KR20150010490A - 개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 장치 및 방법 - Google Patents

개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 안테나 시스템인 미모(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방송 시스템과 같이 수신측으로부터 채널환경을 피드백(Feedback)받지 못하는 개루프 송신 상관 미모 페이딩 채널에서 의 성능열화를 방지할 수 있는 개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 송신 상관계수가 최악인 경우를 가정하고 평균 수신신호 성능 열화를 방지할 수 있는 복소 최악의 채널환경을 고려한 프리코드로 분리된 송신신호를 프리코딩(또는 "전치 부호화"라 함)함으로써 수신기의 피드백 정보 없이도 채널에서 송신신호의 수신 성능 열화를 방지하고 이에 따른 시스템 오류 확률(PEP)을 낮출 수 있으며, 피드백 구조를 가지지 않으므로 시스템의 복잡도 및 오버헤드를 낮출 수 있는 효과를 제공한다.

Description

개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 장치 및 방법{Pre-coding apparatus and method in open loop multiple input multiple output system}
본 발명은 다중 안테나 시스템인 미모(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방송 시스템과 같이 수신측으로부터 채널환경을 피드백(Feedback)받지 못하는 개루프 송신 상관 미모 페이딩 채널에서 수신신호의 성능열화를 방지할 수 있는 개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 수신 성능을 향상시키고, 데이터 전송용량을 증가시킬 수 있는 효과를 가지는 미모(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템의 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
구체적으로, MIMO는 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나(SISO: Single Input Single Output)를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신안테나와 다중 수신안테나를 채택하여 공간을 다중화(이하 "공간 다중화(Spatial Multiplexing)"이라 함)함으로써 송수신 데이터의 전송 효율을 향상시키고, 데이터 전송 용량을 증가시킬 수 있는 통신방법이다.
이런 MIMO 시스템의 공간 다중화의 성능은 송신 안테나 사이 채널들의 상관(Correlation)에 의해서 심각한 수신 성능 열화가 발생하게 된다.
이런 수신신호의 성능열화를 방지하기 위해 수신기는 공간 다중화 채널을 통해 수신된 신호로부터 채널 환경을 추정하고, 추정된 채널 환경 정보를 송신기로 피드백하여 송신신호에 채널 환경을 반영하여 송신하도록 하는 피드백 방식이 적용되고 있다.
이러한 피드백 방식의 MIMO 시스템은 다수개의 송신안테나를 구비하는 송신기와 다수개의 수신 안테나를 구비하는 수신기로 구성된다.
도 1은 코드북 방식을 적용하는 일반적인 피드백 방식의 MIMO 시스템의 구성을 타나낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 코드북 방식의 MIMO 시스템은, 송신기(10)가 코드북 저장부(13)에 미리 설계 되어 있는 코드북 집합들을 선택한 후 프리코딩 적용부(11)에서 분리된 송신신호에 프리코딩을 적용하여 송신하고, 수신기(10)는 프리코딩이 적용된 송신신호를 수신하고 채널 추정부(22)를 통해 상기 수신신호로부터 채널 환경을 추정하며, 다양한 채널 환경에 대해 시스템 오류를 최소화할 수 있는 최적의 코드워드들을 저장하고 있는 코드워드 선택부(23)를 통해 상기 추정된 채널 환경에 대응하는 코드워드를 선택하고 그 선택된 코드 인덱스를 피드백 채널을 통해 송신기(10)로 전송한다. 