KR20100042027A - Method for cooperative transmission of space-time cyclic delay diversity with adaptive selection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 더 자세하게는, 직교 주파수 분할 다중 변조 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM) 방식을 사용하고 저 전력 또는 저비용이 요구되는 ad-hoc 네트워크 또는 메쉬 네트워크와 같은 통신 환경에서의 협동 통신에 관한 것이다. The present invention relates to wireless communication, and more particularly, in an communication environment such as an ad-hoc network or a mesh network that uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and requires low power or low cost. It is about cooperative communication.
차세대 무선 시스템 전송 기술로 현재 주목받는 것은 송수신단에 설치된 여러 개의 안테나를 이용해 대역폭의 증가 없이 전송률을 증대시키고 수신 성능을 향상시킬 수 있는 다중 입출력 방식 (Multi-Input Mutil-output : MIMO system)이다. 그러나 단말의 크기 제한 또는 하드웨어의 복잡성이 증가하는 점과 각각의 안테나가 충분히 이격되어 있지 않으면 안테나 간 공간적 상관도 때문에 수신 성능은 상당히 열화 되는 특징을 가지고 있다. 따라서 이를 해결하기 위해서 하나의 안테나를 갖고 있는 단말간에 서로 협동하여 데이터 전송률을 높이고 수신 성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 논의 되고 있다. 협동 통신은 중계 채널을 기반으로 하 는 통신 기술로서 데이터를 주고받은 송신기와 수신기 사이에 중계역할을 하는 중계기를 이용하여 채널 용량을 증가 시키고 경로 손실을 줄임으로서 수신 성능을 향상 시킬 수 있는 기술이다. 최근에 직교 시공간 블록 부호 및 순환 지연 다이버시티를 이용하는 협동 통신에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 이 두 가지 기술들은 중계기의 개수가 늘어남에 따른 전송률이 감소되는 단점 또는 전체 성능이 저하되는 단점을 가지고 있다.The next generation wireless system transmission technology is currently attracting attention is a multi-input input / output (Multi-Input Mutil-output: MIMO system) that can increase the transmission rate and improve the reception performance without increasing the bandwidth by using multiple antennas installed in the transceiver. However, if the size limitation of the terminal or the complexity of the hardware increases and each antenna is not sufficiently spaced apart, the reception performance is considerably degraded due to the spatial correlation between the antennas. Therefore, in order to solve this problem, researches for increasing data transmission rate and improving reception performance between terminals having one antenna have been actively discussed. Cooperative communication is a communication channel-based communication technology that improves reception performance by increasing channel capacity and reducing path loss by using a relay that relays data between a transmitter and a receiver. Recently, many studies have been conducted on cooperative communication using orthogonal space-time block codes and cyclic delay diversity. However, these two technologies have the disadvantage that the transmission rate decreases as the number of repeaters increases or the overall performance decreases.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 협동 통신에서 송신기를 도와 줄 수 있는 중계기의 수가 일정하지 않고 시간에 따라 변하기 때문에 중계기의 수가 일정하지 않는 상황에서도 추가 적인 수신기에서의 부담 없이 전송할 수 있는 방법과 중계기의 개수에 따라 협동 통신 기법을 선택하는 적응적 선택 방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is that the number of repeaters that can help the transmitter in the cooperative communication is not constant and changes over time, so that even if the number of repeaters is not constant, it is possible to transmit without additional receiver burden. An adaptive selection method for selecting a cooperative communication scheme according to the number of repeaters is provided.