KR20180040321A - Multiple input multiple output power line communication system and transmitter and receiver included therein - Google Patents

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KR20180040321A KR1020160132043A KR20160132043A KR20180040321A KR 20180040321 A KR20180040321 A KR 20180040321A KR 1020160132043 A KR1020160132043 A KR 1020160132043A KR 20160132043 A KR20160132043 A KR 20160132043A KR 20180040321 A KR20180040321 A KR 20180040321A
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Abstract

A multi-input multi-output power line communication system according to one embodiment of the present invention comprises: a power line; a transmitting terminal which is connected to the power line, has a plurality of transmitting ports and transmits pilot to the power line; and a receiving terminal which is connected to the power line, receives the pilot from the power line with a plurality of receiving ports more than the number of transmitting ports, and estimates a channel matrix having a plurality of channel transmission functions from the pilot. The receiving terminal inserts 0 into a Grassmannian codebook to generate a first codebook, changes a location of a factor contained in the first codebook or removes a part of the factor contained in the first codebook to generate a second codebook, extracts an index of beamforming vector from the second codebook, and transmits the index to the transmitting terminal. According to the present invention, the performance of multi-input multi-output communications can be improved in a structure where a transmitting port and a receiving port are asymmetric to each other.

Description

다중입출력 전력선통신 시스템 및 그에 포함되는 송신단 및 수신단 {Multiple input multiple output power line communication system and transmitter and receiver included therein}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a multi-input / output (I / O) power line communication system,

본 발명은 다중입출력 전력선통신 시스템 및 그에 포함되는 송신단 및 수신단에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a MIMO power line communication system, and a transmitter and a receiver included therein.

전력선통신(Power Line Communication: PLC)이란 가정이나 사무실에 포설되어 있는 전력선을 통하여 통신 신호를 수백 Hz에서 수십 MHz의 고주파 신호로 바꿔 실어 보내고 이를 전용장비를 이용, 따로 분리해 신호를 수신하는 방식을 말한다.Power Line Communication (PLC) is a system that converts a communication signal into a high frequency signal of several hundred Hz to several tens of MHz through a power line installed in a home or office, and transmits the signal by using a dedicated device. It says.

즉, 전력선통신은 많은 비용이 드는 전용선이나 기간망을 설치할 필요없이 가정에 있는 전원 콘센트에 플러그를 연결함으로써 인터넷 접속 등의 외부망이나 홈랜 등의 근거리통신망으로 이용할 수 있는 편리하고 경제적인 통신 방식이다.That is, the power line communication is a convenient and economical communication method that can be used as an external network such as an Internet connection or a home network such as a home network by plugging a power outlet into a home power outlet without installing a costly dedicated line or a backbone network.

전력선통신 기술은 리모콘을 이용하여 전자기기를 원격으로 제어하거나 외부에서 이동전화나 인터넷을 통한 가전기기 제어를 가능하게 해주며, 조명제어, 침입탐지와 같은 방범, 가스밸브 원격 차단과 같은 방재, 냉난방 기기의 제어와 같은 홈 오토메이션, 자동 원격 검침, 원격 모니터링에 적합한 기술로 주목받고 있다. 특히, 전력선통신 기술은 지능형 전력계량 인프라(Advanced Meter Infrastructure, AMI)에 적합한 기술로 주목받고 있다.Power line communication technology enables remote control of electronic devices using a remote control, control of household appliances through mobile phones or the Internet from outside, security such as lighting control, intrusion detection, remote disconnection of gas valves, It is attracting attention as home automation such as device control, automatic remote meter reading, and remote monitoring. In particular, powerline communication technology is attracting attention as a technology suitable for intelligent power meter infrastructure (AMI).

전력선통신은 2개의 전력선이 연결된 하나의 회로망을 기준으로 모델링될 수 있다. 통상 전력선의 개수가 3개이므로, 전력선통신은 복수의 회로망을 활용하여 다중입출력(Multiple input multiple output, MIMO) 통신을 구현할 수 있다. 따라서, 전력선통신 기술에 다중입출력 기술을 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다.Power line communication can be modeled on the basis of a single network to which two power lines are connected. Since the number of ordinary power lines is three, power line communication can realize multiple input multiple output (MIMO) communication by utilizing a plurality of networks. Therefore, researches that apply MIMO technology to power line communication technology are actively being carried out.

