KR20100056304A - Precoding apparatus and method for orthogonalized spatial multiplexing system - Google Patents

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KR20100056304A
KR20100056304A KR1020080115404A KR20080115404A KR20100056304A KR 20100056304 A KR20100056304 A KR 20100056304A KR 1020080115404 A KR1020080115404 A KR 1020080115404A KR 20080115404 A KR20080115404 A KR 20080115404A KR 20100056304 A KR20100056304 A KR 20100056304A
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Abstract

PURPOSE: A precoding device and a method thereof are provided to improve the performance of a closed loop MIMO(Multiple Input Multiple Output) system with the low calculation complexity and little feedback information. CONSTITUTION: A feedback processor(180) uses channel state information from a receiver to decide a first precoding matrix and a second precoding matrix. A first precoding unit(140) uses the first precoding matrix which was decided in the feedback processor to maximize the Euclid minimum distance. A second precoding unit(150) uses a second precoding matrix which was decided in the feedback processor to make the real number part and the imaginary number part within a first symbol cross each other at right angles.

Description

직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치 및 방법{PRECODING APPARATUS AND METHOD FOR ORTHOGONALIZED SPATIAL MULTIPLEXING SYSTEM}Pre-processing apparatus and method of orthogonal space multiplexing system {PRECODING APPARATUS AND METHOD FOR ORTHOGONALIZED SPATIAL MULTIPLEXING SYSTEM}

본 발명은 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐루프 다중 입출력 무선 통신에 있어서 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a preprocessing apparatus and method for an orthogonal spatial multiplexing system, and more particularly, to a preprocessing apparatus and method for an orthogonal spatial multiplexing system in a closed loop multiple input and output wireless communication.

무선 통신 서비스가 대중화됨에 따라 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, CDMA), 개인 휴대 통신 시스템(Personal Communication System, PCS) 방식의 이동 통신 서비스를 이용하는 사용자는 시간이 흐를수록 증가하는 반면, 주파수 등의 통신 자원은 한정되어 있어 많은 사용자에게 고품질의 무선 통신 서비스를 제공하는 데 한계가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 송신 장치와 수신 장치에서 하나의 안테나를 사용하는 단일 입출력(Single Input Single Output, SISO) 방식이 아닌 송신 장치와 수신 장치에서 복수 개의 안테나를 사용하는 다중 입출력(Multi Input Multi Output, MIMO) 방식을 무선 통신 서비스에 적용하는 기술이 개발되고 있다. 다중 입출력 기술은 한정된 통신 자원에서 단일 입출력 기술에 비해 많은 다이버시티(diversity) 이득과 다중 전송 이득을 얻을 수 있 다.As wireless communication services become more popular, users using code division multiple access (CDMA) and personal communication systems (PCS) mobile communication services increase over time, while frequency, etc. Communication resources are limited, providing high quality wireless communication services to many users. In order to solve this problem, a multi-input multi-output using a plurality of antennas in a transmitter and a receiver is not a single input single output (SISO) method using a single antenna in a transmitter and a receiver. , A technology for applying a MIMO scheme to a wireless communication service has been developed. Multiple input / output technology can obtain more diversity gain and multiple transmission gain than limited input / output technology in limited communication resources.

다중 입출력 방식이 적용된 무선 통신 시스템(이하, 'MIMO 시스템'이라 함)은 채널 상태 정보의 피드백 여부에 따라 개루프 MIMO 시스템(Open Loop MIMO System)과 폐루프 MIMO 시스템(Closed Loop MIMO System)으로 구분할 수 있다. 폐루프 MIMO 시스템은 수신 장치로부터 피드백 받은 채널 상태 정보를 이용함으로써 시스템의 용량과 평균 오차율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 종래의 폐루프 MIMO 시스템은 채널 행렬의 특이값 분해(Singular Value Decompositon, SVD)에 기초한 방식을 채용하고 있다. 그러나 이러한 특이값 분해 방식은 높은 연산 복잡도와 피드백 오버헤드(overhead)를 유발하는 문제점이 있어서 최근에는 채널 상태 정보의 피드백 양을 줄이고 좀더 효율적으로 시스템 자원을 활용하는 방안이 연구되고 있으며, 그 중 송신 장치에서 위상 회전에 의하여 송신되는 심벌 사이의 직교성을 보장하는 직교 공간 다중화(Orthogonalized Spatial Multiplexing, OSM) 기술이 활발하게 연구되고 있다.A wireless communication system (hereinafter, referred to as a 'MIMO system') to which a multiple input / output method is applied can be classified into an open loop MIMO system and a closed loop MIMO system according to whether or not channel state information is feedback. Can be. Closed loop MIMO system has an advantage of improving the capacity and the average error rate of the system by using the channel state information feedback from the receiving device. Conventional closed loop MIMO systems employ a method based on singular value decompositon (SVD) of a channel matrix. However, the singular value decomposition method has high computational complexity and feedback overhead. Recently, a method of reducing the amount of feedback of channel state information and using system resources more efficiently has been studied. Orthogonalized Spatial Multiplexing (OSM) techniques that ensure orthogonality between symbols transmitted by phase rotation in devices are being actively studied.

이러한 직교 공간 다중화 기술은 낮은 연산 복잡도와 적은 양의 피드백 정보를 가지고 폐루프 MIMO 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.This orthogonal spatial multiplexing technique has the advantage of improving the performance of a closed loop MIMO system with low computational complexity and a small amount of feedback information.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 낮은 연산 복잡도와 적은 양의 피드백 정보를 가지면서도 폐루프 MIMO 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a preprocessing apparatus and method for an orthogonal spatial multiplexing system capable of improving the performance of a closed loop MIMO system while having low computational complexity and a small amount of feedback information.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치는, 수신 장치로부터의 채널 상태 정보를 이용하여 제1 선처리 행렬 및 제2 선처리 행렬을 결정하는 피드백 처리부, 상기 피드백 처리부에서 결정된 상기 제1 선처리 행렬을 이용하여 유클리드 최소거리를 최대화하도록 연산을 수행하는 제1 선처리부, 그리고 상기 피드백 처리부에서 결정된 상기 제2 선처리 행렬을 이용하여 제1 심벌 내의 실수부와 허수부가 서로 직교성을 가지도록 연산을 수행하는 제2 선처리부를 포함한다.In order to solve the above technical problem, a preprocessing apparatus of an orthogonal spatial multiplexing system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a feedback processor configured to determine a first preprocessing matrix and a second preprocessing matrix by using channel state information from a receiving apparatus. A first preprocessor performing an operation to maximize a Euclidean minimum distance using the first preprocessing matrix determined by the processor, and a real part and an imaginary part in a first symbol using the second preprocessing matrix determined by the feedback processor It includes a second line processor for performing the operation to have orthogonality.

상기 제1 선처리 행렬은

Figure 112008079897653-PAT00001
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00002
Figure 112008079897653-PAT00003
이고, 상기
Figure 112008079897653-PAT00004
Figure 112008079897653-PAT00005
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00006
Figure 112008079897653-PAT00007
는 상기 채널 상태 정보로부터 결정될 수 있다.The first preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00001
And said
Figure 112008079897653-PAT00002
Is
Figure 112008079897653-PAT00003
And
Figure 112008079897653-PAT00004
Is
Figure 112008079897653-PAT00005
And said
Figure 112008079897653-PAT00006
Wow
Figure 112008079897653-PAT00007
May be determined from the channel state information.

변조 방식이 4-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)인 경우 상기 채널 상태 정보는 한 개의 비트 정보를 포함하며, 상기 한 개의 비트 정보에 따라 미리 정 해져 있는 두 쌍의 값 중 어느 하나가 상기

Figure 112008079897653-PAT00008
Figure 112008079897653-PAT00009
의 값으로 결정될 수 있다.When the modulation scheme is 4-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), the channel state information includes one bit information, and any one of two pairs of predetermined values according to the one bit information is selected.
Figure 112008079897653-PAT00008
Wow
Figure 112008079897653-PAT00009
It can be determined by the value of.

변조 방식이 16-QAM인 경우 상기 채널 상태 정보는 두 개의 비트 정보를 포함하며, 상기 두 개의 비트 정보에 따라 미리 정해져 있는 네 쌍의 값 중 어느 하나가 상기

Figure 112008079897653-PAT00010
Figure 112008079897653-PAT00011
의 값으로 결정될 수 있다.When the modulation scheme is 16-QAM, the channel state information includes two bits of information, and any one of four pairs of predetermined values according to the two bits of information is determined.
Figure 112008079897653-PAT00010
Wow
Figure 112008079897653-PAT00011
It can be determined by the value of.

상기 제2 선처리 행렬은 이며, 상기

Figure 112008079897653-PAT00013
Figure 112008079897653-PAT00014
이고, 상기
Figure 112008079897653-PAT00015
은 상기 채널 상태 정보에 포함될 수 있다.The second preprocessing matrix is And said
Figure 112008079897653-PAT00013
silver
Figure 112008079897653-PAT00014
And
Figure 112008079897653-PAT00015
May be included in the channel state information.

상기 피드백 처리부는 상기 채널 상태 정보를 이용하여 제3 선처리 행렬을 결정하며, 상기 피드백 처리부에서 결정된 상기 제3 선처리 행렬을 이용하여 상기 제1 심벌 간에 직교성을 가지도록 연산을 수행하는 제3 선처리부를 더 포함할 수 있다.The feedback processor may further determine a third preprocessing matrix using the channel state information, and perform a calculation to perform orthogonality between the first symbols by using the third preprocessing matrix determined by the feedback processor. It may include.

상기 제3 선처리 행렬은

Figure 112008079897653-PAT00016
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00017
는 상기 채널 상태 정보에 포함될 수 있다.The third preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00016
And said
Figure 112008079897653-PAT00017
May be included in the channel state information.