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 적응적 선택을 하는 시공간 순환 지연 다이버시티의 협동전송방법은 적어도 세개 이상의 중계기들을 제1 내지 제2그룹으로 분할하는 단계; 상기 제1 내지 제2그룹의 중계기들이 각각 수신되는 데이터에 대하여 직교 시공간 블록 코딩을 수행하는 단계; 및 상기 제1 내지 제2그룹의 중계기들이 상기 직교 시공간 블록 코딩의 결과 코드를 각각 순환 지연시켜 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, a cooperative transmission method of space-time cyclic delay diversity for adaptive selection according to the present invention comprises: dividing at least three or more repeaters into first to second groups; Performing orthogonal space-time block coding on the data respectively received by the repeaters of the first to second groups; And repeating and outputting the result codes of the orthogonal space-time block coding by the repeaters of the first to second groups, respectively.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기존의 협동 통신 기법과는 달리 중계기의 개수에 영향을 받지 않고 신뢰성 있는 통신이 가능하다. 그리고 기존의 통신시스템에 쉽게 적용할 수 있고 중계기의 개수에 따라 적응적으로 협동 통신 기법을 선택함으로써 항상 최적의 통신을 할 수 있다.As described above, according to the present invention, unlike conventional cooperative communication techniques, reliable communication is possible without being affected by the number of repeaters. And it can be easily applied to the existing communication system, and the optimum communication can be always performed by adaptively selecting the cooperative communication method according to the number of repeaters.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 기존의 순환 지연 다이버시티 와 직교 시공간 블록 코드 기법의 장점을 이용한다. 중계기가 두 개일 때, 최대 다이버시티와 최대 전송 율을 가지는 알라무티 코드의 각각의 심볼이 순환 지연 다이버시티를 이용한 정확한 심볼로 전송하게 되고, 이로 인한 추가적인 이익을 얻을 수 있게 된다.In order to achieve the above technical problem, the present invention takes advantage of the conventional cyclic delay diversity and orthogonal space-time block code scheme. When there are two repeaters, each symbol of the Alamouti code having the maximum diversity and the maximum transmission rate is transmitted as the correct symbol using the cyclic delay diversity, thereby obtaining additional benefits.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시공간 순환 지연 다이버시티를 이용하는 협동 전송 기법에 대한 예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 시공간 순환 지연 다이버시티 협동전송방법이 적용되는 시스템의 구성을 블록으로 도시한 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 시공간 순환 지연 다이버시티 협동전송방법의 과정을 보여주는 흐름도이다. 그리고 도 3은 일반화된 시공간 순환 지연 다이버시티 기술의 코드 디자인을 나타낸 도면이며, 도 4는 적응적 선택에 사용되는 세 가지 협동 기술에 대해서 간단하게 비교 한 도면이다, 한편 도 5는 중계기의 개수가 세 개 일 때, 채널코딩의 전송률에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이고, 도 6은 중계기의 개수가 세 개 일 때, 송신기와 중계기 사이 채널의 신호 대 잡음 비에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이며, 도 7과 도 8은 각각 이 20 dB 일 때, 중계기 개수에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이다. 그리고 도 9는 도7과 도 8의 결과를 바탕으로 비트 오류율이 일 때, 요구되는 신호 대 잡음비를 중계기의 개수에 따라 보여주는 그래프이다.Hereinafter, an example of a cooperative transmission scheme using space-time cyclic delay diversity according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a system to which a space-time cyclic delay diversity cooperative transmission method according to the present invention is applied. 2 is a flowchart illustrating a process of a space time circular delay diversity cooperative transmission method according to the present invention. 3 is a diagram illustrating a code design of a generalized space-time cyclic delay diversity technique, and FIG. 4 is a simplified comparison of three cooperative techniques used for adaptive selection, while FIG. When three, the bit error rate according to the transmission rate of the channel coding is a graph, Figure 6 is a graph comparing the bit error rate according to the signal-to-noise ratio of the channel between the transmitter and repeater when the number of repeaters is three , FIG. 7 and FIG. 8 are graphs comparing bit error rates according to the number of repeaters when each is 20 dB. 9 illustrates a bit error rate based on the results of FIGS. 7 and 8. Is a graph showing the required signal-to-noise ratio according to the number of repeaters.