일반적인 통신 시스템과 달리, 전력선통신 시스템은 송신포트와 수신포트가 서로 비대칭적인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 송신포트는 키르히호프 법칙에 따른 제약을 받을 수 있고, 수신포트는 그라운드를 이용한 CM(Common Mode) 포트를 추가로 활용할 수 있다.Unlike a general communication system, a power line communication system can have a structure in which a transmitting port and a receiving port are asymmetric with respect to each other. For example, the transmit port may be constrained by Kirchhoff's law, and the receive port may utilize a CM (Common Mode) port using ground.

공개특허공보 제10-2011-0050642호Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0050642

본 발명의 일 실시 예는, 송신포트와 수신포트가 서로 비대칭적인 경우의 다중입출력 통신의 성능을 개선시킬 수 있는 다중입출력 전력선통신 시스템 및 그에 포함되는 송신단 및 수신단을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a multi-input / output power line communication system capable of improving the performance of multi-input / output communication when a transmission port and a reception port are asymmetric with each other, and a transmitting end and a receiving end included therein.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템은, 전력선; 상기 전력선에 접속되고 복수의 송신포트를 가지고 상기 전력선으로 파일럿(pilot)을 전송하는 송신단; 및 상기 전력선에 접속되고 상기 복수의 송신포트의 개수보다 많은 개수의 복수의 수신포트를 가지고 상기 전력선으로부터 상기 파일럿을 수신하고 상기 파일럿으로부터 복수의 채널 전달 함수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 수신단; 을 포함하고, 상기 수신단은 그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성하고, 상기 제2 코드북으로부터 빔포밍 벡터의 인덱스를 추출하고, 상기 인덱스를 상기 송신단으로 전송할 수 있다.A multi-input / output power line communication system according to an embodiment of the present invention includes: a power line; A transmitting terminal connected to the power line and having a plurality of transmitting ports and transmitting a pilot with the power line; And a receiver for receiving the pilot from the power line and having a plurality of reception ports greater than the number of the plurality of transmission ports and estimating a channel matrix having a plurality of channel transfer functions from the pilot; Wherein the receiving end inserts 0 in a Grassmannian codebook to generate a first codebook, changes the position of an element included in the first codebook, or changes a position of a part of the element included in the first codebook To extract a beamforming vector index from the second codebook, and to transmit the index to the transmitting end.

예를 들어, 상기 그라스마니안 코드북은 각각 1X2 크기를 가지는 4개의 행렬을 포함하고, 상기 제1 코드북은 각각 상기 4개의 행렬 중 하나와 0을 포함하는 제1, 제2, 제3, 제4, 제9, 제10, 제11 및 제12 행렬과, 각가 상기 4개의 행렬 중 적어도 하나에 포함된 2개의 요소와 0을 포함하는 제5, 제6, 제7 및 제8 행렬을 포함할 수 있다.For example, the Grassmannian codebook may include four matrices each having a size of 1X2, and the first codebook may include first, second, third, and fourth , 9th, 10th, 11th and 12th matrices and fifth, sixth, seventh and eighth matrices each of which includes 0 and 2 elements each of which is included in at least one of the 4 matrices have.