비트 스트림을 제2 심벌로 변환하는 매핑부, 그리고 상기 제2 심벌을 상기 제1 심벌로 변환하는 심벌 변환부를 더 포함하며, 상기 제1 심벌은

Figure 112008079897653-PAT00018
Figure 112008079897653-PAT00019
를 포함하고, 상기 제2 심벌은
Figure 112008079897653-PAT00021
를 포함하며, 상기 심벌 변환부는 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00022
의 실수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00023
의 실수부로, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00024
의 실수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00025
의 허수부로 변환하고, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00026
의 허수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00027
의 실수부로, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00028
의 허수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00029
의 허수부로 변환할 수 있다.A mapping unit for converting a bit stream into a second symbol, and a symbol converter for converting the second symbol into the first symbol, wherein the first symbol is
Figure 112008079897653-PAT00018
And
Figure 112008079897653-PAT00019
The second symbol includes And
Figure 112008079897653-PAT00021
Includes, the symbol conversion unit the symbol
Figure 112008079897653-PAT00022
The real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00023
As the real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00024
The real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00025
Convert to the imaginary part of
Figure 112008079897653-PAT00026
The imaginary part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00027
As the real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00028
The imaginary part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00029
Can be converted to an imaginary part of.

본 발명의 다른 태양에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 방법은, 수신 장치로부터의 채널 상태 정보를 이용하여 제1 선처리 행렬 및 제2 선처리 행렬을 결정하는 단계, 상기 결정 단계에서 결정된 상기 제1 선처리 행렬을 이용하여 유클리드 최소거리를 최대화하도록 연산을 수행하는 단계, 그리고 상기 결정 단계에서 결정된 상기 제2 선처리 행렬을 이용하여 제1 심벌 내의 실수부와 허수부가 서로 직교성을 가지도록 연산을 수행하는 단계를 포함한다.In a preprocessing method of an orthogonal spatial multiplexing system according to another aspect of the present invention, determining a first preprocessing matrix and a second preprocessing matrix using channel state information from a receiving apparatus, wherein the first preprocessing matrix determined in the determining step Performing an operation to maximize the Euclidean minimum distance by using and performing an operation such that the real part and the imaginary part in a first symbol are orthogonal to each other using the second preprocessing matrix determined in the determining step. do.

이와 같이 본 발명에 의한 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치 및 방법에 의하면 낮은 연산 복잡도와 적은 양의 피드백 정보를 가지면서도 폐루프 MIMO 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the apparatus and method for preprocessing an orthogonal spatial multiplexing system according to the present invention can improve performance of a closed loop MIMO system while having low computational complexity and a small amount of feedback information.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

먼저, 도 1을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치가 포함되어 있는 송신 장치(transmitter)에 대하여 상세하게 설명한다.First, a transmitter including a preprocessor of an orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 송신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a transmission apparatus of an orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 송신 장치는 비트 변환부(110), 복수의 매핑부(120, 125), 심벌 변환부(130), 제1 선처리부(140), 제2 선처리부(150), 제3 선처리부(160), 복수의 송신 안테나(170, 175), 그리고 피드백 처리부(180)를 포함한다. 여기서 매핑부(120, 125)의 수효와 송신 안테나(170, 175)의 수효는 동일하도록 구현된다. 이하 매핑부(120, 125) 및 송신 안테나(170, 175)는 두 개씩 존재하는 것으로 가정하고 설명하기로 한다. 그러나 설명의 편의를 위하여 필요에 따라 두 개 이상인 일반적인 경우와 혼용하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 선처리 장치는 좁은 의미로 제1 내지 제3 선처리부(140, 150, 160)를 포함하지만 넓은 의미로 비트 변환부(110), 매핑부(120, 125) 및 심벌 변환부(130)를 더 포함할 수 있다.The transmission apparatus according to the embodiment of the present invention includes a bit converter 110, a plurality of mapping units 120 and 125, a symbol converter 130, a first preprocessor 140, a second preprocessor 150, The third preprocessor 160, a plurality of transmit antennas 170 and 175, and a feedback processor 180 are included. Here, the number of mapping units 120 and 125 and the number of transmitting antennas 170 and 175 are implemented to be the same. Hereinafter, it will be assumed that two mapping units 120 and 125 and two transmitting antennas 170 and 175 exist. However, for convenience of explanation, the description will be mixed with two or more general cases as necessary. The preprocessing apparatus according to the embodiment of the present invention includes the first to third preprocessing units 140, 150, and 160 in a narrow sense, but in a broad sense, the bit converter 110, the mapping units 120, 125, and the symbol transform. The unit 130 may further include.

비트 변환부(110)는 직렬로 입력되는 비트 스트림(bit stream)을 매핑부(120, 125)의 수효에 따라 복수의 병렬 스트림으로 변환하여 해당 매핑부(120, 125)에 보낸다. 각 병렬 스트림은 직렬 비트 스트림을 매핑부(120, 125)의 변조 레벨(modulation level)에 대응하는 일정 비트수만큼씩 잘라서 생성된다. 여기서 변조 레벨은 매핑부(120, 125)에서 이용되는 변조 방식에 따라 결정된다. 예를 들어, 매핑부(120, 125)의 개수가 두 개이고 변조 방식이 16-QAM이라면, 직렬로 입력되는 비트 스트림을 4비트 단위로 하여 두 개의 병렬 비트 스트림으로 변환할 수 있다. 즉, 직렬로 입력되는 비트 스트림이 '01000010'이면, 4비트씩 '0100'과 '0010'의 두 개의 병렬 비트 스트림으로 변환할 수 있다.The bit converter 110 converts a bit stream that is serially input into a plurality of parallel streams according to the number of the mapping units 120 and 125 and sends them to the mapping units 120 and 125. Each parallel stream is generated by cutting the serial bit stream by a predetermined number of bits corresponding to the modulation levels of the mapping units 120 and 125. In this case, the modulation level is determined according to the modulation scheme used in the mapping units 120 and 125. For example, if the number of mapping units 120 and 125 is two and the modulation scheme is 16-QAM, the serially input bit stream may be converted into two parallel bit streams in units of 4 bits. That is, if the serially input bit stream is '01000010', it may be converted into two parallel bit streams of '0100' and '0010' by 4 bits.

매핑부(120, 125)는 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 방식을 이용하여 비트 변환부(110)로부터 제공받은 병렬 비트 스트림을 복소수 형태의 심벌로 변환한다. 매핑부(120, 125)는 변조 레벨에 따라 16-QAM 방식을 이용하면 비트 스트림을 4비트 단위로 하여 심벌로 변환하고, 4-QAM 방식을 이용하면 비트 스트림을 2비트 단위로 하여 심벌로 변환할 수 있다. 예를 들어, 16-QAM 방식을 이용하고 비트 스트림이 '0100', '0010'이면, 각각 복소수 형태의 심벌 '-1-j*3', '-3+j*3'으로 변환할 수 있다. 물론 매핑부(120, 125)는 직교 진폭 변조 방식이 아니라 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) 등의 다른 변조 방식을 이용할 수도 있다. 매핑부(120)은 심벌

Figure 112008079897653-PAT00030
을 생성하고, 매핑부(125)는 심벌
Figure 112008079897653-PAT00031
을 생성한다.The mapping units 120 and 125 convert the parallel bit stream provided from the bit converter 110 into a complex symbol by using quadrature amplitude modulation (QAM). The mapping unit 120 or 125 converts the bit stream into symbols using 4-bit units using the 16-QAM scheme and converts the bit stream into symbols using the 2-QAM scheme according to the modulation level. can do. For example, if a 16-QAM scheme is used and the bit streams are '0100' and '0010', they may be converted into complex symbols '-1-j * 3' and '-3 + j * 3', respectively. . Of course, the mapping units 120 and 125 may use other modulation schemes such as quadrature phase shift keying (QPSK), instead of the quadrature amplitude modulation scheme. The mapping unit 120 is a symbol
Figure 112008079897653-PAT00030
To generate, and the mapping unit 125 is a symbol
Figure 112008079897653-PAT00031
.

이하에서 보통 문자는 스칼라를, 볼드체 소문자는 벡터를, 볼드체 대문자는 행렬을 나타내는 것으로 한다. 복소 변수에 대하여는 변수 상단에 바(bar)를 붙여 표현한다.In the following description, normal characters are scalars, bold lowercase letters are vectors, and bold uppercase letters are matrices. For complex variables, add a bar to the top of the variable.

심벌 변환부(300)는 아래의 [수학식 1]과 같이 매핑부(120, 125)로부터 제공받은 심벌

Figure 112008079897653-PAT00032
Figure 112008079897653-PAT00033
을 이용하여 심벌
Figure 112008079897653-PAT00034
Figure 112008079897653-PAT00035
으로 변환하며 이를
Figure 112008079897653-PAT00036
으로 나타내기로 한다.The symbol converter 300 is a symbol provided from the mapping unit 120, 125 as shown in Equation 1 below.
Figure 112008079897653-PAT00032
and
Figure 112008079897653-PAT00033
Symbol using
Figure 112008079897653-PAT00034
and
Figure 112008079897653-PAT00035
And convert it to
Figure 112008079897653-PAT00036
It is represented by.

Figure 112008079897653-PAT00037
Figure 112008079897653-PAT00037

즉, 심벌

Figure 112008079897653-PAT00038
의 실수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00039
의 실수부로 심벌
Figure 112008079897653-PAT00040
의 실수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00041
의 허수부로 변환되고, 심벌
Figure 112008079897653-PAT00042
의 허수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00043
의 실수부로 심벌
Figure 112008079897653-PAT00044
의 허수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00045
의 허수부로 변환된다.I.e. symbol
Figure 112008079897653-PAT00038
Real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00039
The symbol of the real part of
Figure 112008079897653-PAT00040
Real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00041
Converted to an imaginary part of
Figure 112008079897653-PAT00042
Imaginary symbol of
Figure 112008079897653-PAT00043
The symbol of the real part of
Figure 112008079897653-PAT00044
Imaginary symbol of
Figure 112008079897653-PAT00045
Is converted to the imaginary part of.