먼저 도 1을 참조한다. 도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에서는 데이터를 전 송하는 송신기(110)와 송신기에서 전송한 신호를 수신하여 제안된 코드로 변조하여 전송하는 여러 개의 중계기(120), 그리고 다수의 중계기로부터 전송된 신호를 수신하며 그 수신된 신호로부터 원래의 데이터를 추정하는 수신기(130)를 포함한다. 모든 송신기, 중계기, 수신기는 단일 안테나를 가지고 있으며, 협동 전송의 특징을 더 잘 나타내기 위하여 송신기와 수신기와의 직접 경로는 없는 것으로 한다. Reference is first made to FIG. 1. As shown in FIG. 1, in the present invention, a
도 2와 도 3을 참조하면서 본 발명에 의한 적응적 선택을 하는 시공간 순환 지연 다이버시티의 협동전송방법의 흐름을 설명한다. 가장 먼저 도 1에 도시된 바와 같은 중계기들을 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 그룹(I,II)으로 분할한다. 이 때 중계기들은 적어도 세개 이상이 되어야 한다. 그리고 중계기들의 개수가 짝수인 경우에는 균등 분할하고, 중계기들의 개수가 홀수인 경우에는 제2그룹에 제1그룹보다 한 개 많은 개수의 중계기들이 속하도록 아래의 수학식 12에 의거하여 분할한다(S210단계). 2 and 3, a flow of a cooperative transmission method of space-time cyclic delay diversity for adaptive selection according to the present invention will be described. First, the repeaters as shown in FIG. 1 are divided into two groups I and II as shown in FIG. At this time, there should be at least three repeaters. If the number of repeaters is an even number, the split is equally divided. If the number of repeaters is an odd number, the number of repeaters is divided according to
다음으로 상기 제1 내지 제2그룹의 중계기들은 각각 수신되는 데이터에 대하여 직교 시공간 블록 코딩을 수행하게 되며, 각 그룹(I,II)별로 동일한 직교 시공간 블록 코딩된 값들을 가지도록 한다. 이때 제1그룹에 속하는 중계기들은 첫번째 타임 슬롯(Time t)에서 첫번째 행, 첫번째 열의 코드를 구성하고, 상기 첫번째 타임 슬롯에 후속하는 두번째 타임 슬롯(Time t+T)에서 두번째 행, 첫번째 열의 코드를 구성하고, 제2그룹에 속하는 중계기들은 상기 첫번째 타임 슬롯(Time t)에서 수학식 2의 첫번째 행, 두번째 열의 코드를 구성하고, 상기 두번째 타임 슬롯(Time t+T)에서 두번째 행, 두번째 열의 코드를 구성한다(S220단계).Next, the repeaters of the first to second groups perform orthogonal space-time block coding on the received data, and have the same orthogonal space-time block coded values for each group (I, II). In this case, the repeaters belonging to the first group constitute codes of the first row and the first column in the first time slot (Time t), and code of the second row and the first column in the second time slot (Time t + T) following the first time slot. And repeaters belonging to the second group constitute codes of the first row and the second column of
그후 도 3에 도시된 바와 같이 제1 내지 제2그룹의 중계기들은 상기 직교 시공간 블록 코딩의 결과 코드를 각각 순환 지연시켜 출력하되, 상기 그룹별 첫번째 중계기는 지연없이 생성된 코드(제1그룹의 경우 ,그리고 제2그룹의 경우 )를 출력하고, 나머지 중계기들은 중계기별로 상이한 지연값을 가지는 코드를 출력(제1그룹의 경우 그리고 제2그룹의 경우 )한다(S230단계).After that, as shown in FIG. 3, the repeaters of the first to second groups output cyclic delays of the result codes of the orthogonal space-time block coding, respectively, and the first repeater for each group is generated without delay (in case of the first group). And for the second group ), And the other repeaters output codes with different delay values for each repeater (for the first group). And for the second group (Step S230).
이상과 같은 본 발명의 과정에 대한 보다 쉬운 이해를 위해서 예를 통해서 알아보고, 일반적으로 적용하기로 한다. 중계기의 개수가 3개일 때, 각각의 중계기에서 수신한 신호를 주파수 축에서 보면 다음과 같다.For easier understanding of the process of the present invention as described above, a look through examples and generally apply. When the number of repeaters is three, the signal received from each repeater in the frequency axis is as follows.