이때, 송신기(10)는 피드백 채널을 통해 수신된 코드 인덱스에 대응하는 코드워드를 코드북(13)으로부터 찾아 프리 코딩 적용부(11)로 출력하고, 프리 코딩 적용부(11)는 입력되는 코드워드를 송신부(12)의 송신안테나들을 통해 송신하기 위해 분리된 송신신호들에 적용하여 송신부(12)의 해당 안테나를 통해 송신한다. 상기 채널 추정 및 코드워드 선택기법은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이므로 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 회전 변환 기법을 적용하는 일반적인 피드백 방식의 MIMO 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 회전 변환 기법을 이용한 MIMO 시스템은 수신기(20)의 채널 추정부(22)를 통해 추정된 채널 환경 정보로부터 상관계수를 계산하고, 계산된 상관계수를 피드백 채널을 통해 송신기(10)로 전송하는 상관 계수 계산부(24)를 포함하고, 송신기(10)는 상기 상관계수 계산부(24)로부터 수신되는 상관계수에 의해 회전 변환기법, 전력 할당 및 대표적인 행렬을 기반으로 한 시스템 오류를 최소화 하는 프리코딩의 파라미터 값들을 계산하고, 계산된 파라미터 값들이 적용된 프리코드를 프리 코딩 적용부(11)로 출력하는 회전 변환부(14)를 포함한다. 상기 상관계수 계산 방법, 회전 변환 기법 및 전력 할당 및 행렬에 의한 시스템 오류 최소화를 위한 프리코딩 파라미터 값 계산법은 이 기술분야의 통상의 기술을 가진 자에게 자명한 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이 송신기로부터 송신된 송신신호로부터 MIMO 채널 환경을 추정하고 이 추정된 채널 환경 정보를 송신기로 피드백하여 줌으로써 공간 다중화에 의한 채널 성능 열화를 방지할 수 있는 효과를 가진다.
그러나 상기 피드백 방식의 MIMO 시스템은 모두 높은 복잡도가 요구되는 문제점이 있다.
그리고 피드백 방식은 개루프 시스템인 방송 시스템 혹은 피드백 정보를 받기 힘든 페스트 페이딩(Fast Fading) 채널 환경을 가지는 시스템에는 피드백 오류에 따른 성능열화가 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 방송 시스템 및 페스트 페이딩 채널 환경을 가지는 시스템 등과 같은 개루프 MIMO 시스템에서의 공간 다중화에 의한 수신신호의 성능 열화를 방지할 수 있는 방안이 요구되어지고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 방송 시스템과 같이 수신측으로부터 채널환경을 피드백(Feedback)받지 못하는 개루프 송신 상관 미모 페이딩 채널에서 수신신호의 성능열화를 방지할 수 있는 개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 장치는: 적어도 둘 이상의 수신안테나를 포함하여 공간 다중화 송신된 송신신호를 상기 수신 안테나들을 통해 수신하는 수신부와 상기 수신부를 통해 수신된 신호들을 결합한 후 복조하여 출력하는 신호 결합 및 복조부를 포함하는 수신기를 구비하는 개루프 다중안테나 시스템의 송신기에 있어서, 적어도 둘 이상의 송신안테나를 포함하여 공간 다중화된 송신신호들을 송신하는 송신부와, 송신할 신호를 상기 송신안테나 수에 대응하도록 분리하는 신호 분리부와, 분리된 상기 신호들을 변조하여 출력하는 변조부와, 송신안테나 수에 대한 프리코드 행렬을 가지는 프리코드 행렬부와, 최악의 채널환경으로 가정하여 시스템 오류를 최소화 하는 상기 프로코드 행렬의 성분(θ, Φ)를 결정하고, 상기 결정된 성분을 적용하여 최적의 프리코드를 결정하는 프리코드부와, 상기 변조부로부터 출력되는 분리 및 변조된 들을 상기 결정된 프리코드를 적용하여 상기 송신부로 출력하는 프리코딩 적용부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변조부는, 상기 입력되는 신호들을 QPSK 변조를 수행하여 출력하는 QPSK 변조부 및 상기 입력되는 신호들을 16-QAM 변조를 수행하여 출력하는 16QAM 변조부 중 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 송신안테나 및 수신안테나의 수가 2개인 것을 특징으로 한다.
상기 프리코더 행렬부는, 하기 수학식 1과 같이 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 프리코드부는, 상기 최악의 채널환경으로 가정한 시스템 오류를 최소화하기 위해 하기 수학식 2에 의해 시스템 평균 오류 확률(PEP)을 최소로 하는 프리코드 행렬의 상기 성분을 결정하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, M은 변조 차수, Nt은 송신 안테나의 수, Nr은 수신 안테나의 수, r은 신호 대 잡음비(SNR)이고, Rt는 송신 상관 행렬, F는 프리코드 행렬, (xi-xj)는 변조 차수에 따른 코드워드의 차이다(이 때 코드워드의 차는 변조 차수에 따라 다르며, BPSK, 16-QAM, 64-QAM, M-QAM을 각각 적용 할 수 있음).
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화 방법은: 적어도 둘 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신기를 포함하는 개루프 다중 안테나 시스템의 적어도 둘 이상의 송신안테나를 구비하는 송신기에 있어서, 송신안테나 수에 대한 프리코드 행렬을 로드하고, 최악의 채널환경으로 가정하여 시스템 오류를 최소화 하는 상기 프리코드 행렬의 성분(θ, Φ)를 결정하는 프리코드 행렬 성분 결정 과정과, 상기 결정된 프리코드 행렬 성분을 프리코드 행렬에 적용하여 프리코드를 결정하는 프리코드 결정 과정과, 송신할 신호를 송신안테나 수에 대응하도록 분리하는 신호 분리 과정과, 상기 분할된 을 변조하여 출력하는 신호 변조 과정과, 상기 변조부로부터 출력되는 분리 및 변조된 들을 상기 결정된 프리코드를 적용하여 상기 송신부로 출력하는 프리코드 적용 과정과, 상기 프리코드가 적용된 들을 각각의 송신안테나를 통해 송신하는 송신 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변조는, 상기 입력되는 신호들을 QPSK 변조를 수행하는 QPSK 변조 및 상기 입력되는 신호들을 16-QAM 변조를 수행하는 16-QAM 변조 중 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 송신안테나 및 수신안테나의 수가 2개인 경우, 상기 프리코드 행렬은 하기 수학식 1과 같이 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00003
상기 프리코드부는, 상기 최악의 채널환경으로 가정한 시스템 오류를 최소화하기 위해 하기 수학식 2에 의해 시스템 평균 오류 확률(PEP)을 최소로 하는 프리코드 행렬의 상기 성분(θ, Φ)를 결정하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure pat00004
여기서, M은 변조 차수, Nt은 송신 안테나의 수, Nr은 수신 안테나의 수, r은 신호 대 잡음비(SNR)이고, Rt는 송신 상관 행렬, F는 프리코드 행렬, (xi-xj)는 변조 차수에 따른 코드워드의 차이다.
본 발명은 송신 상관계수가 최악인 경우를 가정하고 평균 수신신호 성능 열화를 방지할 수 있는 최악의 채널환경을 고려한 프리코드로 분리된 송신신호를 프리코딩(또는 "전치 부호화"라 함)함으로써 수신기의 피드백 정보 없이도 채널에서 수신신호의 성능 열화를 방지하고 이에 따른 시스템 오류 확률(Pairwise Error Probability: PEP)을 낮출 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 피드백 구조를 가지지 않으므로 시스템의 복잡도 및 오버헤드를 낮출 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 코드북 방식을 적용하는 일반적인 피드백 방식의 MIMO 시스템의 구성을 타나낸 도면이다.
도 2는 회전 변환 기법을 적용하는 일반적인 피드백 방식의 MIMO 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전치 부호화 장치를 포함하는 개루프 다중안테나 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 개루프 다중 안테나 시스템의 전치 부호화 장치에서의 전치 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 전치 부호화에 의한 위상이 없는 상관계수 따른 수신 성능을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 전치 부호화에 의한 상관계수가 1이고 정규분포로 위상이 존재 할 때, 신호 대 잡음비에 따른 평균 수신 성능을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 전치 부호화에 의한 상관계수가 1이고 위상에 따른 수신 성능을 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 개루프 다중안테나 시스템에서 전치 부호화장치의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 장치에서의 부호화 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 전치 부호화 장치를 포함하는 개루프 다중안테나 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 개루프 다중 안테나 시스템은 본 발명에 따른 송신기(100)와 수신기(20)를 포함한다.
본 발명에 따른 개루프 다중 안테나 시스템 송신기(100)는 신호 분리부(110), 변조부(120), 프리코드 행렬부(150), 프리 코드부(160), 프리 코딩 적용부(130) 및 송신부(140)를 포함한다.
상기 신호 분리부(110)는 송신할 송신신호를 송신 안테나 수에 대응하는 수로 분리하여 출력한다.
변조부(120)는 상기 신호 분리부(110)에서 분리된 송신신호들 각각을 미리 정의된 변조방식에 따라 변조하여 출력한다. 상기 변조 방식으로는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식이 적용될 수 있다. BPSK, 16-QAM, 64-QAM, M-QAM, 8-PSK, 16-PSK, M-PSK 기존의 기저대역의 모든 변조 방식 적용이 가능함.
프리코더 행렬부(150)는 하기 수학식 1과 같은 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)을 포함하는 프리코더 행렬을 저장한다.
송신 안테나 수에 대한 프리코드의 행렬은 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)을 결합한 것을 기반으로 한다. 이 때, 채널의 상관계수가 0이고 프리코딩을 적용할 경우, 프리코더 행렬이 직교한 특성을 가지기 때문에 성능 열화가 발생하지 않는다.
예를 들어, 2ㅧ2 행렬, 즉 송신 안테나와 수신 안테나가 2개로 구성되는 경우, 프리코딩 행렬은 하기 수학식 1과 같이 구성될 수 있으며, 이때, 프리코딩 행렬의 각 성분, θ는 회전 변환 행렬(Rotational matrix)의 위상값, ??는 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)의 위상값이다. θ와 ??는 하기 수식 2 및 실험적 방법에 의해 도출될 수 있을 것이다.
[수학식 1]
Figure pat00005
상기 수학식 1에서 첫 번째 항목이 회전 변환 행렬(Rotational matrix)이고, 두 번째 항목이 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)이다.
프리코드부(160)는 최악의 채널환경으로 가정하여 시스템 오류를 최소화 하는 최적의 프리코드를 결정하여 출력한다.
구체적으로, 프리코드부(160)는 프리코드 행렬부(150)의 프리코드 행렬의 각 성분의 위상 변수 값을 송신상관계수(0~1 사이의 값을 가지며, 0일 경우 최상의 채널 환경이고, 1인 경우 최악의 채널 환경임)를 1로 설정하고 변조 차수에 맞게 하기 수학식 2의 평균 PEP,
Figure pat00006
을 이용하여 시스템 오류를 최소화 하는 최적의 θ와 ?? 변수를 결정하고, 결정된 θ와 ??를 상기 수학식 1에 적용하여 프리 코드를 결정한다.
[수학식 2]
Figure pat00007
여기서, M은 변조 차수, Nt은 송신 안테나의 수, Nr은 수신 안테나의 수, r은 신호 대 잡음비(SNR)이고, Rt는 송신 상관 행렬, F는 프리코드 행렬, (xi-xj)는 변조 차수에 따른 코드워드의 차이다. 이 때 코드워드의 차는 변조 차수에 따라 다르며, BPSK, 16-QAM, 64-QAM, M-QAM을 각각 적용 할 수 있다.
예를 들어 2ㅧ2 행렬, 즉 송신안테나의 수가 2개이고, 변조방식이 QPSK이며, 상기 수학식 1을 기반으로 수식2에 의해 결정된 변수가 θ=π/8 ??=π/4 경우, 프리코드는 하기 수학식 3와 같이 결정된다.
[수학식 3]
Figure pat00008

2ㅧ2 행렬, 즉 송신안테나의 수가 2개이고, 변조방식이 16-QAM이며, 상기 수학식 1을 기반으로 수식2에 의해 결정된 변수가 θ=π/8 ??=π/4 경우, 프리코드는 하기 수학식 4와 같이 결정된다.
[수학식 4]
Figure pat00009

프리코딩 적용부(130)는 상기 변조부(120)로부터 출력되는 분리 및 변조된 송신신호들을 상기 결정된 프리코드를 적용, 즉 전치부호화 하여 상기 송신부(140)로 출력한다.
송신부(140)는 상기 전치 부호화된 송신신호들을 각각 해당 송신안테나를 통해 송신한다.
수신기(20)는 송신부(140)의 송신안테나 수에 대응하는 수의 수신안테나를 구비하여 상기 송신기(100)에서 송신된 직교 전치 부호화된 송신신호들을 수신하여 출력하는 수신부(21)와 상기 수신부(21)를 통해 수신된 송신신호(이하 "수신신호"라 함)를 변조한 후 하나의 신호로 결합하는 신호 결합 및 복조부(23)를 포함한다. 본 발명에 따른 수신기(20)는 기존 수신기의 구성과 동일하게 구성되며, 최악의 채널 환경을 가정하여 신호를 송신하므로, 채널 추정 및 코드워드 선택부 및 상관계수 계산부 등과 같은 피드백 정보를 송신기로 제공하기 위한 구성을 구비하지 않아도 된다.
도 4는 본 발명에 따른 개루프 다중 안테나 시스템의 전치 부호화 장치에서의 전치 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
우선, 프리코드부(160)는 상기 프리코드 행렬부(150)로부터 프리코드 행렬을 로드하고 검색된 위상변수 값들에 기반하고 최악의 채널환경, 즉 송신상관계수를 1로 가정하여 시스템 오류를 최소화 하는 성분값(θ, φ)을 결정한다(S411).
상기 성분값이 결정되면 프리코드부(160)는 상기 성분값을 프리코드 행렬에 적용하여 최적의 프리코드를 결정한다(S413).
최적의 프리코드가 결정되고 송신할 신호가 발생되면 신호 분리부(110)는 송신할 신호를 송신안테나 수에 대응하도록 분리하고(S415), 분리된 송신신호를 변조한다(S417).
상기 송신신호가 분리 및 변조되어 출력되면 프리코드 적용부(130)는 상기 변조부(120)로부터 출력되는 분리 및 변조된 송신신호들을 상기 결정된 프리코드를 적용하여 송신신호들을 복소 전치 부호화 하여 송신부(140)로 출력한다(S419).
상기 송신부(140)는 복소 전치 부호화 되어 입력되는 송신신호들 각각을 해당 송신안테나를 통해 송신한다(S421).
도 5는 본 발명의 전치 부호화에 의한 위상이 없는 상관계수에 따른 수신 성능을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 상기 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 프리코드 행렬의 복소수 값을 가지는 복소행렬로 위상 회전 매트릭스를 구성하고, 프리코드 복소행렬의 위상 값들이 직교되도록 구성함으로써 송신상관계수가 0일 때도 수신신호의 성능열화가 발생하지 않는다.
도 5에서 보이는 바와 같이 상관계수가 증가함에 따라 프리코딩을 하지 않는 수신신호(501)의 성능은 급속도 나빠짐을 알 수 있다.
그러나 본 발명에 따른 전치 부호화를 수행한 송신신호(503)는 비교적 일정한 수신 성능을 나타내고 있음을 알 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 전치 부호화를 수행한 송신신호(503)는 수신기(20)로부터 피드백 정보를 받지 않았음에도 불구하고, 피드백 정보를 받아 프리코딩을 수행한 송신신호(502)의 성능과 거의 유사함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 전치 부호화에 의한 상관계수가 1이고 정규분포로 위상이 존재 할 때, 신호 대 잡음비에 따른 평균 수신 성능을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면 본 발명의 송신신호의 신호 대 잡음비(SNR: 603)가 프리코딩을 하지 않은 송신신호의 신호 대 잡음비(601) 및 회전변환 기법만 기반으로 프코딩을 수행하는 신호 대 잡음비(602) 보다 더 우수함을 알 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 전치 부호화에 의한 상관계수가 1이고 위상에 따른 수신 성능을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 송신신호의 위상별 신호 대 잡음비(SER)(702)가 참조부호 701이 지시하는 것과 같이 프리코딩을 하지 않은 송신신호의 신호 대 잡음비(703) 및 회전변환 기법 기반으로 프리코딩을 수행하는 신호 대 잡음비(704)보다 더 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 송신기 11: 프리코딩 적용부
12: 송신부 13: 코드북 저장부
14: 회전 변환부 20: 수신기
21: 수신부 22: 채널 추정부
23: 신호 결합 및 복조부 24: 상관 계수 계산부
100: 송신기 110: 신호 분리부
120: 변조부 130: 프리코딩 적용부
140: 송신부 150: 프리코드 행렬부
160: 프리코드부