제1 선처리부(140)는 성좌도(constellation)에서 유효 채널 상의 성좌점(constellation point) 간의 유클리드 최소거리(

Figure 112008079897653-PAT00046
)를 최대화시키며, 제2 선처리부(150)는 직교 공간 다중화 시스템의 심벌(
Figure 112008079897653-PAT00047
) 내의 실수부 및 허수부를 서로 직교화시키며, 제3 선처리부(160)는 심벌(
Figure 112008079897653-PAT00048
)과 심벌(
Figure 112008079897653-PAT00049
)을 직교화시킨다. 제1 내지 제3 선처리부(140, 150, 160)는 각 선처리부에 대응하는 선처리 행렬을 가지고 연산을 수행하며, 제3 선처리부(160)에 의하여 최종 연산된 처리된 심벌을 송신 안테나(170, 175)를 통하여 전송한다.The first preprocessor 140 may have a Euclidean minimum distance between constellation points on an effective channel in a constellation.
Figure 112008079897653-PAT00046
), The second line processor 150 is a symbol of the orthogonal spatial multiplexing system.
Figure 112008079897653-PAT00047
The orthogonal part and the imaginary part in the orthogonal part are orthogonal to each other, and the third line processor 160 is a symbol (
Figure 112008079897653-PAT00048
) And a symbol (
Figure 112008079897653-PAT00049
Orthogonalize The first to third preprocessors 140, 150, and 160 perform calculations with preprocessing matrices corresponding to the preprocessors, and transmit the processed symbols finally calculated by the third preprocessor 160 to the transmit antenna 170. 175).

수신 장치(도시하지 않음)는 송신 안테나(170, 175)로부터 심벌을 받아 적절한 처리 과정을 거쳐 채널 상태 정보를 추출하며 이를 다시 송신 장치의 피드백 처리부(180)로 보낸다. 피드백 처리부(180)는 수신 장치로부터의 채널 상태 정보를 이용하여 제1 내지 제3 선처리부(140, 150, 160)에 대응하는 선처리 행렬을 결정하고 이를 해당 선처리부에 알린다.A receiving device (not shown) receives symbols from the transmitting antennas 170 and 175, extracts channel state information through an appropriate process, and sends them to the feedback processing unit 180 of the transmitting device. The feedback processor 180 determines a preprocessing matrix corresponding to the first to third preprocessors 140, 150, and 160 by using the channel state information from the receiver, and informs the preprocessor.

선처리 없는 직교 공간 다중화 시스템Orthogonal Space Multiplexing System without Preprocessing

우선 제1 선처리부(140) 및 제2 선처리부(150)가 없는 직교 공간 다중화 시스템에 대하여 간략하게 살펴본다. 이 시스템은 다음의 [수학식 2]와 같이 모델링된다.First, an orthogonal space multiplexing system without the first preprocessor 140 and the second preprocessor 150 will be briefly described. This system is modeled as in Equation 2 below.

Figure 112008079897653-PAT00050
Figure 112008079897653-PAT00050

여기서

Figure 112008079897653-PAT00051
는 수신 장치(도시하지 않음)가 수신하는 복소 수신 신호이고,
Figure 112008079897653-PAT00052
는 송신 장치가 전송하려는 복소 송신 신호이며,
Figure 112008079897653-PAT00053
Figure 112008079897653-PAT00054
에 대한 유효 채널 행렬로서
Figure 112008079897653-PAT00055
를 나타낸다. 여기서
Figure 112008079897653-PAT00056
는 (i, j)의 원소가 j번째 송신 안테나와 i번째 수신 안테나 사이의 페이딩 계수(Fading Coefficient)를 나타내는 복소 채널 행렬이고,
Figure 112008079897653-PAT00057
는 두 번째 안테나에 적용되는 회전각을 나타낸다. 그리고
Figure 112008079897653-PAT00058
은 복소 가우시안 노이즈(Gaussian noise)를 나타낸다.here
Figure 112008079897653-PAT00051
Is a complex received signal received by a receiving device (not shown),
Figure 112008079897653-PAT00052
Is a complex transmit signal that the transmitting device wants to transmit,
Figure 112008079897653-PAT00053
Is
Figure 112008079897653-PAT00054
As the effective channel matrix for
Figure 112008079897653-PAT00055
Indicates. here
Figure 112008079897653-PAT00056
Is a complex channel matrix where the elements of (i, j) represent the fading coefficients between the j th transmit antenna and the i th receive antenna,
Figure 112008079897653-PAT00057
Represents the rotation angle applied to the second antenna. And
Figure 112008079897653-PAT00058
Denotes complex Gaussian noise.

위의 [수학식 2]를 실수값 형태로 표현(real-valued representation)하면 아래의 [수학식 3]과 같다.Equation 2 above is a real-valued representation of Equation 3 below.

Figure 112008079897653-PAT00059
Figure 112008079897653-PAT00059

여기서

Figure 112008079897653-PAT00060
Figure 112008079897653-PAT00061
의 길이를 가지는 실수 칼럼 벡터(real column vector)로서 유효 실수 채널 행렬
Figure 112008079897653-PAT00062
의 i번째 칼럼을 나타낸다. 여기서,
Figure 112008079897653-PAT00063
은 수신 안테나의 개수를 나타낸다.here
Figure 112008079897653-PAT00060
Is
Figure 112008079897653-PAT00061
A real real channel vector with a length of real column vector
Figure 112008079897653-PAT00062
It represents the i th column of. here,
Figure 112008079897653-PAT00063
Denotes the number of receive antennas.

[수학식 3]에서

Figure 112008079897653-PAT00064
값에 관계없이, 칼럼 벡터
Figure 112008079897653-PAT00065
Figure 112008079897653-PAT00066
이 직교하고
Figure 112008079897653-PAT00067
Figure 112008079897653-PAT00068
이 직교함을 알 수 있다. 또한 모든
Figure 112008079897653-PAT00069
값에 대해
Figure 112008079897653-PAT00070
이 성립 하는 것을 알 수 있다. 여기서
Figure 112008079897653-PAT00071
Figure 112008079897653-PAT00072
가 직교하고
Figure 112008079897653-PAT00073
Figure 112008079897653-PAT00074
가 직교하면, 유효 실수 채널 행렬
Figure 112008079897653-PAT00075
는 직교성을 가지게 된다.In [Equation 3]
Figure 112008079897653-PAT00064
Column vector, regardless of the value
Figure 112008079897653-PAT00065
and
Figure 112008079897653-PAT00066
Is orthogonal
Figure 112008079897653-PAT00067
Wow
Figure 112008079897653-PAT00068
You can see this orthogonality. Also all
Figure 112008079897653-PAT00069
About the value
Figure 112008079897653-PAT00070
You can see that this holds true. here
Figure 112008079897653-PAT00071
and
Figure 112008079897653-PAT00072
Is orthogonal
Figure 112008079897653-PAT00073
Wow
Figure 112008079897653-PAT00074
Is orthogonal, the effective real channel matrix
Figure 112008079897653-PAT00075
Is orthogonal.

Figure 112008079897653-PAT00076
Figure 112008079897653-PAT00077
가 직교하고
Figure 112008079897653-PAT00078
Figure 112008079897653-PAT00079
가 직교하는 회전각
Figure 112008079897653-PAT00080
는 아래의 [수학식 4]에 의해 결정된다.
Figure 112008079897653-PAT00076
and
Figure 112008079897653-PAT00077
Is orthogonal
Figure 112008079897653-PAT00078
Wow
Figure 112008079897653-PAT00079
Rotation angle orthogonal
Figure 112008079897653-PAT00080
Is determined by Equation 4 below.

Figure 112008079897653-PAT00081
Figure 112008079897653-PAT00081

여기서

Figure 112008079897653-PAT00082
Figure 112008079897653-PAT00083
이고,
Figure 112008079897653-PAT00084
Figure 112008079897653-PAT00085
이다.here
Figure 112008079897653-PAT00082
Is
Figure 112008079897653-PAT00083
ego,
Figure 112008079897653-PAT00084
Is
Figure 112008079897653-PAT00085
to be.

그리고 회전각

Figure 112008079897653-PAT00086
일 때 수신 장치에서 수신되는 심벌
Figure 112008079897653-PAT00087
Figure 112008079897653-PAT00088
는 아래의 [수학식 5]에 의해 추정할 수 있다.And rotation angle
Figure 112008079897653-PAT00086
Symbol received at the receiving device when
Figure 112008079897653-PAT00087
and
Figure 112008079897653-PAT00088
Can be estimated by Equation 5 below.

Figure 112008079897653-PAT00089
Figure 112008079897653-PAT00089

Figure 112008079897653-PAT00090
Figure 112008079897653-PAT00090

여기서

Figure 112008079897653-PAT00091
Figure 112008079897653-PAT00092
의 크기를 가지는 성좌점(constellation)을 나타낸다.here
Figure 112008079897653-PAT00091
Is
Figure 112008079897653-PAT00092
It represents a constellation having the size of.

본 발명에 따른 선처리가 적용된 직교 공간 다중화 시스템Orthogonal Space Multiplexing System with Preprocessing According to the Present Invention

그러면 본 발명에 따라 선처리가 적용된 직교 공간 다중화 시스템에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템은 [수학식 3]에 선처리(precoding)가 적용된 형태로 나타낼 수 있으며, 다음의 [수학식 6]과 같이 모델링될 수 있다.Next, an orthogonal spatial multiplexing system to which line processing is applied according to the present invention will be described. An orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention may be represented in a form in which precoding is applied to [Equation 3], and may be modeled as in Equation 6 below.

Figure 112008079897653-PAT00093
Figure 112008079897653-PAT00093

여기서

Figure 112008079897653-PAT00094
는 수신 장치(도시하지 않음)가 수신하는 신호이고,
Figure 112008079897653-PAT00095
는 송신 장치가 전송하려는 신호이며,
Figure 112008079897653-PAT00096
Figure 112008079897653-PAT00097
에 대한 유효 채널 행렬로서 위에서 설명한
Figure 112008079897653-PAT00098
과 동일한 행렬이다. 그리고
Figure 112008079897653-PAT00099
는 4Ⅹ4 실수 선처리 행렬을 나타내고, 아래의 [수학식 7]과 같다.here
Figure 112008079897653-PAT00094
Is a signal received by a receiving device (not shown),
Figure 112008079897653-PAT00095
Is the signal that the transmitting device wants to transmit,
Figure 112008079897653-PAT00096
Is
Figure 112008079897653-PAT00097
As the effective channel matrix for
Figure 112008079897653-PAT00098
Is the same matrix as And
Figure 112008079897653-PAT00099
Denotes a 4Ⅹ4 real preprocessing matrix, as shown in Equation 7 below.

Figure 112008079897653-PAT00100
Figure 112008079897653-PAT00100

여기서

Figure 112008079897653-PAT00101
Figure 112008079897653-PAT00102
는 2Ⅹ2 실수 행렬이다.here
Figure 112008079897653-PAT00101
and
Figure 112008079897653-PAT00102
Is a 2Ⅹ2 real matrix.