예를 들어, 상기 복수의 송신포트의 개수는 3개이고, 상기 복수의 수신포트의 개수는 4개이고, 상기 채널 행렬은 3X4 크기를 가지고, 상기 송신단은 상기 파일럿을 전송하기 전에 3X3 크기의 임시 채널 행렬을 추정할 수 있다.For example, the number of the plurality of transmission ports is three, the number of the plurality of reception ports is four, the channel matrix has a size of 3X4, and the transmitter transmits a 3x3 temporary channel matrix Can be estimated.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 수신단은, 전력선에 접속되는 복수의 송신포트; 임시 채널 행렬을 추정하고 파일럿을 생성하고 상기 파일럿을 상기 전력선으로 전송하는 파일럿 생성부; 그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성하는 코드북 변환부; 및 상기 제2 코드북으로부터 생성된 빔포밍 벡터의 인덱스를 상기 전력선으로부터 수신하고 상기 인덱스에 기초하여 빔포밍 다이버시티 이득을 산출하는 다이버시티 이득 산출부; 를 포함할 수 있다.A multi-input / output power line communication receiving end according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of transmission ports connected to a power line; A pilot generator for estimating a temporary channel matrix, generating a pilot and transmitting the pilot on the power line; A first codebook is generated by inserting 0 into a Grassmannian codebook, a position of an element included in the first codebook is changed, or a part of elements included in the first codebook is removed, A codebook converter for generating a codebook; And a diversity gain calculator for receiving an index of a beamforming vector generated from the second codebook from the power line and calculating a beamforming diversity gain based on the index; . ≪ / RTI >

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 송신단은, 전력선에 접속되는 복수의 수신포트; 상기 전력선으로부터 파일럿(pilot)을 수신하고 상기 파일럿으로부터 복수의 채널 전달 함수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정부; 및 그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성하고, 상기 제2 코드북으로부터 빔포밍 벡터의 인덱스를 추출하고 상기 인덱스를 상기 전력선으로 전송하는 인덱스 생성부; 를 포함할 수 있다.A multi-input / output power line communication transmitting end according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of receiving ports connected to a power line; A channel matrix estimator for receiving a pilot from the power line and estimating a channel matrix having a plurality of channel transfer functions from the pilot; And a Grassmannian codebook to generate a first codebook, change a position of an element included in the first codebook, or remove a part of elements included in the first codebook, An index generator for generating an index of a beamforming vector from the second codebook and transmitting the index to the powerline; . ≪ / RTI >

본 발명에 따르면, 송신포트와 수신포트가 서로 비대칭적인 구조에서 다중입출력 통신의 성능을 개선시킬 수 있다.According to the present invention, the performance of the MIMO communication can be improved in a structure in which the transmission port and the reception port are asymmetric with each other.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템은, MIMO 빔포밍을 위해 피드백되는 정보의 양을 줄일 수 있으며, 이에 따라 수신단의 복잡도를 효율적으로 줄이면서 신호대잡음비 이득을 효율적으로 얻을 수 있다.Also, the MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention can reduce the amount of information fed back for MIMO beamforming, thereby efficiently reducing the complexity of the receiving end and obtaining a signal-to-noise ratio gain efficiently .

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템에 포함된 송신포트와 수신포트 간의 통신을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템에 포함된 송신단 및 수신단을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템에 에 사용되는 채널 행렬 및 코드북을 예시하는 도면이다.
도 5는 다중 스트림을 가지는 빔포밍을 위한 채널 행렬 및 코드북을 예시하는 도면이다.
1 is a block diagram of a MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating communication between a transmission port and a reception port included in the MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a transmitting end and a receiving end included in a MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a channel matrix and a codebook used in a MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a channel matrix and a codebook for beamforming with multiple streams.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of a MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템은, 전력선(100), 송신단(200) 및 수신단(300)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention may include a power line 100, a transmitter 200, and a receiver 300.

전력선(100)은 Phase 선(P), Neutral 선(N) 및 Protective Earth 선(PE)을 포함할 수 있다. 여기서, Phase 선(P)은 Line 선(L)으로 대체될 수 있다.The power line 100 may include a phase line P, a neutral line N, and a protective earth line PE. Here, the phase line P may be replaced with a line L.

송신단(200)은 전력선(100)에 접속되고 3개의 송신포트를 가지고 수신단(300)으로 파일럿(pilot)을 전송할 수 있다. 상기 송신단(200)은 파일럿을 직교적(orthogonal)으로 전송함으로써, 수신단(300)이 키르히호프 법칙에도 불구하고 3개의 송신포트에 대한 채널 행렬을 추정할 수 있게 할 수 있다.The transmitting terminal 200 is connected to the power line 100 and can transmit a pilot to the receiving terminal 300 with three transmitting ports. The transmitting terminal 200 may orthogonally transmit the pilot so that the receiving terminal 300 can estimate the channel matrix for the three transmitting ports despite Kirchhoff's law.