여기서, 는 송신기-중계기 채널의 주파수 응답이고, 은 평균이 0이고, 분산이 이며, 원형 대칭성 (Circular symmetric)이 있는 복소 백색 가우시안 잡음(AWGN)이다. 그리고 j는 전송되는 심볼 인덱스이고, C는 전송되는 심볼이다. 그리고 중계기에서 아래 수학식 2의 알라무티 코드를 변화하기 때문에 두 개의 심볼만 수신하게 된다.here, Is the frequency response of the transmitter-repeater channel, Is 0 and the variance is And complex white Gaussian noise (AWGN) with circular symmetric. J is a symbol index to be transmitted and C is a symbol to be transmitted. And since the repeater changes the Alamouti code of
중계기는 즉각적으로 다음과 같이 송신기의 신호를 추정한다.The repeater immediately estimates the transmitter's signal as follows.
여기서 는 각각의 중계기 에서 추정한 송신기의 신호를 나타낸다. 그리고 중계기에서 송신기-중계기 채널의 상황을 알고 있다고 가정한다.here Each repeater It shows the signal of transmitter estimated by. And it is assumed that the condition of the transmitter-relay channel in the repeater is known.
각각의 중계기에서 검출한 신호를 아래의 수학식 4에 따라 코딩을 한다.The signal detected by each repeater is coded according to
여기서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 각각의 중계기가 송신하는 신호를 나타낸다. 그리고 신호 은 신호 의 순환 지연된 신호를 나타내고 아래의 식으로 구할 수 있다.Here, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a signal transmitted by each repeater. And signal Silver signal It shows the signal of cyclic delay of and can be obtained by the following equation.
여기서 는 부반송파의 개수이고 은 그룹내에서 중계기 순서를 나타낸다. here Is the number of subcarriers Denotes the repeater order within the group.
중계기1과 중계기2는 기존의 알라무티 코드처럼 코딩되고 중계기3은 중계기2의 신호를 순환 지연하여 수신기에 보내게 된다. 여기서 순환 지연된 신호의 다이버시티 이득 때문에 기존의 알라무티 신호보다 더 좋은 성능을 얻게 된다.
수신기가 수학식 4에서처럼 코딩된 신호를 중계기로부터 받게 되고, 그 신호를 주파수 축에서 표현하면 다음과 같다.The receiver receives the coded signal from the repeater as shown in
여기서 는 중계기-수신기 채널의 주파수 응답이고, 채널 의 변화는 두 번의 시간 동안 동일하다고 가정한다. 그리고 는 채널의 크기이고, 는 위상이다.here Is the frequency response of the repeater-receiver channel, Is assumed to be the same for two times. And Is the size of the channel, Is phase.
중계기 3에서 순환 지연된 신호는 수신기에서 반사파처럼 보이게 되고, 채널 의 주파수 선택적 특성을 증가 시키게 된다. 이 같은 이유로 중계기 2와 중계기 3에서 보낸 동일한 심볼은 합성된 하나의 채널을 통과하는 것처럼 보이게 되고 일반적으로 다음과 같이 구할 수 있다.In
여기서 은 동일한 알라무티 코딩된 심볼의 개수이고, 는 전송 파워를 일정하게 유지시키기 위한 표준화 (normalization) 요소이며, 는 합성된 채널을 의미하는 인덱스이다. 이 합성된 채널의 증가된 주파수 선택적 특성 때문에 우리는 채널 코딩을 도입함으로써 주파수 다이버시티를 얻게 된다. 계속 해서 위의 예를 수학식 7에 대입을 하면 신호 의 합성된 채널은 다음과 같다.here Is the number of identical Alamouti coded symbols, Is a normalization factor to keep the transmission power constant. Is an index representing the synthesized channel. Because of the increased frequency selective nature of this synthesized channel, we gain frequency diversity by introducing channel coding. Subsequently, substituting the above example into equation (7) gives the signal The synthesized channel of is as follows.
그래서 수학식 5를 다시 쓰면 아래와 같다.So, if we write
여기서 수신기는 다음과 같이 원 신호를 추정하게 된다.Here, the receiver estimates the original signal as follows.
위의 식을 다음과 같이 정리할 수 있다.The above expression can be summarized as follows.
수학식 11이 기존의 알라무티 시공간 블록 부호의 디코딩 수학식과 같은 점을 볼 수 있다. 다른 말로 하면, 중계기의 개수가 늘어나더라도 (이번의 예에서는 3개), 본 발명에 따른 시공간 순환 지연 다이버시티 기술은 기존의 두 개의 수신기를 가지고 알라무티 시공간 블록 부호를 사용하는 수신기에서 특별한 변화 없이 적용할 수 있음을 볼 수 있다. 이 같은 특성이 기존의 시스템과 호환성에 있어서 많은 이득이 될 수 있다.It can be seen that
다시 한번 도 2를 참조한다. 도 2에서 일반화된 시공간 순환 지연 다이버시티 기술의 코드 디자인을 보여주고 있다. 본 발명에서는 위에서 설명한 바와 같이 도 2에서와 같이 중계기의 개수에 따라 중계기에서 전송할 심볼을 결정한다. 여기서 은 각각의 알라무티 코딩된 심볼의 개수를 나타내고 아래의 수학식 12와 같이 구한다.Reference is again made to FIG. 2. Figure 2 shows the code design of the generalized space-time cyclic delay diversity technique. In the present invention, as described above, as shown in Figure 2 determines the symbols to be transmitted in the repeater according to the number of repeaters. here Denotes the number of each Alamouti-coded symbol and is obtained by
여기서 는 중계기의 개수를 나타낸다. 계속해서 도 2에서, 본 발명에 대해서 성능에 많은 영향을 미치는 인자인 순환 지연 요소 가 있다. 최적의 순환 지연 요소는 아래의 수학식 13과 같이 표현된다.here Represents the number of repeaters. 2, the cyclic delay element, which is a factor that greatly affects performance for the present invention. There is. The optimal cyclic delay element is expressed by
여기서 각각의 알라무티 코딩된 첫 번째 신호의 순환 지연 요소 는 항상 0이 다. 즉 이다. 그래서 중계기가 두 개인 경우에 본 발명은 직교 시공간 블록 부호와 같다. 다른 예로 중계기가 네 개이고 FFT (Fast fourier transform) 크기가 512일 때, 다음과 같은 코드 디자인을 같게 되고, 최적의 순환 지연 요소는 256이 된다.Where the cyclic delay component of each Alamuti-coded first signal Is always zero. In other words to be. Thus, in the case of two repeaters, the present invention is equal to the orthogonal space-time block code. In another example, with four repeaters and a fast fourier transform (FFT) size of 512, the following code design would be equivalent, with an optimal cyclic delay factor of 256.
이 같은 최적의 순환 지연 요소가 각각의 알라무티 코딩의 심볼에서의 인접 채널간 상관관계(correlation)가 영(zero)이거나 작게 된다. 그래서 최적의 순환요소를 선택함으로써 최적의 성능을 얻을 수 있다.This optimal cyclic delay element results in a correlation between adjacent channels in the symbols of each Alamouti coding being zero or small. Therefore, the optimal performance can be obtained by selecting the optimal circulation element.
실제로 무선 협동 중계 시스템에서 송신기를 도와주는 중계기의 숫자는 고정되어 있지 않고, 시간에 따라 변한다. 하지만 기존의 직교 시공간 블록 부호 또는 순환 지연 다이버시티 기술들은 적은 전송량 또는 낮은 성능 때문에 적합하지 않았었다. 그래서 우리는 본 발명을 포함한 세가지 기술에 대해서 중계기 개수에 따라 협동 전송 기술을 선택하는 적응적 선택을 제안한 것이며, 간단한 비교가 도 4에 정리되어있다. In practice, the number of repeaters that assist the transmitter in a wireless cooperative repeater system is not fixed and varies over time. However, conventional orthogonal space-time block code or cyclic delay diversity techniques were not suitable because of low throughput or low performance. Therefore, we propose an adaptive selection of three cooperative transmission techniques according to the number of repeaters for the three techniques including the present invention, and a simple comparison is summarized in FIG.
도 4는 적응적 선택에 사용되는 세 가지 기술에 대해서 간단하게 비교하고 있다. 먼저 직교 시공간 블록 부호는 중계기의 개수가 증가함에 따라 전송률이 낮아지고, 많은 준정적 시간 (심볼이 모두 전송될 때 까지 채널이 일정한 시간)이 필 요한 것을 알 수 있다. 이에 반해 순환 지연 다이버시티 기술과 시공간 순환 지연 다이버시티 기술은 전송률이 변하지 않고, 요구하는 준정적 시간이 길지 않고 고정되어 있는 것을 볼 수 있다. 추가로 복잡도 측면에서는 중계기와 수신기 사이의 채널추정 SISO (Single-input Single-ouput)가 MISO (Multi-input Single-output)보다 쉽기 때문에 순환지연 다이버시티가 더 좋은 것을 도 4를 통해서 알수 있다.4 provides a brief comparison of the three techniques used for adaptive selection. First, the orthogonal space-time block code shows that the transmission rate decreases as the number of repeaters increases, and that a lot of quasi-static time (a constant time for a channel until all symbols are transmitted) is required. On the contrary, it can be seen that the cyclic delay diversity technique and the space-time cyclic delay diversity technique do not change the data rate, and the quasi-static time required is not long and fixed. In addition, in terms of complexity, it can be seen from FIG. 4 that the cyclic delay diversity is better because the channel estimation SISO (Single-input Single-ouput) between the repeater and the receiver is easier than the MISO (Multi-input Single-output).
도 5부터 도 9까지는 본 발명에 따른 성능 향상을 보여 주는 그래프 및 성능에 영향을 미치는 요소에 대해서 보여주는 그래프이다. 도 5 내지 도 8의 세로축은 비트 에러율이며, 가로축은 신호 송신기-수신기 채널의 신호대 잡음비이다. 이에 반해 도 9의 세로축은 요구되는 신호대 잡음비이고, 가로축은 중계기의 개수이다. 모의 실험에서 비 협동 통신과의 공정한 비교를 위해 전체 신호 파워와 각각의 중계기의 신호의 파워의 합과 같게 가정하였고, 시간 및 주파수 동기와 채널 추정은 완벽하다고 가정하였다. 또한 각각의 중계기에서 수신기까지 겪는 채널은 독립적이라고 가정하였다. 모의실험에 사용되는 요소를 살펴보면, FFT 크기는 256이고, 보호구간은 64를 사용하였고, 전송률이 1/3인 콘볼루션 코드를 사용한다. 순환 지연 요소는 수학식 12에 따라 최적으로 정해지고, 8개의 패스를 가지는 레일레이 채널을 통과 하고 4위상 편이 변조 기법 (QPSK)가 사용된다. 마지막으로 각각의 중계기는 하나의 안테나를 가지고 있고, 복호 후 전달 (DF) 방식으로 중계한다.5 to 9 are graphs showing performance improvement and graphs showing factors influencing performance according to the present invention. 5 through 8 represent the bit error rate, and the horizontal axis represents the signal-to-noise ratio of the signal transmitter-receiver channel. In contrast, the vertical axis of FIG. 9 represents a required signal-to-noise ratio, and the horizontal axis represents the number of repeaters. In the simulation, for fair comparison with non-cooperative communication, we assumed the sum of the total signal power and the power of each repeater's signal, and the time and frequency synchronization and channel estimation were assumed to be perfect. In addition, it is assumed that the channel experienced from each repeater to the receiver is independent. In the simulation, the FFT size is 256, the guard interval is 64, and the convolutional code is 1/3. The cyclic delay component is optimally determined according to
도 4는 중계기의 개수가 세 개 일 때, 채널코딩의 전송률에 따른 비트 오류율을 보여준다. 전송률이 높아질수록 협동 직교 시공간 블록 부호와 시공간 순환 지연 다이버시티사이의 성능 차이는 줄어드는 것을 볼 수 있다. 1/4의 코드 전송률을 선택 했을 때, 1/2의 코드 전송률을 선택 했을 때 보다 대략 0.4 dB의 이득을 더 얻을 수 있다. 그 이유는 시공간 순환 지연 다이버시티 기술은 채널코딩에 의한 코딩 이득 이외에도 합성된 채널의 주파수 선택적 특성에 의한 다이버시티를 얻었기 때문이다. 4 shows the bit error rate according to the transmission rate of channel coding when the number of repeaters is three. As the data rate increases, the performance difference between cooperative orthogonal space-time block codes and space-time cyclic delay diversity decreases. When you select a code rate of 1/4, you get approximately 0.4 dB more gain than when you select a code rate of 1/2. The reason is that the space-time cyclic delay diversity technique obtains the diversity by the frequency selective characteristic of the synthesized channel in addition to the coding gain by the channel coding.
도 6은 중계기의 개수가 세 개 일 때, 송신기와 중계기 사이 채널의 신호 대 잡음 비에 따른 비트 오류율을 보여준다. 본 발명에서 송신기와 중계기 채널의 신호 대 잡음 비가 송신기와 수신기 채널의 신호 대 잡음 비보다 높은 정도를 이라고 정의 한다. 의 감소는 시스템의 성능에 상당히 나쁜 영향을 미치는 것을 볼 수 있다. 이는 중계기에서 송신기의 신호를 검출하는 과정에서 오류의 확률이 높기 때문이다. 그리고 에 따른 순환 지연 다이버시티와 직교 시공간 블록 부호의 성능차이도 다른 것을 볼 수 있다. 순환 지연 다이버시티의 성능차이가 직교 시공간 블록 부호의 성능 차이 보다 적은 것을 보게 되는데 그 이유는 중계기와 수신기 사이의 합성된 채널의 심한 페이딩에 빠질 수 있는 가능성이 직교 시공간 블록 부호의 MISO채널 보다 적기 때문이다. 이 20 dB일 때 이상적인 성능을 보이는 것을 볼 수 있고, 우리는 중계기를 선택할 때 송신기와 중계기의 채널 상태가 중요한 요소가 되는 것을 도 6을 통해서 알 수 있다. 6 shows the bit error rate according to the signal-to-noise ratio of the channel between the transmitter and the repeater when the number of repeaters is three. In the present invention, the signal-to-noise ratio of the transmitter and repeater channels is higher than the signal-to-noise ratio of the transmitter and receiver channels. It is defined as. It can be seen that the decrease of s significantly affects the performance of the system. This is because the probability of error is high in the process of detecting the signal of the transmitter in the repeater. And The difference in performance between the cyclic delay diversity and the orthogonal space-time block code is also different. We see that the performance difference of cyclic delay diversity is less than the performance difference of orthogonal space-time block code, because the possibility of falling into severe fading of synthesized channel between repeater and receiver is less than that of MISO channel of orthogonal space-time block code. to be. It can be seen that the ideal performance is shown at 20 dB, and we can see from Fig. 6 that the channel condition of the transmitter and repeater is an important factor when selecting a repeater.
도 7과 도 8은 이 20 dB 일 때의 협동 순환 지연 다이버시티와 직교 시공간 블록 부호와 시공간 순환 지연 다이버시티의 중계기 개수에 따른 비트 오류율은 보여준다. 쉬운 비교를 위해서 송신기와 중계기 사이의 전송 시간 지연을 고려하지 않기로 한다. 그리고 전체 전송율을 동일 하게 하기 위해서 중계기가 3, 4개 일 때 4/9의 펑처링된 (punctured) 콘볼루션 코드를 사용하고, 중계기가 5, 6개 일 때 1/2의 펑처링된 (punctured) 콘볼루션 코드를 사용한다. 중계기가 2개 일 때, 직교 시공간 블록 부호가 좋은 성능을 보이는 것을 알수 있고 다른 경우에는 시공간 순환 지연 다이버시티가 가장 좋은 성능을 보이는 것을 알수 있다. 7 and 8 The bit error rate according to the number of repeaters of cooperative cyclic delay diversity, orthogonal space-time block code and space-time cyclic delay diversity at 20 dB is shown. For ease of comparison, we do not consider the transmission time delay between the transmitter and the repeater. In order to make the total transmission rate the same, a punctured convolutional code of 4/9 is used when 3 or 4 repeaters are used, and 1/2 punctured when 5 or 6 repeaters are used. ) Use the convolution code. When there are two repeaters, we can see that the orthogonal space-time block code shows good performance, and in other cases, the space-time cyclic delay diversity shows the best performance.
도 9는 도 7과 도 8의 결과를 바탕으로 비트 오류율이 일 때, 요구되는 신호 대 잡음비를 중계기의 개수에 따라 보여준다. 중계기의 개수가 증가함에 따라 다이버시티 이득이 좋아 지기 때문에 요구되는 신호 대 잡음 비가 줄어드는 것을 알수있다. 그리고 우리는 도 8을 바탕으로 중계기 개수에 따른 적응적 선택을 하게 된다. 중계기가 2개 일 때, 우리는 직교 시공간 블록 부호를 선택하게 되고, 순환 지연 다이버시티보다 2.5 dB의 이득을 얻게 된다. 하지만 다른 경우에 대해서는 시공간 순환 지연 다이버시티 기술이 가장 적은 신호 대 잡음 비를 요구하기 때문에 선택 된다.9 illustrates a bit error rate based on the results of FIGS. 7 and 8. , The required signal-to-noise ratio is shown according to the number of repeaters. As the number of repeaters increases, the diversity gain improves, thus reducing the required signal-to-noise ratio. And we make an adaptive selection based on the number of repeaters based on FIG. When we have two repeaters, we choose an orthogonal space-time block code, which gives us 2.5 dB of gain over cyclic delay diversity. In other cases, however, the space-time cyclic delay diversity technique is chosen because it requires the least signal-to-noise ratio.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)에 의한 표시의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and also in the form of a display by a carrier wave (for example, transmission over the Internet). It includes what is implemented. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
도 1은 본 발명에 따른 시공간 순환 지연 다이버시티 협동전송방법이 적용되는 시스템의 구성을 블록으로 도시한 것이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a system to which a space-time cyclic delay diversity cooperative transmission method according to the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 따른 시공간 순환 지연 다이버시티 협동전송방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process of a space time circular delay diversity cooperative transmission method according to the present invention.
도 3은 일반화된 시공간 순환 지연 다이버시티 기술의 코드 디자인을 나타낸 도면이다,3 is a diagram illustrating a code design of a generalized space-time cyclic delay diversity technique,
도 4는 적응적 선택에 사용되는 세 가지 협동 기술에 대해서 간단하게 비교 한 도면이다,4 is a simplified comparison of three cooperative techniques used for adaptive selection,
도 5는 중계기의 개수가 세 개 일 때, 채널코딩의 전송률에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이다,5 is a graph comparing bit error rates according to transmission rates of channel coding when the number of repeaters is three.
도 6은 중계기의 개수가 세 개 일 때, 송신기와 중계기 사이 채널의 신호 대 잡음 비에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing bit error rates according to signal-to-noise ratios of channels between a transmitter and a repeater when the number of repeaters is three.
도 7과 도 8은 각각 이 20 dB 일 때, 중계기 개수에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이다.7 and 8 are graphs comparing bit error rates according to the number of repeaters when each is 20 dB.
도 9는 도76과 도 8의 결과를 바탕으로 비트 오류율이 일 때, 요구되는 신호 대 잡음비를 중계기의 개수에 따라 보여주는 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing the required signal-to-noise ratio according to the number of repeaters when the bit error rate is based on the results of FIGS. 76 and 8.
Claims (5)
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