유클리드 최소거리(

Figure 112008079897653-PAT00103
)관점에서, 유효 채널 행렬
Figure 112008079897653-PAT00104
의 첫 번째와 두 번째 칼럼의 채널 품질은 유효 채널 행렬
Figure 112008079897653-PAT00105
의 세 번째와 네 번째 칼럼의 채널 품질과 동일하다. 따라서 실수 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00106
에 있는
Figure 112008079897653-PAT00107
Figure 112008079897653-PAT00108
는 동일한 행렬이다. 실수 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00109
는 아래의 [수학식 8]과 같이 3개의 2Ⅹ2 실수 행렬로 분해시킬 수 있다.Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00103
From the point of view, the effective channel matrix
Figure 112008079897653-PAT00104
The channel quality of the first and second columns of is the effective channel matrix
Figure 112008079897653-PAT00105
Is equal to the channel quality of the third and fourth columns. So real preprocessing matrix
Figure 112008079897653-PAT00106
In
Figure 112008079897653-PAT00107
and
Figure 112008079897653-PAT00108
Is the same matrix. Real preprocessing matrix
Figure 112008079897653-PAT00109
Can be decomposed into three 2Ⅹ2 real matrices as shown in Equation 8 below.

Figure 112008079897653-PAT00110
Figure 112008079897653-PAT00110

여기서

Figure 112008079897653-PAT00111
Figure 112008079897653-PAT00112
로,
Figure 112008079897653-PAT00113
Figure 112008079897653-PAT00114
로,
Figure 112008079897653-PAT00115
Figure 112008079897653-PAT00116
로 선택할 수 있으며, 행렬
Figure 112008079897653-PAT00117
는 제1 선처리부(140)의 선처리 행렬에 대응하고, 행렬
Figure 112008079897653-PAT00118
는 제2 선처리부(150)의 선처리 행렬에 대응하며, 행렬
Figure 112008079897653-PAT00119
는 제3 선처리부(160)의 선처리 행렬에 대응한다.here
Figure 112008079897653-PAT00111
silver
Figure 112008079897653-PAT00112
in,
Figure 112008079897653-PAT00113
Is
Figure 112008079897653-PAT00114
in,
Figure 112008079897653-PAT00115
Is
Figure 112008079897653-PAT00116
Can be selected as
Figure 112008079897653-PAT00117
Corresponds to the preprocessing matrix of the first preprocessor 140, and
Figure 112008079897653-PAT00118
Corresponds to a preprocessing matrix of the second preprocessor 150, and the matrix
Figure 112008079897653-PAT00119
Corresponds to the preprocessing matrix of the third preprocessing unit 160.

위의 [수학식 8]을 [수학식 6]에 대입하면 아래의 [수학식 9]로 표현할 수 있다.Substituting Equation 8 above into Equation 6 can be expressed as Equation 9 below.

Figure 112008079897653-PAT00120
Figure 112008079897653-PAT00120

여기서

Figure 112008079897653-PAT00121
Figure 112008079897653-PAT00122
로,
Figure 112008079897653-PAT00123
Figure 112008079897653-PAT00124
로 표현할 수 있다.here
Figure 112008079897653-PAT00121
Is
Figure 112008079897653-PAT00122
in,
Figure 112008079897653-PAT00123
Is
Figure 112008079897653-PAT00124
.

전송되는 심벌

Figure 112008079897653-PAT00125
은 아래의 [수학식 10]에 의해 추정할 수 있다.Symbol sent
Figure 112008079897653-PAT00125
Can be estimated by Equation 10 below.

Figure 112008079897653-PAT00126
Figure 112008079897653-PAT00126

그리고 전송되는 심벌

Figure 112008079897653-PAT00127
Figure 112008079897653-PAT00128
Figure 112008079897653-PAT00129
를 이용하여 위의 [수학식 10]과 유사한 방법으로 추정할 수 있다.And transmitted symbol
Figure 112008079897653-PAT00127
Is
Figure 112008079897653-PAT00128
Wow
Figure 112008079897653-PAT00129
It can be estimated by using a method similar to Equation 10 above using.

그러면 선처리 행렬

Figure 112008079897653-PAT00130
,
Figure 112008079897653-PAT00131
Figure 112008079897653-PAT00132
를 구하기 위해 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00133
,
Figure 112008079897653-PAT00134
Figure 112008079897653-PAT00135
를 결정하는 방법에 대해 도 2를 참고하여 설명한다.Preprocessing matrix
Figure 112008079897653-PAT00130
,
Figure 112008079897653-PAT00131
And
Figure 112008079897653-PAT00132
Parameter to find
Figure 112008079897653-PAT00133
,
Figure 112008079897653-PAT00134
And
Figure 112008079897653-PAT00135
A method of determining will be described with reference to FIG. 2.

도면 2는 본 발명의 실시예에 따른 파라미터 값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of determining a parameter value according to an embodiment of the present invention.

먼저

Figure 112008079897653-PAT00136
Figure 112008079897653-PAT00137
가 직교하도록 하는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00138
은 아래의 [수학식 11]에 의하여 결정할 수 있다.first
Figure 112008079897653-PAT00136
and
Figure 112008079897653-PAT00137
Parameters to make orthogonal
Figure 112008079897653-PAT00138
May be determined by Equation 11 below.

Figure 112008079897653-PAT00139
Figure 112008079897653-PAT00139

여기서

Figure 112008079897653-PAT00140
Figure 112008079897653-PAT00141
이고,
Figure 112008079897653-PAT00142
Figure 112008079897653-PAT00143
이다.
Figure 112008079897653-PAT00144
Figure 112008079897653-PAT00145
Figure 112008079897653-PAT00146
일 때 최대인 반면,
Figure 112008079897653-PAT00147
Figure 112008079897653-PAT00148
Figure 112008079897653-PAT00149
일 때 최대가 된다. 그러나
Figure 112008079897653-PAT00150
이 둘 중 어느 값을 가지더 라도 동일한 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00151
)를 가지게 되므로
Figure 112008079897653-PAT00152
은 둘 중 어느 값을 가지더라도 상관없다. 이하
Figure 112008079897653-PAT00153
인 경우에 대하여 설명한다.here
Figure 112008079897653-PAT00140
Is
Figure 112008079897653-PAT00141
ego,
Figure 112008079897653-PAT00142
Is
Figure 112008079897653-PAT00143
to be.
Figure 112008079897653-PAT00144
Is
Figure 112008079897653-PAT00145
this
Figure 112008079897653-PAT00146
Is maximum when
Figure 112008079897653-PAT00147
Is
Figure 112008079897653-PAT00148
this
Figure 112008079897653-PAT00149
Is the maximum when But
Figure 112008079897653-PAT00150
Regardless of which value, the same Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00151
Will have
Figure 112008079897653-PAT00152
Can be either value. Below
Figure 112008079897653-PAT00153
Will be described.

파라미터

Figure 112008079897653-PAT00154
Figure 112008079897653-PAT00155
를 최적의 값으로 결정하기 위한 방법은 아래의 [수학식 12]와 같다.parameter
Figure 112008079897653-PAT00154
Wow
Figure 112008079897653-PAT00155
The method for determining the optimal value is as shown in Equation 12 below.

Figure 112008079897653-PAT00156
Figure 112008079897653-PAT00156

여기서

Figure 112008079897653-PAT00157
는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00158
Figure 112008079897653-PAT00159
로 이루어진 함수로서 유클리드 최소거리를 나타낸다. 그리고 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00160
Figure 112008079897653-PAT00161
의 범위 내에 있을 때의 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00162
)와 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00163
Figure 112008079897653-PAT00164
의 범위 내에 있을 때의 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00165
)는 서로 대칭적이기 때문에, 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00166
를 결정하기 위한 검색범위를
Figure 112008079897653-PAT00167
의 범위 내로 제한할 수 있다.here
Figure 112008079897653-PAT00157
Is a parameter
Figure 112008079897653-PAT00158
Wow
Figure 112008079897653-PAT00159
It is a function consisting of the Euclidean minimum distance. And parameters
Figure 112008079897653-PAT00160
end
Figure 112008079897653-PAT00161
Euclidean minimum distance within the range of
Figure 112008079897653-PAT00162
) And parameters
Figure 112008079897653-PAT00163
end
Figure 112008079897653-PAT00164
Euclidean minimum distance within the range of
Figure 112008079897653-PAT00165
) Are symmetrical to each other, so
Figure 112008079897653-PAT00166
Search scope to determine
Figure 112008079897653-PAT00167
It can be limited in the range of.

변조 방식에 따라 최적의 파라미터

Figure 112008079897653-PAT00168
Figure 112008079897653-PAT00169
는 변하기 때문에, 이하 변조 방식은 4-QAM 방식을 이용하는 것으로 가정하고 설명한다.Optimal parameters depending on the modulation method
Figure 112008079897653-PAT00168
Wow
Figure 112008079897653-PAT00169
Since is changed, the following modulation scheme is assumed to use a 4-QAM scheme.

4-QAM 방식에서, 전송되는 심벌의 실수부와 허수부가

Figure 112008079897653-PAT00170
과 같다고 가정하면, 위의 [수학식 6]으로부터 유효 채널에서 잡음이 없이 수신된 심벌은
Figure 112008079897653-PAT00171
,
Figure 112008079897653-PAT00172
,
Figure 112008079897653-PAT00173
Figure 112008079897653-PAT00174
과 같다는 것을 알 수 있다. 따라서 [수학식 12]는 아래의 [수학식 13]과 같이 표현할 수 있다.In the 4-QAM scheme, the real part and the imaginary part of the transmitted symbol are
Figure 112008079897653-PAT00170
Suppose that is equal to, the received symbol without noise in the effective channel from Equation 6
Figure 112008079897653-PAT00171
,
Figure 112008079897653-PAT00172
,
Figure 112008079897653-PAT00173
And
Figure 112008079897653-PAT00174
It can be seen that Therefore, Equation 12 may be expressed as Equation 13 below.

Figure 112008079897653-PAT00175
Figure 112008079897653-PAT00175

그리고

Figure 112008079897653-PAT00176
Figure 112008079897653-PAT00177
가 직교하면,
Figure 112008079897653-PAT00178
,
Figure 112008079897653-PAT00179
,
Figure 112008079897653-PAT00180
Figure 112008079897653-PAT00181
는 아래의 [수학식 14]와 같다.And
Figure 112008079897653-PAT00176
and
Figure 112008079897653-PAT00177
If is orthogonal,
Figure 112008079897653-PAT00178
,
Figure 112008079897653-PAT00179
,
Figure 112008079897653-PAT00180
And
Figure 112008079897653-PAT00181
Is shown in Equation 14 below.

Figure 112008079897653-PAT00182
Figure 112008079897653-PAT00182

그러면, 유클리드 최소거리(

Figure 112008079897653-PAT00183
)를 최대화하는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00184
Figure 112008079897653-PAT00185
를 결정하기 위해, 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00186
Figure 112008079897653-PAT00187
의 범위인
Figure 112008079897653-PAT00188
Figure 112008079897653-PAT00189
를 도 2에 도시한 바와 같이 세 개의 영역(
Figure 112008079897653-PAT00190
,
Figure 112008079897653-PAT00191
,
Figure 112008079897653-PAT00192
)으로 분할한다. 그리고 각 영역(
Figure 112008079897653-PAT00193
,
Figure 112008079897653-PAT00194
,
Figure 112008079897653-PAT00195
)별 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00196
)를 최대화하는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00197
Figure 112008079897653-PAT00198
를 결정하 고, 각 영역(
Figure 112008079897653-PAT00199
,
Figure 112008079897653-PAT00200
,
Figure 112008079897653-PAT00201
)별 결과를 통해 전체 영역에서 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00202
)를 최대화하는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00203
Figure 112008079897653-PAT00204
를 결정할 수 있다. 여기서
Figure 112008079897653-PAT00205
Figure 112008079897653-PAT00206
를 나타내고,
Figure 112008079897653-PAT00207
을 최대화하는
Figure 112008079897653-PAT00208
을 선택하면,
Figure 112008079897653-PAT00209
이 성립한다는 것을 알 수 있다. 이하 각 영역별로 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00210
)를 최대화하는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00211
Figure 112008079897653-PAT00212
의 값을 설명한다.Then, at the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00183
To maximize)
Figure 112008079897653-PAT00184
Wow
Figure 112008079897653-PAT00185
To determine the parameters
Figure 112008079897653-PAT00186
Wow
Figure 112008079897653-PAT00187
Which is the range of
Figure 112008079897653-PAT00188
and
Figure 112008079897653-PAT00189
As shown in FIG. 2, three regions (
Figure 112008079897653-PAT00190
,
Figure 112008079897653-PAT00191
,
Figure 112008079897653-PAT00192
Divide by) And each area (
Figure 112008079897653-PAT00193
,
Figure 112008079897653-PAT00194
,
Figure 112008079897653-PAT00195
Euclidean minimum distance by)
Figure 112008079897653-PAT00196
To maximize)
Figure 112008079897653-PAT00197
Wow
Figure 112008079897653-PAT00198
To determine each area (
Figure 112008079897653-PAT00199
,
Figure 112008079897653-PAT00200
,
Figure 112008079897653-PAT00201
) Results show that the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00202
To maximize)
Figure 112008079897653-PAT00203
Wow
Figure 112008079897653-PAT00204
Can be determined. here
Figure 112008079897653-PAT00205
Is
Figure 112008079897653-PAT00206
Lt; / RTI >
Figure 112008079897653-PAT00207
To maximize
Figure 112008079897653-PAT00208
If you select,
Figure 112008079897653-PAT00209
It can be seen that this holds true. Euclidean minimum distance for each region
Figure 112008079897653-PAT00210
To maximize)
Figure 112008079897653-PAT00211
Wow
Figure 112008079897653-PAT00212
Explain the value of.

Figure 112008079897653-PAT00213
영역
Figure 112008079897653-PAT00213
domain

파라미터

Figure 112008079897653-PAT00214
Figure 112008079897653-PAT00215
의 범위 이내이고, 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00216
Figure 112008079897653-PAT00217
의 범위 이내이면,
Figure 112008079897653-PAT00218
관계가 성립한다. 이 관계와 위의 [수학식 14]로부터 아래의 [수학식 15]가 성립함을 알 수 있다.parameter
Figure 112008079897653-PAT00214
end
Figure 112008079897653-PAT00215
Is within the range of
Figure 112008079897653-PAT00216
end
Figure 112008079897653-PAT00217
If within the range of,
Figure 112008079897653-PAT00218
The relationship is established. From this relationship and Equation 14 above, it can be seen that Equation 15 below holds.

Figure 112008079897653-PAT00219
Figure 112008079897653-PAT00219

위의 [수학식 15]로부터 파라미터

Figure 112008079897653-PAT00220
Figure 112008079897653-PAT00221
에 관계없이 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00222
)는
Figure 112008079897653-PAT00223
과 같다는 것을 알 수 있다. 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00224
가 주어지면
Figure 112008079897653-PAT00225
는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00226
의 값에 따라 증가하는 함수이고, 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00227
가 주어지면
Figure 112008079897653-PAT00228
는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00229
의 값에 따는 증가하는 함수이다. 따라서 영역(
Figure 112008079897653-PAT00230
)에서 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00231
)를 최대화하는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00232
Figure 112008079897653-PAT00233
이고 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00234
Figure 112008079897653-PAT00235
임을 알 수 있다.Parameters from Equation 15 above
Figure 112008079897653-PAT00220
Wow
Figure 112008079897653-PAT00221
Regardless of the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00222
)
Figure 112008079897653-PAT00223
It can be seen that parameter
Figure 112008079897653-PAT00224
Is given
Figure 112008079897653-PAT00225
Is a parameter
Figure 112008079897653-PAT00226
Function that increases with the value of
Figure 112008079897653-PAT00227
Is given
Figure 112008079897653-PAT00228
Is a parameter
Figure 112008079897653-PAT00229
It is an incrementing function depending on the value of. Therefore, the area (
Figure 112008079897653-PAT00230
At the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00231
To maximize)
Figure 112008079897653-PAT00232
Is
Figure 112008079897653-PAT00233
And parameters
Figure 112008079897653-PAT00234
Is
Figure 112008079897653-PAT00235
It can be seen that.

Figure 112008079897653-PAT00236
영역
Figure 112008079897653-PAT00236
domain

파라미터

Figure 112008079897653-PAT00237
Figure 112008079897653-PAT00238
의 범위 이내이고 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00239
Figure 112008079897653-PAT00240
의 범위 이내이면,
Figure 112008079897653-PAT00241
Figure 112008079897653-PAT00242
관계가 성립한다. 따라서 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00243
)의 후보는
Figure 112008079897653-PAT00244
Figure 112008079897653-PAT00245
임을 알 수 있고, 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00246
)는
Figure 112008079897653-PAT00247
가 성립할 때 최대임을 알 수 있다.parameter
Figure 112008079897653-PAT00237
end
Figure 112008079897653-PAT00238
Is within the range of
Figure 112008079897653-PAT00239
end
Figure 112008079897653-PAT00240
If within the range of,
Figure 112008079897653-PAT00241
Wow
Figure 112008079897653-PAT00242
The relationship is established. Therefore, at the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00243
) Candidates
Figure 112008079897653-PAT00244
and
Figure 112008079897653-PAT00245
You can see that the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00246
)
Figure 112008079897653-PAT00247
It can be seen that when is true.

위의 식

Figure 112008079897653-PAT00248
를 풀기 위해 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00249
를 아래의 [수학식 16]과 같이 표현할 수 있다.Expression above
Figure 112008079897653-PAT00248
To solve
Figure 112008079897653-PAT00249
Can be expressed as Equation 16 below.

Figure 112008079897653-PAT00250
Figure 112008079897653-PAT00250

[수학식 16]을 [수학식 14]에 대입하면 아래의 [수학식 17]과 같다.Substituting [Equation 16] into [Equation 14] is shown in [Equation 17] below.

Figure 112008079897653-PAT00251
Figure 112008079897653-PAT00251

[수학식 17]을 파라미터

Figure 112008079897653-PAT00252
의 관점에서 다시 정리하면 아래의 [수학식 18]과 같다.Parameters of Equation 17
Figure 112008079897653-PAT00252
In summary, Equation 18 is shown below.

Figure 112008079897653-PAT00253
Figure 112008079897653-PAT00253

[수학식 18]을 정리하면 아래의 [수학식 19]와 같다.[Equation 18] is summarized as [Equation 19] below.

Figure 112008079897653-PAT00254
Figure 112008079897653-PAT00254

[수학식 19]를

Figure 112008079897653-PAT00255
을 기준으로 정리하면 아래의 [수학식 20]과 같다.Equation 19
Figure 112008079897653-PAT00255
When summarized based on Equation 20 below.

Figure 112008079897653-PAT00256
Figure 112008079897653-PAT00256

[수학식 19]와 [수학식 20]으로부터, 유클리드 최소거리(

Figure 112008079897653-PAT00257
)를 최대화하려면 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00258
가 영역(
Figure 112008079897653-PAT00259
)의 경계에 있어야 함을 알 수 있다. 따라서 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00260
Figure 112008079897653-PAT00261
Figure 112008079897653-PAT00262
중 하나의 값을 가지게 된다. 그리고 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00263
Figure 112008079897653-PAT00264
Figure 112008079897653-PAT00265
중 하나의 값을 가지게 된다.From Equation 19 and Equation 20, the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00257
Parameter to maximize)
Figure 112008079897653-PAT00258
Is the area (
Figure 112008079897653-PAT00259
You should know that it should be at the boundary of). Thus the parameter
Figure 112008079897653-PAT00260
Is
Figure 112008079897653-PAT00261
Wow
Figure 112008079897653-PAT00262
It will have one of the values. And parameters
Figure 112008079897653-PAT00263
Is
Figure 112008079897653-PAT00264
Wow
Figure 112008079897653-PAT00265
It will have one of the values.

Figure 112008079897653-PAT00266
영역
Figure 112008079897653-PAT00266
domain

파라미터

Figure 112008079897653-PAT00267
Figure 112008079897653-PAT00268
의 범위 이내이고 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00269
Figure 112008079897653-PAT00270
의 범위 이내이면, 채널 행렬
Figure 112008079897653-PAT00271
의 첫 번째 칼럼의 크기는 두 번째 칼럼의 크기보다 더 작게 되어, 다른 영역(
Figure 112008079897653-PAT00272
,
Figure 112008079897653-PAT00273
)보다 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00274
)의 최대값이 작다는 것을 알 수 있다. 따라서 영역(
Figure 112008079897653-PAT00275
)은 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00276
Figure 112008079897653-PAT00277
를 결정하는 데 고려할 필요가 없다.parameter
Figure 112008079897653-PAT00267
end
Figure 112008079897653-PAT00268
Is within the range of
Figure 112008079897653-PAT00269
end
Figure 112008079897653-PAT00270
If within the range of
Figure 112008079897653-PAT00271
The size of the first column of is smaller than the size of the second column, so that other areas (
Figure 112008079897653-PAT00272
,
Figure 112008079897653-PAT00273
Euclidean minimum distance ()
Figure 112008079897653-PAT00274
We can see that the maximum value of) is small. Therefore, the area (
Figure 112008079897653-PAT00275
) Is a parameter
Figure 112008079897653-PAT00276
Wow
Figure 112008079897653-PAT00277
There is no need to consider in determining.

정리하면, 4-QAM 방식에서 파라미터

Figure 112008079897653-PAT00278
의 최적값
Figure 112008079897653-PAT00279
Figure 112008079897653-PAT00280
의 최적값
Figure 112008079897653-PAT00281
은 아래의 [수학식 21]과 같다.In summary, the parameters in 4-QAM
Figure 112008079897653-PAT00278
Optimal value of
Figure 112008079897653-PAT00279
Wow
Figure 112008079897653-PAT00280
Optimal value of
Figure 112008079897653-PAT00281
Is shown in Equation 21 below.

Figure 112008079897653-PAT00282
Figure 112008079897653-PAT00282

[수학식 21]으로부터, 4-QAM 방식에서 파라미터

Figure 112008079897653-PAT00283
Figure 112008079897653-PAT00284
의 후보군은 단지 두 개 존재하는 것을 알 수 있다. 따라서
Figure 112008079897653-PAT00285
값만 결정되면 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00286
Figure 112008079897653-PAT00287
를 결정할 수 있다.From Equation 21, the parameter in the 4-QAM method
Figure 112008079897653-PAT00283
Wow
Figure 112008079897653-PAT00284
It can be seen that there are only two candidate groups. therefore
Figure 112008079897653-PAT00285
If only the value is determined, the parameter
Figure 112008079897653-PAT00286
Wow
Figure 112008079897653-PAT00287
Can be determined.

그리고 4-QAM 방식에서 파라미터

Figure 112008079897653-PAT00288
Figure 112008079897653-PAT00289
를 결정하는 방법과 유사하게 16-QAM 방식에서도 최적의 파라미터를 결정할 수 있다. 16-QAM 방식에서 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00290
의 최적값
Figure 112008079897653-PAT00291
Figure 112008079897653-PAT00292
의 최적값
Figure 112008079897653-PAT00293
은 아래의 [수학식 22]와 같다.And parameters in 4-QAM
Figure 112008079897653-PAT00288
Wow
Figure 112008079897653-PAT00289
Similar to the method for determining the optimal parameter in the 16-QAM scheme can be determined. Parameters in 16-QAM Method
Figure 112008079897653-PAT00290
Optimal value of
Figure 112008079897653-PAT00291
Wow
Figure 112008079897653-PAT00292
Optimal value of
Figure 112008079897653-PAT00293
Is shown in Equation 22 below.

Figure 112008079897653-PAT00294
Figure 112008079897653-PAT00294

또한 4-QAM 방식에서 파라미터

Figure 112008079897653-PAT00295
Figure 112008079897653-PAT00296
를 결정하는 방법과 유사하게 M-QAM 방식에서도 파라미터를 결정할 수 있다. M-QAM 방식에서 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00297
)를 최대화하는 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00298
Figure 112008079897653-PAT00299
를 결정하는 데 아래의 [수학식 23]이 이용될 수 있다.Also, the parameters in 4-QAM method
Figure 112008079897653-PAT00295
Wow
Figure 112008079897653-PAT00296
Similar to the method for determining the parameters in the M-QAM method can be determined. Euclidean minimum distance in M-QAM
Figure 112008079897653-PAT00297
To maximize)
Figure 112008079897653-PAT00298
Wow
Figure 112008079897653-PAT00299
Equation 23 below can be used to determine.

Figure 112008079897653-PAT00300
Figure 112008079897653-PAT00300

송신 장치의 피드백 처리부(180)는 수신 장치로부터 채널 상태 정보로서

Figure 112008079897653-PAT00301
값을 수신하여 [수학식 21] 및 [수학식 22]에 따라 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00302
Figure 112008079897653-PAT00303
를 결정하고 이 값을 이용하여 [수학식 8]에 따라 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00304
을 결정하면 된다.The feedback processing unit 180 of the transmitter transmits the channel state information from the receiver.
Figure 112008079897653-PAT00301
Receive the value and set the parameter according to [Equation 21] and [Equation 22].
Figure 112008079897653-PAT00302
Wow
Figure 112008079897653-PAT00303
And use this value to preprocess the matrix according to Equation (8).
Figure 112008079897653-PAT00304
You just need to decide.

한편

Figure 112008079897653-PAT00305
값 대신 한 개 또는 두 개의 비트 정보를 이용하여 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00306
을 결정할 수도 있다. [수학식 21]과 [수학식 22]에서
Figure 112008079897653-PAT00307
값에 따라 변동되는
Figure 112008079897653-PAT00308
변화량이 작기 때문에 파라미터
Figure 112008079897653-PAT00309
값을 1 또는
Figure 112008079897653-PAT00310
로 대치할 수 있으며, 이렇게 하더라도 실질적인 성능 저하는 거의 없다. 그 결과가 [표 1]에 표시되어 있다.
Figure 112008079897653-PAT00311
값이 변동됨에 따라 결정되는 (
Figure 112008079897653-PAT00312
,
Figure 112008079897653-PAT00313
)값이 4-QAM 시스템에서는 2개, 16-QAM에서는 4개이다. 그러므로 송신 장치로 실수값
Figure 112008079897653-PAT00314
를 피드백하는 대신에 4-QAM에서는 피드백 정보로서 한 개의 비트 정보가 요구되고, 16-QAM 시스템에서는 피드백 정보로서 두 개의 비트 정보가 요구된다. 수신 장치는
Figure 112008079897653-PAT00315
값에 대응하는 적절한 비트 정보를 송신 장치의 피드백 처리부(180)로 피드백하고, 피드백 처리부(180)는 해당 비트 정보에 대응하는 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00316
을 결정하면 된다. 이와 같이 함으로써 성능 저하 없이 피드백 정보의 양을 줄일 수 있다. 더욱이 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00317
을 연산에 의하여 산출하는 것이 아니라 미리 정해진 선처리 행렬 후보군에서 추출하기만 하면 되므로 연산 복잡도는 한층 낮아진다.Meanwhile
Figure 112008079897653-PAT00305
Preprocessing matrix using one or two bits of information instead of values
Figure 112008079897653-PAT00306
May be determined. In [Equation 21] and [Equation 22]
Figure 112008079897653-PAT00307
Depending on the value
Figure 112008079897653-PAT00308
Since the amount of change is small
Figure 112008079897653-PAT00309
Value is 1 or
Figure 112008079897653-PAT00310
It can be replaced with, and there is little practical performance deterioration. The results are shown in [Table 1].
Figure 112008079897653-PAT00311
As the value changes (
Figure 112008079897653-PAT00312
,
Figure 112008079897653-PAT00313
) Are two in the 4-QAM system and four in the 16-QAM system. Therefore, the real value to the sending device
Figure 112008079897653-PAT00314
In the 4-QAM, one bit information is required as feedback information, and two bit information is required as feedback information in the 16-QAM system. The receiving device
Figure 112008079897653-PAT00315
The appropriate bit information corresponding to the value is fed back to the feedback processor 180 of the transmitting apparatus, and the feedback processor 180 preprocesses the matrix corresponding to the bit information.
Figure 112008079897653-PAT00316
You just need to decide. In this way, the amount of feedback information can be reduced without degrading performance. Moreover, preprocessing matrix
Figure 112008079897653-PAT00317
Calculation complexity is further lowered by only extracting from a predetermined preprocessing matrix candidate group, rather than calculating by arithmetic.

Figure 112008079897653-PAT00318
Figure 112008079897653-PAT00318

지금까지 [수학식 11]에서

Figure 112008079897653-PAT00319
인 경우에 대하여 설명하였으나,
Figure 112008079897653-PAT00320
인 경우도 지금까지 설명한 방법과 동일한 방법으로
Figure 112008079897653-PAT00321
Figure 112008079897653-PAT00322
을 추출할 수 있다. 그러나
Figure 112008079897653-PAT00323
값이 달라지면
Figure 112008079897653-PAT00324
값도 달라지고 따라서 [표 1]의
Figure 112008079897653-PAT00325
값과
Figure 112008079897653-PAT00326
값도 달라질 수 있다.So far in [Equation 11]
Figure 112008079897653-PAT00319
Has been described,
Figure 112008079897653-PAT00320
In the same way as described above
Figure 112008079897653-PAT00321
Wow
Figure 112008079897653-PAT00322
Can be extracted. But
Figure 112008079897653-PAT00323
If the value is different
Figure 112008079897653-PAT00324
The values are different and therefore
Figure 112008079897653-PAT00325
Value and
Figure 112008079897653-PAT00326
The value can also vary.

한편, 채널 상태 정보는 [수학식 4]의

Figure 112008079897653-PAT00327
와 [수학식 11]의
Figure 112008079897653-PAT00328
을 더 포함한다. 피드백 처리부(180)는 수신된
Figure 112008079897653-PAT00329
에 의하여 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00330
를 결정하고, 수신된
Figure 112008079897653-PAT00331
에 의하여 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00332
를 결정한다.On the other hand, the channel state information of [Equation 4]
Figure 112008079897653-PAT00327
And of Equation 11
Figure 112008079897653-PAT00328
It includes more. The feedback processor 180 receives the
Figure 112008079897653-PAT00329
Preprocessing matrix by
Figure 112008079897653-PAT00330
, And received
Figure 112008079897653-PAT00331
Preprocessing matrix by
Figure 112008079897653-PAT00332
Determine.

이렇게 결정된 선처리 행렬을 가지고 제1 내지 제3 선처리부(140, 150, 160)는 연산을 수행하여 최종 연산 처리된 심벌을 송신 안테나(170, 175)를 통하여 전송한다.With the preprocessing matrix determined as described above, the first to third preprocessing units 140, 150, and 160 perform arithmetic operation and transmit the final arithmetic processed symbols through the transmit antennas 170 and 175.

그러면 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 송신 장치의 성능을 시뮬레이션한 결과에 대하여 도 3을 참고하여 설명한다.Next, a result of simulating the performance of the transmitting apparatus of the orthogonal spatial multiplexing system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 송신 장치의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining the performance of the transmission apparatus of the orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 그래프는 시스템의 성능을 나타내는 그래프로서 가로축은 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)이고, 세로축은 비트 에러율(Bit Error Rate, BER)이다. 4-QAM 변조 방식을 사용하는 경우 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 송신 장치는 곡선 ①과 같은 성능을 가지며, 선처리 없는 시스템은 곡선 ②와 같은 성능을 가진다. 따라서 비트 에러율이

Figure 112008079897653-PAT00333
일 때 신호대 잡음비는 9dB 개선됨을 알 수 있다. 한편 16-QAM 변조 방식인 경우 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 송신 장치는 곡선 ③과 같은 성능을 가지며, 선처리 없는 시스템은 곡선 ④와 같은 성능을 가진다. 따라서 비트 에러율이
Figure 112008079897653-PAT00334
일 때 신호대 잡음비는 7.5dB 개선됨을 알 수 있다.3 is a graph showing the performance of the system. The horizontal axis represents a signal-to-noise ratio (SNR), and the vertical axis represents a bit error rate (BER). In the case of using the 4-QAM modulation scheme, the transmission apparatus of the orthogonal spatial multiplexing system according to the embodiment of the present invention has the performance as shown by the curve ①, and the system without the preprocessing as shown by the curve ②. Therefore, the bit error rate
Figure 112008079897653-PAT00333
It can be seen that the signal-to-noise ratio improves by 9dB. On the other hand, in the case of the 16-QAM modulation scheme, the transmission apparatus of the orthogonal spatial multiplexing system according to the embodiment of the present invention has the same performance as the curve ③, and the system without the preprocessing has the performance as the curve ④. Therefore, the bit error rate
Figure 112008079897653-PAT00334
It can be seen that the signal-to-noise ratio is improved by 7.5dB.

그러면, 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 방법에 대해 설명한다.Next, a line processing method of an orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a line processing method of an orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention.

먼저 본 발명의 실시예에 따른 송신 장치는 직렬로 입력되는 비트 스트림을 변조 레벨에 기초하여 복수의 병렬 비트 스트림으로 변환한다(S410). 그런 후 송신 장치는 직교 진폭 변조 방식(QAM)을 이용하여 병렬 비트 스트림을 복소수 형태의 심벌로 변환하여(S420) 심벌

Figure 112008079897653-PAT00335
Figure 112008079897653-PAT00336
을 생성한다. 물론 송신 장치는 직교 진폭 변조 방식(QAM)이 아니라 직교 위상 편이 변조(QPSK) 등의 다른 변조 방식을 이용할 수도 있다. 그리고 송신 장치는 심벌
Figure 112008079897653-PAT00337
Figure 112008079897653-PAT00338
을 이용하여 심벌
Figure 112008079897653-PAT00339
Figure 112008079897653-PAT00340
으로 변환한다(S430). 심벌
Figure 112008079897653-PAT00341
의 실수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00342
의 실수부로 심벌
Figure 112008079897653-PAT00343
의 실수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00344
의 허수부로 변환되고, 심벌
Figure 112008079897653-PAT00345
의 허수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00346
의 실수부로 심벌
Figure 112008079897653-PAT00347
의 허수부가 심벌
Figure 112008079897653-PAT00348
의 허수부로 변환된다.First, the transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention converts a serially input bit stream into a plurality of parallel bit streams based on a modulation level (S410). Thereafter, the transmitting apparatus converts the parallel bit stream into a complex symbol using a quadrature amplitude modulation (QAM) (S420).
Figure 112008079897653-PAT00335
and
Figure 112008079897653-PAT00336
. Of course, the transmitting device may use other modulation schemes such as quadrature phase shift keying (QPSK) instead of quadrature amplitude modulation (QAM). And the transmitting device is a symbol
Figure 112008079897653-PAT00337
and
Figure 112008079897653-PAT00338
Symbol using
Figure 112008079897653-PAT00339
and
Figure 112008079897653-PAT00340
Convert to S430. symbol
Figure 112008079897653-PAT00341
Real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00342
The symbol of the real part of
Figure 112008079897653-PAT00343
Real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00344
Converted to an imaginary part of
Figure 112008079897653-PAT00345
Imaginary symbol of
Figure 112008079897653-PAT00346
The symbol of the real part of
Figure 112008079897653-PAT00347
Imaginary symbol of
Figure 112008079897653-PAT00348
Is converted to the imaginary part of.

송신 장치는 수신 장치로부터의 채널 상태 정보를 이용하여 선처리 행렬을 결정한다(S440). 선처리 행렬은 [수학식 8]에서의

Figure 112008079897653-PAT00349
Figure 112008079897653-PAT00350
과 [수학식 2]에서의
Figure 112008079897653-PAT00351
이다. 채널 상태 정보는
Figure 112008079897653-PAT00352
,
Figure 112008079897653-PAT00353
Figure 112008079897653-PAT00354
를 포함한다. 이때
Figure 112008079897653-PAT00355
는 4-QAM 또는 16-QAM 방식에서 한 개 또는 두 개의 비트 정보로 대신할 수 있다.The transmitter determines the preprocessing matrix using the channel state information from the receiver (S440). The preprocessing matrix is expressed in Equation 8
Figure 112008079897653-PAT00349
And
Figure 112008079897653-PAT00350
And in [Equation 2]
Figure 112008079897653-PAT00351
to be. Channel status information is
Figure 112008079897653-PAT00352
,
Figure 112008079897653-PAT00353
And
Figure 112008079897653-PAT00354
It includes. At this time
Figure 112008079897653-PAT00355
Can be replaced with one or two bit information in 4-QAM or 16-QAM.

다음으로 송신 장치는 선처리 행렬

Figure 112008079897653-PAT00356
을 이용하여 유클리드 최소거리(
Figure 112008079897653-PAT00357
)를 최대화시도록 연산을 수행한다(S450). 그리고 송신 장치는 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00358
을 이용하여 심벌 내의 실수부와 허수부가 직교성을 가지도록 연산을 수행한다(S460). 또한 송신 장치는 선처리 행렬
Figure 112008079897653-PAT00359
을 이용하여 심벌 간에 직교성을 가지도록 연산을 수행한다(S470).Next, the transmitter is a preprocessing matrix.
Figure 112008079897653-PAT00356
Using the Euclidean minimum distance (
Figure 112008079897653-PAT00357
Operation is performed to maximize) (S450). And the transmitting device is a preprocessing matrix
Figure 112008079897653-PAT00358
In operation S460, the real part and the imaginary part in the symbol are orthogonal. In addition, the transmitting device is a preprocessing matrix
Figure 112008079897653-PAT00359
Operation is performed so as to have orthogonality between symbols (S470).

그런 후 송신 장치는 최종적으로 연산이 처리된 심벌을 송신 안테나(170, 175)를 통해 전송한다(S480). 그러면 수신 장치는 수신한 심벌을 복호화하여 비트 스트림으로 변환하는 등 적절한 동작을 수행한다. 또한 수신 장치는 채널 행렬에 기초한 채널 상태 정보를 생성하여 이를 송신 장치로 전송한다.Thereafter, the transmitting apparatus transmits the processed symbols finally through the transmission antennas 170 and 175 (S480). The receiving device then performs an appropriate operation such as decoding the received symbol and converting it into a bit stream. In addition, the receiving apparatus generates channel state information based on the channel matrix and transmits the channel state information to the transmitting apparatus.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 송신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a transmission apparatus of an orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention.

도면 2는 본 발명의 실시예에 따른 파라미터 값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of determining a parameter value according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 송신 장치의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining the performance of the transmission apparatus of the orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직교 공간 다중화 시스템의 선처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a line processing method of an orthogonal spatial multiplexing system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 비트 변환부, 120, 125: 매핑부,110: bit converting unit, 120, 125: mapping unit,

130: 심벌 변환부, 140: 제1 선처리부,130: symbol converter, 140: first preprocessor,

150: 제2 선처리부, 160: 제3 선처리부,150: second preprocessor, 160: third preprocessor,

170, 175: 송신 안테나, 180: 피드백 처리부170, 175: transmitting antenna, 180: feedback processing unit

Claims (16)

직교 공간 다중화 시스템의 선처리 장치로서,A preprocessing device of an orthogonal space multiplexing system, 수신 장치로부터의 채널 상태 정보를 이용하여 제1 선처리 행렬 및 제2 선처리 행렬을 결정하는 피드백 처리부,A feedback processor for determining a first preprocessing matrix and a second preprocessing matrix by using channel state information from the receiving apparatus; 상기 피드백 처리부에서 결정된 상기 제1 선처리 행렬을 이용하여 유클리드 최소거리를 최대화하도록 연산을 수행하는 제1 선처리부, 그리고A first preprocessing unit performing an operation to maximize a Euclidean minimum distance by using the first preprocessing matrix determined by the feedback processing unit, and 상기 피드백 처리부에서 결정된 상기 제2 선처리 행렬을 이용하여 제1 심벌 내의 실수부와 허수부가 서로 직교성을 가지도록 연산을 수행하는 제2 선처리부A second preprocessor configured to perform an operation such that the real part and the imaginary part in the first symbol are orthogonal to each other by using the second preprocessing matrix determined by the feedback processor. 를 포함하는 선처리 장치.Preprocessing device comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 선처리 행렬은
Figure 112008079897653-PAT00360
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00361
Figure 112008079897653-PAT00362
이고, 상기
Figure 112008079897653-PAT00363
Figure 112008079897653-PAT00364
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00365
Figure 112008079897653-PAT00366
는 상기 채널 상태 정보로부터 결정되는 선처리 장치.
The first preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00360
And said
Figure 112008079897653-PAT00361
Is
Figure 112008079897653-PAT00362
And
Figure 112008079897653-PAT00363
Is
Figure 112008079897653-PAT00364
And said
Figure 112008079897653-PAT00365
Wow
Figure 112008079897653-PAT00366
Is determined from the channel state information.
제2항에서,In claim 2, 변조 방식이 4-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)인 경우 상기 채널 상 태 정보는 한 개의 비트 정보를 포함하며, 상기 한 개의 비트 정보에 따라 미리 정해져 있는 두 쌍의 값 중 어느 하나가 상기
Figure 112008079897653-PAT00367
Figure 112008079897653-PAT00368
의 값으로 결정되는 선처리 장치.
When the modulation scheme is 4-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), the channel state information includes one bit information.
Figure 112008079897653-PAT00367
Wow
Figure 112008079897653-PAT00368
Pretreatment device determined by the value of.
제2항에서,In claim 2, 변조 방식이 16-QAM인 경우 상기 채널 상태 정보는 두 개의 비트 정보를 포함하며, 상기 두 개의 비트 정보에 따라 미리 정해져 있는 네 쌍의 값 중 어느 하나가 상기
Figure 112008079897653-PAT00369
Figure 112008079897653-PAT00370
의 값으로 결정되는 선처리 장치.
When the modulation scheme is 16-QAM, the channel state information includes two bits of information, and any one of four pairs of predetermined values according to the two bits of information is determined.
Figure 112008079897653-PAT00369
Wow
Figure 112008079897653-PAT00370
Pretreatment device determined by the value of.
제1항에서,In claim 1, 상기 제2 선처리 행렬은
Figure 112008079897653-PAT00371
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00372
Figure 112008079897653-PAT00373
이고, 상기
Figure 112008079897653-PAT00374
은 상기 채널 상태 정보에 포함되는 선처리 장치.
The second preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00371
And said
Figure 112008079897653-PAT00372
silver
Figure 112008079897653-PAT00373
And
Figure 112008079897653-PAT00374
Is included in the channel state information.
제1항에서,In claim 1, 상기 피드백 처리부는 상기 채널 상태 정보를 이용하여 제3 선처리 행렬을 결정하며,The feedback processor determines a third preprocessing matrix by using the channel state information. 상기 피드백 처리부에서 결정된 상기 제3 선처리 행렬을 이용하여 상기 제1 심벌 간에 직교성을 가지도록 연산을 수행하는 제3 선처리부를 더 포함하는The apparatus may further include a third preprocessor configured to perform orthogonality between the first symbols using the third preprocessing matrix determined by the feedback processor. 선처리 장치.Pretreatment device. 제6항에서,In claim 6, 상기 제3 선처리 행렬은
Figure 112008079897653-PAT00375
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00376
는 상기 채널 상태 정보에 포함되는 선처리 장치.
The third preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00375
And said
Figure 112008079897653-PAT00376
Is a preprocessing device included in the channel state information.
제1항에서,In claim 1, 비트 스트림을 제2 심벌로 변환하는 매핑부, 그리고A mapping unit for converting the bit stream into a second symbol, and 상기 제2 심벌을 상기 제1 심벌로 변환하는 심벌 변환부를 더 포함하며,Further comprising a symbol conversion unit for converting the second symbol into the first symbol, 상기 제1 심벌은
Figure 112008079897653-PAT00377
Figure 112008079897653-PAT00378
를 포함하고, 상기 제2 심벌은
Figure 112008079897653-PAT00379
Figure 112008079897653-PAT00380
를 포함하며,
The first symbol is
Figure 112008079897653-PAT00377
And
Figure 112008079897653-PAT00378
The second symbol includes
Figure 112008079897653-PAT00379
And
Figure 112008079897653-PAT00380
Including;
상기 심벌 변환부는 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00381
의 실수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00382
의 실수부로, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00383
의 실수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00384
의 허수부로 변환하고, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00385
의 허수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00386
의 실수부로, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00387
의 허수부를 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00388
의 허수부로 변환하는
The symbol converting unit is the symbol
Figure 112008079897653-PAT00381
The real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00382
As the real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00383
The real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00384
Convert to the imaginary part of
Figure 112008079897653-PAT00385
The imaginary part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00386
As the real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00387
The imaginary part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00388
To the imaginary part of
선처리 장치.Pretreatment device.
직교 공간 다중화 시스템의 선처리 방법으로서,As a preprocessing method of an orthogonal space multiplexing system, 수신 장치로부터의 채널 상태 정보를 이용하여 제1 선처리 행렬 및 제2 선처리 행렬을 결정하는 단계,Determining a first preprocessing matrix and a second preprocessing matrix using the channel state information from the receiving device, 상기 결정 단계에서 결정된 상기 제1 선처리 행렬을 이용하여 유클리드 최소거리를 최대화하도록 연산을 수행하는 단계, 그리고Performing an operation to maximize a Euclidean minimum distance using the first preprocessing matrix determined in the determining step, and 상기 결정 단계에서 결정된 상기 제2 선처리 행렬을 이용하여 제1 심벌 내의 실수부와 허수부가 서로 직교성을 가지도록 연산을 수행하는 단계Performing an operation such that the real part and the imaginary part in the first symbol are orthogonal to each other by using the second preprocessing matrix determined in the determining step. 를 포함하는 선처리 방법.Pretreatment method comprising a. 제9항에서,The method of claim 9, 상기 제1 선처리 행렬은
Figure 112008079897653-PAT00389
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00390
Figure 112008079897653-PAT00391
이고, 상기
Figure 112008079897653-PAT00392
Figure 112008079897653-PAT00393
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00394
Figure 112008079897653-PAT00395
는 상기 채널 상태 정보로부터 결정되는 선처리 방법.
The first preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00389
And said
Figure 112008079897653-PAT00390
Is
Figure 112008079897653-PAT00391
And
Figure 112008079897653-PAT00392
Is
Figure 112008079897653-PAT00393
And said
Figure 112008079897653-PAT00394
Wow
Figure 112008079897653-PAT00395
Is determined from the channel state information.
제10항에서,In claim 10, 변조 방식이 4-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)인 경우 상기 채널 상태 정보는 한 개의 비트 정보를 포함하며, 상기 한 개의 비트 정보에 따라 미리 정해져 있는 두 쌍의 값 중 어느 하나가 상기
Figure 112008079897653-PAT00396
Figure 112008079897653-PAT00397
의 값으로 결정되는 선처리 방법.
When the modulation scheme is 4-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), the channel state information includes one bit information, and any one of two pairs of predetermined values is determined according to the one bit information.
Figure 112008079897653-PAT00396
Wow
Figure 112008079897653-PAT00397
The pretreatment method determined by the value of.
제10항에서,In claim 10, 변조 방식이 16-QAM인 경우 상기 채널 상태 정보는 두 개의 비트 정보를 포함하며, 상기 두 개의 비트 정보에 따라 미리 정해져 있는 네 쌍의 값 중 어느 하나가 상기
Figure 112008079897653-PAT00398
Figure 112008079897653-PAT00399
의 값으로 결정되는 선처리 방법.
When the modulation scheme is 16-QAM, the channel state information includes two bits of information, and any one of four pairs of predetermined values according to the two bits of information is determined.
Figure 112008079897653-PAT00398
Wow
Figure 112008079897653-PAT00399
The pretreatment method determined by the value of.
제9항에서,The method of claim 9, 상기 제2 선처리 행렬은
Figure 112008079897653-PAT00400
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00401
Figure 112008079897653-PAT00402
이고, 상기
Figure 112008079897653-PAT00403
은 상기 채널 상태 정보에 포함되는 선처리 방법.
The second preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00400
And said
Figure 112008079897653-PAT00401
silver
Figure 112008079897653-PAT00402
And
Figure 112008079897653-PAT00403
Is a preprocessing method included in the channel state information.
제9항에서,The method of claim 9, 상기 채널 상태 정보를 이용하여 제3 선처리 행렬을 결정하는 단계, 그리고Determining a third preprocessing matrix using the channel state information, and 상기 결정된 제3 선처리 행렬을 이용하여 상기 제1 심벌 간에 직교성을 가지도록 연산을 수행하는 단계Performing an operation to have orthogonality between the first symbols using the determined third preprocessing matrix; 를 더 포함하는 선처리 방법.The line processing method further comprising. 제14항에서,The method of claim 14, 상기 제3 선처리 행렬은
Figure 112008079897653-PAT00404
이며, 상기
Figure 112008079897653-PAT00405
는 상기 채널 상태 정보에 포함되는 선처리 방법.
The third preprocessing matrix is
Figure 112008079897653-PAT00404
And said
Figure 112008079897653-PAT00405
Is a preprocessing method included in the channel state information.
제9항에서,The method of claim 9, 비트 스트림을 제2 심벌로 변환하는 단계, 그리고Converting the bit stream into a second symbol, and 상기 제2 심벌을 상기 제1 심벌로 변환하는 단계를 더 포함하며,Converting the second symbol into the first symbol, 상기 제1 심벌은
Figure 112008079897653-PAT00406
Figure 112008079897653-PAT00407
를 포함하고, 상기 제2 심벌은
Figure 112008079897653-PAT00408
Figure 112008079897653-PAT00409
를 포함하며,
The first symbol is
Figure 112008079897653-PAT00406
And
Figure 112008079897653-PAT00407
The second symbol includes
Figure 112008079897653-PAT00408
And
Figure 112008079897653-PAT00409
Including;
상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00410
의 실수부가 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00411
의 실수부로, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00412
의 실수부가 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00413
의 허수부로 변환되고, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00414
의 허수부가 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00415
의 실수부로, 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00416
의 허수부가 상기 심벌
Figure 112008079897653-PAT00417
의 허수부로 변환되는 선처리 방법.
The symbol
Figure 112008079897653-PAT00410
The real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00411
As the real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00412
The real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00413
Is converted to the imaginary part of
Figure 112008079897653-PAT00414
The imaginary part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00415
As the real part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00416
The imaginary part of the symbol
Figure 112008079897653-PAT00417
Preprocessing method that is converted to the imaginary part of.
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