Claims (12)

  1. 적어도 둘 이상의 수신안테나를 포함하여 공간 다중화 송신된 송신신호를 상기 수신 안테나들을 통해 수신하는 수신부와 상기 수신부를 통해 수신된 신호들을 결합한 후 복조하여 출력하는 신호 결합 및 복조부를 포함하는 수신기를 구비하는 개루프 다중안테나 시스템의 송신기에 있어서,
    적어도 둘 이상의 송신안테나를 포함하여 공간 다중화된 송신신호들을 송신하는 송신부와,
    송신할 신호를 상기 송신안테나 수에 대응하도록 분리하는 신호 분리부와,
    분리된 상기 신호들을 변조하여 출력하는 변조부와,
    송신안테나 수에 대한 프리코드 행렬을 가지는 프리코드 행렬부와,
    최악의 채널환경으로 가정하여 시스템 오류를 최소화 하는 상기 프로코드 행렬의 성분(θ, Φ)를 결정하고, 상기 결정된 성분을 적용하여 최적의 프리코드를 결정하는 프리코드부와,
    상기 변조부로부터 출력되는 분리 및 변조된 들을 상기 결정된 프리코드를 적용하여 상기 송신부로 출력하는 프리코딩 적용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개루프 다중안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변조부는,
    상기 입력되는 신호들을 QPSK 변조를 수행하여 출력하는 QPSK 변조부 및 상기 입력되는 신호들을 16-QAM 변조를 수행하여 출력하는 16QAM 변조부 중 하나인 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신안테나 및 수신안테나의 수가 2개인 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리코더 행렬부는,
    하기 수학식 1과 같이 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)로 구성되는 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00010

  5. 제2항에 있어서,
    상기 송신안테나 및 수신안테나의 수가 2개인 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프리코더 행렬부는,
    하기 수학식 1과 같이 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)로 구성되는 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00011

  7. 제6항에 있어서,
    상기 프리코드부는,
    상기 최악의 채널환경으로 가정한 시스템 오류를 최소화하기 위해 하기 수학식 2에 의해 시스템 평균 오류 확률(PEP)을 최소로 하는 프리코드 행렬의 상기 성분을 결정하는 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
    [수학식 2]
    Figure pat00012

    여기서, M은 변조 차수, Nt은 송신 안테나의 수, Nr은 수신 안테나의 수, r은 신호 대 잡음비(SNR)이고, Rt는 송신 상관 행렬, F는 프리코드 행렬, (xi-xj)는 변조 차수에 따른 코드워드의 차이다.
  8. 적어도 둘 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신기를 포함하는 개루프 다중 안테나 시스템의 적어도 둘 이상의 송신안테나를 구비하는 송신기에 있어서,
    송신안테나 수에 대한 프리코드 행렬을 로드하고, 최악의 채널환경으로 가정하여 시스템 오류를 최소화 하는 상기 프리코드 행렬의 성분(θ, Φ)를 결정하는 프리코드 행렬 성분 결정 과정과,
    상기 결정된 프리코드 행렬 성분을 프리코드 행렬에 적용하여 프리코드를 결정하는 프리코드 결정 과정과,
    송신할 신호를 송신안테나 수에 대응하도록 분리하는 신호 분리 과정과,
    상기 분할된 을 변조하여 출력하는 신호 변조 과정과,
    상기 변조부로부터 출력되는 분리 및 변조된 들을 상기 결정된 프리코드를 적용하여 상기 송신부로 출력하는 프리코드 적용 과정과,
    상기 프리코드가 적용된 들을 각각의 송신안테나를 통해 송신하는 송신 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변조는,
    상기 입력되는 신호들을 QPSK 변조를 수행하는 QPSK 변조 및 상기 입력되는 신호들을 16-QAM 변조를 수행하는 16-QAM 변조 중 하나인 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 송신안테나 및 수신안테나의 수가 2개인 경우, 상기 프리코드 행렬은 하기 수학식 1과 같이 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)로 구성되는 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00013

  11. 제9항에 있어서,
    상기 송신안테나 및 수신안테나의 수가 2개인 경우, 상기 프리코드 행렬은 하기 수학식 1과 같이 회전 변환 행렬(Rotational matrix)과 위상 회전 행렬(Phase rotation matrix)로 구성되는 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00014

  12. 제11항에 있어서,
    상기 프리코드부는,
    상기 최악의 채널환경으로 가정한 시스템 오류를 최소화하기 위해 하기 수학식 23에 의해 시스템 평균 오류 확률(PEP)을 최소로 하는 프리코드 행렬의 상기 성분(θ, Φ)를 결정하는 것을 특징으로 하는 개루프 다중 안테나 시스템 송신기의 전치 부호화 장치.
    [수학식 2]
    Figure pat00015

    여기서, M은 변조 차수, Nt은 송신 안테나의 수, Nr은 수신 안테나의 수, r은 신호 대 잡음비(SNR)이고, Rt는 송신 상관 행렬, F는 프리코드 행렬, (xi-xj)는 변조 차수에 따른 코드워드의 차이다.
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