code)와 유사한 성능을 보인다. 또한, 본 발명은 일반적인 MIMO-OFDM 시스템 및 듀 플렉싱 방식에 관계없이 모든 OFDM 시스템에 용이하게 적용할 수 있다. As described above, since the present invention considers the channel and the coding scheme in determining the cyclic delay time of the CDD scheme, there is an advantage that the optimal performance (FER performance) can be exhibited. That is, the present invention exhibits performance similar to that of space-time block code (STBC) with low transmit / receive complexity. In addition, the present invention can be easily applied to all OFDM systems regardless of the general MIMO-OFDM system and duplexing scheme.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060063225A KR101256186B1 (en) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Apparatus and method for transmission in mimo system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060063225A KR101256186B1 (en) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Apparatus and method for transmission in mimo system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080004650A true KR20080004650A (en) | 2008-01-10 |
KR101256186B1 KR101256186B1 (en) | 2013-04-19 |
Family
ID=39215254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060063225A KR101256186B1 (en) | 2006-07-06 | 2006-07-06 | Apparatus and method for transmission in mimo system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101256186B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100901760B1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-06-11 | 한국전자통신연구원 | Method of Cyclic delay diversity with the Optimal Cyclic delay value, and Transmitter performing the same |
KR100972876B1 (en) * | 2008-04-11 | 2010-07-28 | 주식회사 포스코아이씨티 | Method and Apparatus for Determining Transmission Scheme of MIMO System |
US8761298B2 (en) | 2008-09-25 | 2014-06-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for transmitting and receiving signal in multiple input multiple output system |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050118031A (en) * | 2004-06-12 | 2005-12-15 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for efficient transmission broadcasting channel utilizing cyclic delay diversity |
-
2006
- 2006-07-06 KR KR1020060063225A patent/KR101256186B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100901760B1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-06-11 | 한국전자통신연구원 | Method of Cyclic delay diversity with the Optimal Cyclic delay value, and Transmitter performing the same |
US8364086B2 (en) | 2007-11-08 | 2013-01-29 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method of cyclic delay diversity with the optimal cyclic delay value, and transmitter performing the same |
KR100972876B1 (en) * | 2008-04-11 | 2010-07-28 | 주식회사 포스코아이씨티 | Method and Apparatus for Determining Transmission Scheme of MIMO System |
US8761298B2 (en) | 2008-09-25 | 2014-06-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for transmitting and receiving signal in multiple input multiple output system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101256186B1 (en) | 2013-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100754795B1 (en) | Apparatus and method for encoding/decoding space frequency block code for orthogonal frequency division multiplexing system | |
US9148207B1 (en) | Method and apparatus for estimating a channel quality indicator (CQI) for multiple input multiple output (MIMO) systems | |
US7620067B2 (en) | Method of switching transmission modes in IEEE 802.11n MIMO communication systems | |
KR100895992B1 (en) | Apparatus and method for increasing the number of antennas in wireless communication system using multiple antennas | |
TWI443994B (en) | Mimo transmitter and receiver for supporting downlink communication of single channel codewords | |
KR100703536B1 (en) | Apparatus and method for encoding/decoding space time block code in a mobile communication system using multiple input multiple output scheme | |
US7508880B2 (en) | Apparatus and method for space-time-frequency block coding for increasing performance | |
KR100774290B1 (en) | Apparatus and method of space time block code for increasing performance | |
KR100720872B1 (en) | Transmitting and receiving apparatus and method employing apparatus and method of space time block code for increasing performance | |
KR100671231B1 (en) | APPARATUS AND METHOD OF SPACE TIME BLOCK CODE FOR even TX ANTENNAS WITH FULL RATE AND FULL DIVERSITY | |
KR100913873B1 (en) | Apparatus and method for higher rate differential space-time block codes | |
KR101009814B1 (en) | Apparatus and method for transmitting/receiving a signal in a multiple input multiple output mobile communication system | |
KR101256186B1 (en) | Apparatus and method for transmission in mimo system | |
Seifi et al. | Performance evaluation of media-based modulation in comparison with spatial modulations and legacy siso/mimo | |
KR101100116B1 (en) | Apparatus for transmiter processing precoding using the number of transmiter antenna in open loop communication system and method for the same | |
Fu et al. | Transmitter precoding for orthogonal space-time block-coded OFDM in transmit-antenna and path-correlated channels | |
Bohnke et al. | Diversity vs. adaptivity in multiple antenna systems | |
Camargo et al. | Bandwidth efficiency of practical mimo-ofdm systems with adaptive mimo schemes | |
Kadhim | Design a New Tomlinson-Harashima Non-Linear Pre-Coding Technique for MIMO WiMAX-OFDM Based on Wavelet Signals in Transmit-Antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160330 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170330 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180329 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |