KR20150115262A - 골든 부호 기반의 공간 변조 다중 안테나 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 설치된 안테나의 수와 사용할 안테나 수를 고려하여 안테나 조합을 결정하는 안테나 조합 결정부, 상기 입력받은 비트열의 송신 심벌 계수를 채널 환경에 따라 결정하는 송신 심벌 결정부, 상기 결정된 안테나 조합 정보와 상기 결정된 송신 심벌을 이용하여 부호 행렬을 결정하는 골든 SM(spatial modulation) 부호화부 및 골든 SM 부호화부에서 부호화된 신호를 송신하는 다중 안테나를 포함하는 다중 안테나 시스템을 개시하고 있다.

Description

골든 부호 기반의 공간 변조 다중 안테나 시스템{GOLDEN CODED SPATIAL MODULATION MIMO SYSTEM}

본 발명은 다중 안테나 부호화 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 안테나 부호화 기술을 이용하여 무선 통신 환경의 대역폭 효율이나 수신성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재의 다중 안테나 기술은 안테나를 동시에 사용하여 수신 성능을 향상하였지만, 다중 안테나 중 하나의 안테나를 사용하여 대역폭 효율을 향상하는 SM(spatial modulation) 기술이 발명되었다. 본 발명에서는 기존 다중 안테나 기술과 SM 기술을 융합하여 고속 무선 통신 시스템을 발명하였다.

최근, 통신 시스템을 통해 무선 통신 환경을 구축하여 어디에서든지 인터넷이나 전화를 사용할 수 있게 되었다. 하지만, 멀티 미디어의 질이 향상되어 대용량 전송이 가능한 고속 무선 통신 환경에 대한 요구가 증가하여 이를 충족한 무선 통신 시스템이 필요하게 되었다.

이에 본 발명에서는 다중 안테나 시스템을 구축하여 한정된 주파수 대역폭에서 공간 차원을 추가하여 전송 가능한 비트 크기를 증가시켰으며, 다중 안테나를 동시에 모두 사용하지 않고 안테나 조합을 이용하여 대역폭 효율을 향상시키고, 골든 부호를 적용하여 수신 성능을 향상시키는 기술을 발명하였다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다중 안테나 시스템은 설치된 안테나의 수와 사용할 안테나 수를 고려하여 안테나 조합을 결정하는 안테나 조합 결정부, 상기 입력받은 비트열의 송신 심벌 계수를 채널 환경에 따라 결정하는 송신 심벌 결정부, 상기 결정된 안테나 조합 정보와 상기 결정된 송신 심벌을 이용하여 부호 행렬을 결정하는 골든 SM(spatial modulation) 부호화부 및 골든 SM 부호화부에서 부호화된 신호를 송신하는 다중 안테나를 포함할 수 있다.

기존에 공간 변조 다중 안테나 시스템은 다중 송신 안테나 중 하나의 안테나만을 선태갛여 전송하므로 다중 안테나의 최대 부호 이득을 얻을 수 없다. 이를 극복하기 위하여 시공간블록부호하 방식을 적용한 공가나 변조 다중 안테나 시스템은 두 개의 안테나를 사용하여 수신 성능을 향상시키지만 대역폭 효율이 향상되지 않는 단점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위한 본 발명은 골든 부호를 적용한 공간 변조 시스템으로 대역폭 효율과 수신 성능을 모두 향상한다. 따라서, 고속 무선 통신 환경에 적합한 시스템으로 채널 환경이 열악한 상황에서 대용량 통신이 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 수신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 송신 장치는 안테나 조합 결정부(110), 송신 심볼 결정부(120) 및 골든 SM 부호화부(130) 및 다중 안테나(140-1, 140-2, ..., 140-N_T)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 안테나 조합 결정부(110)는 전송되야할 비트 정보를 포함하는 비트열을 입력받아 전송에 사용될 안테나 조합을 결정한다. 안테나 조합의 갯수는 c로 나타낼 수 있는데, 사용할 안테나의 수와 설치된 안테나의 수에 따라 상기 조합의 갯수 c 값이 결정될 수 있다.

송신 심볼 결정부(120)는 채널 환경에 따라 상기 입력되는 비트열의 송신 심볼을 결정한다. 송신 심볼은 계수 결정이 중요한데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 채널 환경에 따라 송신 심볼의 계수가 결정될 수 있다. 송신 심볼의 계수가 M이라면, 채널 환경이 나쁠 때는 M이 작아지고, 채널 환경이 좋을 때는 M이 커질 수 있다. 채널 환경은 네트워크 조건을 기반으로 결정되는 패킷 손실율, 가용 대역폭 조건 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 M 값이 커질수록 대역폭 효율은 증가하지만, 잡음 이득이 줄어들기 때문에 수신 성능을 고려하여 결정될 수 있다.

골든 SM 부호화부(130)는 상기 안테나 조합 결정부(110)에서 결정된 안테나 조합의 정보와 상기 송신 심볼 결정부(120)에서 결정된 송신 심볼을 이용하여 부호 행렬을 결정한다. 또한, 송신에 사용될 안테나를 결정하여 다중 안테나(140-1, 140-2, ..., 140-N_T)로 보낸다.

다중 안테나(140-1, 140-2, ..., 140-N_T)는 부호화된 심벌을 수신측으로 송신한다.

송신 장치의 구성을 상기와 같이 함으로써, 한정된 주파수 대역폭에서 공간 차원을 추가하여 전송 가능한 비트 크기를 증가시켰으며, 다중 안테나를 동시에 모두 사용하지 않고 안테나 조합을 이용하여 대역폭 효율을 향상시키고, 골든 부호를 적용하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 수신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 수신 장치는 다중 안테나(210-1, 210-2, ..., 210-N_R), 부호 행렬 검출부(220: H₀~H_c-1), 송신 심볼 검출부(230) 및 송신 비트열 검출부(240: demapper)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 다중 안테나(210-1, 210-2, ..., 210-N_R)는 송신 장치로부터 전송되는 부호화된 심벌을 수신한다.

부호 행렬 검출부(220)는 복수 개의 부호 행렬 검출 구성요소(H₀~H_c-1)를 포함할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부호 행렬 검출 구성요소의 개수는 안테나 조합의 개수 c 값과 같은 수 있다. 부호 행렬 검출부(220)는 채널 추정부(미도시)를 통해 추정된 채널을 사용하여 송신에 사용된 부호 행렬을 추정할 수 있다. 이때, 사용된 안테나 조합의 수인 c 값에 따라 계산한 유클리디안 거리 값을 송신 심볼 검출부(230)에 입력할 수 있다.

송신 심볼 검출부(230)는 입력된 유클리디안 거리 값들을 비교하고 최소인 값을 찾아 송신 심볼을 검출하여 송신 비트열 검출부(240)에 입력할 수 있다.

송신 비트열 검출부(240)는 입력된 정보를 이용하여 송신 비트열을 검출할 수 있다.

이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 송신 장치 110: 안테나 조합 결정부
120: 송신 심볼 결정부 130: 골든 SM 부호화부
140-1, 140-2, ..., 140-N_T : 송신 장치 다중 안테나
200: 수신 장치
210-1, 210-2, ..., 210-N_R : 수신 장치 다중 안테나
220: 부호 행렬 검출부(H₀~H_c-1), 230: 송신 심볼 검출부
240: 송신 비트열 검출부

Claims (1)

1. 다중 안테나 시스템에 있어서,
   설치된 안테나의 수와 사용할 안테나 수를 고려하여 안테나 조합을 결정하는 안테나 조합 결정부;
   상기 입력받은 비트열의 송신 심벌 계수를 채널 환경에 따라 결정하는 송신 심벌 결정부;
   상기 결정된 안테나 조합 정보와 상기 결정된 송신 심벌을 이용하여 부호 행렬을 결정하는 골든 SM(spatial modulation) 부호화부; 및
   골든 SM 부호화부에서 부호화된 신호를 송신하는 다중 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템.

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