여기서, 3개의 송신포트는 Phase 선(P)과 Neutral 선(N)이 연결된 포트(P-N)와, Neutral 선(N)과 Protective Earth 선(PE)이 연결된 포트(N-PE)와, Phase 선(P)과 Protective Earth 선(PE)이 연결된 포트(P-PE)를 포함할 수 있다.The three transmission ports include a port PN connected to the phase line P and the neutral line N, a port N-PE connected to the neutral line N and the protective earth line PE, (P-PE) to which a protective earth line (P) and a protective earth line (PE) are connected.

수신단(300)은 전력선(100)에 접속되고 4개의 수신포트를 가지고 송신단(200)으로부터 상기 파일럿을 수신하고 상기 파일럿으로부터 복수의 채널 전달 함수를 가지는 채널 행렬을 추정할 수 있다. 상기 채널 행렬은 도 4에 도시된 H 행렬이다.The receiving end 300 can receive the pilot from the transmitting end 200 connected to the power line 100 and has four receiving ports and estimate a channel matrix having a plurality of channel transfer functions from the pilot. The channel matrix is the H matrix shown in FIG.

여기서, 4개의 수신포트는 Phase 선(P)과 Neutral 선(N)이 연결된 포트(P-N)와, Neutral 선(N)과 Protective Earth 선(PE)이 연결된 포트(N-PE)와, Phase 선(P)과 Protective Earth 선(PE)이 연결된 포트(P-PE)와 그라운드(Ground)와 전력선(100)이 연결된 포트(CM)를 포함할 수 있다.The four reception ports include a port PN connected to the phase line P and the neutral line N, a port N-PE connected to the neutral line N and the protective earth line PE, A port P connected to a protective earth line P and a port CM connected to a ground line and a power line 100. [

또한, 상기 수신단(300)은 송신단(200)으로 사운딩(sounding) 신호를 전송할 수 있다. 송신단(200)은 상기 사운딩 신호를 추정하고 채널 대칭성(reciprocity)을 이용하여 도 4에 도시된

Figure pat00001
행렬을 추정할 수 있다.Also, the receiver 300 may transmit a sounding signal to the transmitter 200. The transmitting terminal 200 estimates the sounding signal and uses channel reciprocity to generate a signal
Figure pat00001
The matrix can be estimated.

여기서, 수신단(300)에 의해 추정된 채널 행렬은 3X4 크기를 가질 수 있고, 송신단(200)에 의해 추정된 채널 행렬은 3X3 크기를 가질 수 있다. 3X4 MIMO 통신을 위해, 수신단(300)은 송신단(200)으로 빔포밍 벡터의 인덱스를 피드백할 수 있으며, 송신단(200)은 수신단(300)에 의해 추정된 채널 행렬에 대응되는 채널 행렬을 추정할 수 있다. 이에 따라, 다중입출력 전력선통신 시스템은 수신단(300)의 복잡도가 줄어들면서 높은 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR) 이득을 얻을 수 있도록 MIMO 빔포밍을 할 수 있다.Here, the channel matrix estimated by the receiving terminal 300 may have a size of 3 × 4, and the channel matrix estimated by the transmitting terminal 200 may have a size of 3 × 3. For 3X4 MIMO communication, the receiver 300 may feed back the index of the beamforming vector to the transmitter 200, and the transmitter 200 may estimate the channel matrix corresponding to the channel matrix estimated by the receiver 300 . Accordingly, the MIMO beamforming system can perform MIMO beamforming so as to obtain a high signal-to-noise ratio (SNR) gain while the complexity of the receiver 300 is reduced.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템은 수신단(300)에서 송신단(200)으로 피드백되는 빔포밍 벡터의 인덱스를 줄일 수 있으며, 이에 따라 MIMO 빔포밍을 효율적으로 수행할 수 있다.The MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention can reduce the index of the beamforming vector fed back from the receiving end 300 to the transmitting end 200, thereby efficiently performing MIMO beamforming.

구체적으로, 상기 수신단(300)은 그라스마니안 패킹(packing)에 의해 설계된 그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 순환적으로 삽입하여 제1 코드북을 생성할 수 있다. 상기 그라스마니안 코드북은 도 4에 도시된 C이다. 여기서, codeword들은 서로간의 거리가 가장 먼 unitary vector들로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 코드북은 도 4에 도시된

Figure pat00002
행렬이며, 송신단(200)에 공유될 수 있다.Specifically, the receiver 300 may generate a first codebook by cyclically inserting 0 into a Grassmannian codebook designed by glassmanian packing. The Grassmannian codebook is C shown in Fig. Here, the codeword can be made up of unitary vectors having the greatest distance from each other. 4, the first codebook
Figure pat00002
And may be shared by the transmitting end 200. [

이후, 상기 수신단(300)은 송신단(200)에서 추정한 채널 행렬에 적합하도록 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 제2 코드북은 도 4에 도시된

Figure pat00003
행렬 또는
Figure pat00004
행렬이다.Thereafter, the receiver 300 changes the position of an element included in the first codebook or removes a part of the elements included in the first codebook so as to match the channel matrix estimated by the transmitter 200, Can be generated. Here, the second codebook corresponds to the codebook shown in FIG. 4
Figure pat00003
Matrix or
Figure pat00004
It is a matrix.

이후, 상기 수신단(300)은 송신단(200)에서 추정한 채널 행렬에 적합하도록 상기 제2 코드북으로부터 빔포밍 벡터의 인덱스를 생성하고, 상기 인덱스를 송신단(200)으로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 인덱스는 도 4에 도시된

Figure pat00005
이다. 상기 인덱스는 송신단(200)이 수신단(300)이 추정한 행렬에 대응되는 행렬을 추정하게 하는 정보이다.The receiving end 300 may generate an index of a beamforming vector from the second codebook so as to be suitable for the channel matrix estimated by the transmitting end 200 and transmit the index to the transmitting end 200. 4,
Figure pat00005
to be. The index is information for allowing the transmitting end 200 to estimate a matrix corresponding to the matrix estimated by the receiving end 300.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템에 포함된 송신포트와 수신포트 간의 통신을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating communication between a transmission port and a reception port included in the MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제1 내지 제3 송신포트(211, 212, 213) 각각은 제1 내지 제4 수신포트(311, 312, 313, 314) 각각과 함께 채널을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2, each of the first through third transmission ports 211, 212, and 213 may form a channel with each of the first through fourth reception ports 311, 312, 313, and 314.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템은 FDD(Frequency Division Duplex) 방식 및/또는 TDD(Time Division Duplex) 방식을 가질 수 있다.Meanwhile, the MIMO communication system according to an embodiment of the present invention may have a Frequency Division Duplex (FDD) scheme and / or a TDD (Time Division Duplex) scheme.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템에 포함된 송신단 및 수신단을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a transmitting end and a receiving end included in a MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 송신단(200)은 제1 내지 제3 송신포트(211, 212, 213), 파일럿 생성부(220), 코드북 변환부(230) 및 다이버시티 이득 산출부(240)를 포함할 수 있다.3, the transmitting terminal 200 includes first to third transmitting ports 211, 212 and 213, a pilot generating unit 220, a codebook converting unit 230, and a diversity gain calculating unit 240 can do.

제1 내지 제3 송신포트(211, 212, 213)는 전력선(100)에 접속될 수 있다.The first to third transmission ports 211, 212, and 213 may be connected to the power line 100.

파일럿 생성부(220)는 3X3 크기의 임시 채널 행렬을 추정하고 파일럿을 생성하고 상기 파일럿을 전력선(100)으로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 파일럿 생성부(220)는 수신단(300)으로부터 수신되는 사운딩 신호를 이용하여 상기 임시 채널 행렬을 추정할 수 있다.The pilot generation unit 220 may estimate a 3x3 temporal channel matrix, generate a pilot, and transmit the pilot to the power line 100. [ Here, the pilot generator 220 may estimate the temporary channel matrix using the sounding signal received from the receiver 300.

코드북 변환부(230)는 그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성할 수 있다. 만약 인덱스 생성부(330)에서 제1 및 제2 코드북이 생성된 경우, 상기 코드북 변환부(230)는 제1 및 제2 코드북을 생성하지 않고 생성된 제1 및 제2 코드북을 활용할 수 있다.The codebook conversion unit 230 generates a first codebook by inserting 0 into a Grassmannian codebook, changes the position of the element included in the first codebook, or changes the position of an element included in the first codebook So that the second codebook can be generated. If the index generator 330 generates the first and second codebooks, the codebook converter 230 may utilize the first and second codebooks generated without generating the first and second codebooks.

다이버시티 이득 산출부(240)는 상기 제2 코드북으로부터 생성된 빔포밍 벡터의 인덱스를 전력선(100)으로부터 수신하고 상기 인덱스에 기초하여 빔포밍 다이버시티 이득을 산출할 수 있다. 여기서, 빔포밍 다이버시티 이득은 MIMO 빔포밍에 대한 파라미터이며 수신단(300)의 복잡도와 신호대잡음비 이득에 대응되는 파라미터이다.The diversity gain calculator 240 may receive the index of the beamforming vector generated from the second codebook from the power line 100 and calculate the beamforming diversity gain based on the index. Here, the beamforming diversity gain is a parameter for MIMO beamforming, and is a parameter corresponding to the complexity of the receiving end 300 and the signal-to-noise ratio gain.

도 3을 참조하면, 수신단(300)은 제1 내지 제4 수신포트(311, 312, 313, 314), 채널 행렬 추정부(320) 및 인덱스 생성부(330)를 포함할 수 있다.3, the receiver 300 may include first through fourth receive ports 311, 312, 313, and 314, a channel matrix estimator 320, and an index generator 330.

제1 내지 제4 수신포트(311, 312, 313, 314)는 전력선(100)에 접속될 수 있다.The first to fourth receiving ports 311, 312, 313 and 314 may be connected to the power line 100.

채널 행렬 추정부(320)는 전력선(100)으로부터 파일럿(pilot)을 수신하고 상기 파일럿으로부터 복수의 채널 전달 함수를 가지는 3X4 크기의 채널 행렬을 추정할 수 있다. 또한, 상기 채널 행렬 추정부(320)는 송신단(200)이 3X3 크기의 채널 행렬을 추정하기 위한 사운딩 신호를 전력선(100)으로 전송할 수 있다.The channel matrix estimator 320 may receive a pilot from the power line 100 and estimate a 3x4 size channel matrix having a plurality of channel transfer functions from the pilot. In addition, the channel matrix estimator 320 may transmit a sounding signal for estimating a 3x3 channel matrix on the power line 100 by the transmitter 200. [

인덱스 생성부(330)는 그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성하고, 상기 제2 코드북으로부터 빔포밍 벡터의 인덱스를 생성하고 상기 인덱스를 전력선(100)으로 전송할 수 있다. 만약 코드북 변환부(230)에서 제1 및 제2 코드북이 생성된 경우, 상기 인덱스 생성부(330)는 제1 및 제2 코드북을 생성하지 않고 생성된 제1 및 제2 코드북을 활용할 수 있다.The index generator 330 generates a first codebook by inserting 0 into a Grassmannian codebook, changes the position of the element included in the first codebook, or changes the position of the element included in the first codebook To generate a second codebook, generate an index of a beamforming vector from the second codebook, and transmit the index to the powerline 100. If the first and second codebooks are generated in the codebook converter 230, the index generator 330 may utilize the first and second codebooks generated without generating the first and second codebooks.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템에 에 사용되는 채널 행렬 및 코드북을 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a channel matrix and a codebook used in a MIMO power line communication system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 그라스마니안 코드북은 각각 1X2 크기를 가지는 4개의 행렬을 포함할 수 있다. 또한, 제1 코드북은 각각 상기 4개의 행렬 중 하나와 0을 포함하는 제1, 제2, 제3, 제4, 제9, 제10, 제11 및 제12 행렬과, 각가 상기 4개의 행렬 중 적어도 하나에 포함된 2개의 요소와 0을 포함하는 제5, 제6, 제7 및 제8 행렬을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the grammar codebook may include four matrices each having a size of 1x2. The first codebook includes first, second, third, fourth, ninth, tenth, eleventh and twelfth matrices each including one of the four matrices and 0, A fifth, a sixth, a seventh and an eighth matrix including two elements included in at least one and 0s.

도 5는 다중 스트림을 가지는 빔포밍을 위한 채널 행렬 및 코드북을 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a channel matrix and a codebook for beamforming with multiple streams.

도 5를 참조하면, E는 에러를 나타내고, 나머지는 도 4에 도시된 채널 행렬 및 코드북과 유사하다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중입출력 전력선통신 시스템은 송신단과 수신단의 구조가 서로 비대칭적인 경우뿐만 아니라, 송신단과 수신단 중 하나에 에러 또는 식별이 어려운 정보를 포함하여 송신단과 수신단이 알고있는 정보가 서로 비대칭적인 경우에도 적용될 수 있다.Referring to FIG. 5, E represents an error, and the remainder is similar to the channel matrix and codebook shown in FIG. In other words, the MIMO communication system according to an embodiment of the present invention not only includes a case where the structures of the transmitter and the receiver are asymmetrical to each other, but also includes a case where the transmitter and the receiver know information The present invention can be applied to cases where information is asymmetric with respect to each other.

한편, 도 4 및 도 5에 예시된 채널 행렬 및 코드북을 이용한 빔포밍 다이버시티 이득 산출 방법은 일반적인 MIMO 기술에서의 빔포밍 다이버시티 이득 산출 방법과 동일할 수 있으며, 하기의 문헌들로부터 참조될 수 있다.Meanwhile, the beamforming diversity gain calculation method using the channel matrix and the codebook illustrated in FIGS. 4 and 5 can be the same as the beamforming diversity gain calculation method in the general MIMO technique, and can be referred to from the following documents have.

D. Schneider, J Speidel, L. Stadelmeier, and D. Schill, "Precoded Spatial Multiplexing MIMO for Inhome Power Line Communications", Prec. IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM), Now. 2008D. Schneider, J Speidel, L. Stadelmeier, and D. Schill, "Precoded Spatial Multiplexing MIMO for Inhome Power Line Communications ", Prec. IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM), Now. 2008

D. Love, J. Heath, R. W., and T. Strohmer, "Grassmannian Beamforming for Multiple-Input Multiple-Output Wireless Systems", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 49, no. 10, pp. 2735-2745, Oct. 2008D. Love, J. Heath, R. W., and T. Strohmer, "Grassmannian Beamforming for Multiple-Input Multiple-Output Wireless Systems", IEEE Transactions on Information Theory, vol. 49, no. 10, pp. 2735-2745, Oct. 2008

이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Anyone can make various variations.

100: 전력선
200: 송신단
211, 212, 213: 제1 내지 제3 송신포트
220: 파일럿 생성부
230: 코드북 변환부
240: 다이버시티 이득 산출부
300: 수신단
311, 312, 313, 314: 제1 내지 제4 수신포트
320: 채널 행렬 추정부
330: 인덱스 생성부
100: Power line
200: transmitting end
211, 212, 213: first to third transmission ports
220:
230: codebook conversion section
240: Diversity gain calculating section
300: Receiver
311, 312, 313, 314: first to fourth receiving ports
320: channel matrix estimator
330: index generation unit

Claims (5)

전력선;
상기 전력선에 접속되고 복수의 송신포트를 가지고 상기 전력선으로 파일럿(pilot)을 전송하는 송신단; 및
상기 전력선에 접속되고 상기 복수의 송신포트의 개수보다 많은 개수의 복수의 수신포트를 가지고 상기 전력선으로부터 상기 파일럿을 수신하고 상기 파일럿으로부터 복수의 채널 전달 함수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 수신단; 을 포함하고,
상기 수신단은 그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성하고, 상기 제2 코드북으로부터 빔포밍 벡터의 인덱스를 추출하고, 상기 인덱스를 상기 송신단으로 전송하는 다중입출력 전력선통신 시스템.
Power line;
A transmitting terminal connected to the power line and having a plurality of transmitting ports and transmitting a pilot with the power line; And
A receiver connected to the power line and having a plurality of reception ports greater than the number of the plurality of transmission ports, receiving the pilot from the power line and estimating a channel matrix having a plurality of channel transfer functions from the pilot; / RTI >
The receiver inserts 0 in a Grassmannian codebook to generate a first codebook, changes the position of an element included in the first codebook, or removes a part of elements included in the first codebook, 2 codebook, extracts an index of a beamforming vector from the second codebook, and transmits the index to the transmitter.
제1항에 있어서,
상기 그라스마니안 코드북은 각각 1X2 크기를 가지는 4개의 행렬을 포함하고,
상기 제1 코드북은 각각 상기 4개의 행렬 중 하나와 0을 포함하는 제1, 제2, 제3, 제4, 제9, 제10, 제11 및 제12 행렬과, 각가 상기 4개의 행렬 중 적어도 하나에 포함된 2개의 요소와 0을 포함하는 제5, 제6, 제7 및 제8 행렬을 포함하는 다중입출력 전력선통신 시스템.
The method according to claim 1,
The Grassmannian codebook includes four matrices each having a size of 1X2,
Wherein the first codebook comprises first, second, third, fourth, ninth, tenth, eleventh and twelfth matrices each including one of the four matrices and 0, and at least one of the four matrices And a fifth, a sixth, a seventh and an eighth matrix including two elements included in one and zero.
제1항에 있어서,
상기 복수의 송신포트의 개수는 3개이고,
상기 복수의 수신포트의 개수는 4개이고,
상기 채널 행렬은 3X4 크기를 가지고,
상기 송신단은 상기 파일럿을 전송하기 전에 3X3 크기의 임시 채널 행렬을 추정하는 다중입출력 전력선통신 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the number of the plurality of transmission ports is three,
The number of the plurality of receiving ports is four,
The channel matrix has a size of 3X4,
Wherein the transmitter estimates a 3x3 temporary channel matrix before transmitting the pilot.
전력선에 접속되는 복수의 송신포트;
임시 채널 행렬을 추정하고 파일럿을 생성하고 상기 파일럿을 상기 전력선으로 전송하는 파일럿 생성부;
그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성하는 코드북 변환부; 및
상기 제2 코드북으로부터 생성된 빔포밍 벡터의 인덱스를 상기 전력선으로부터 수신하고 상기 인덱스에 기초하여 빔포밍 다이버시티 이득을 산출하는 다이버시티 이득 산출부; 를 포함하는 다중입출력 전력선통신 송신단.
A plurality of transmission ports connected to the power line;
A pilot generator for estimating a temporary channel matrix, generating a pilot and transmitting the pilot on the power line;
A first codebook is generated by inserting 0 into a Grassmannian codebook, a position of an element included in the first codebook is changed, or a part of elements included in the first codebook is removed, A codebook converter for generating a codebook; And
A diversity gain calculator for receiving an index of a beamforming vector generated from the second codebook from the power line and calculating a beamforming diversity gain based on the index; Output power line communication transmission terminal.
전력선에 접속되는 복수의 수신포트;
상기 전력선으로부터 파일럿(pilot)을 수신하고 상기 파일럿으로부터 복수의 채널 전달 함수를 가지는 채널 행렬을 추정하는 채널 행렬 추정부; 및
그라스마니안 코드북(Grassmannian codebook)에 0을 삽입하여 제1 코드북을 생성하고, 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 위치를 변경하거나 상기 제1 코드북에 포함된 요소의 일부를 제거하여 제2 코드북을 생성하고, 상기 제2 코드북으로부터 빔포밍 벡터의 인덱스를 추출하고 상기 인덱스를 상기 전력선으로 전송하는 인덱스 생성부; 를 포함하는 다중입출력 전력선통신 수신단.
A plurality of receiving ports connected to a power line;
A channel matrix estimator for receiving a pilot from the power line and estimating a channel matrix having a plurality of channel transfer functions from the pilot; And
A first codebook is generated by inserting 0 into a Grassmannian codebook, a position of an element included in the first codebook is changed, or a part of elements included in the first codebook is removed, An index generator for extracting an index of a beamforming vector from the second codebook and transmitting the index on the power line; Output power line communication terminal.
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