KR20180138078A - Apparatus for Signal Transmitting and Receiving using FBMC applied to MIMO Antenna, and Method Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신호 송신 및 수신 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 및 수신 장치와 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
FBMC(Filter-Bank Multicarrier) 시스템은 대역 외 방사가 낮으며 보호 구간이 없이도 다중 경로 페이딩에 강인하여 미래의 이동통신 시스템에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템을 대체할 시스템 중 하나로서 연구되고 있다.The FBMC (Filter-Bank Multicarrier) system is low in out-of-band radiation power and robust against multipath fading without guard interval, and is being studied as a system to replace OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system in future mobile communication system.
다양한 FBMC 시스템 중, 가장 연구가 많이 되는 시스템은 OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation) 기반의 FBMC 시스템이다. OQAM 기반의 FBMC 시스템은 실수부와 허수부를 번갈아 전송하여 필터링 된 신호의 중첩에 의해 생기는 고유 간섭을 피하는 시스템이다. 하지만, 이 시스템은 오직 실수 영역에서만 직교 조건을 만족하기 때문에, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 안테나에 적용할 경우 허수 값을 갖는 고유 간섭에 의해 성능 열화가 발생한다.Of the various FBMC systems, the most studied systems are OQAM (Offset Quadrature Amplitude Modulation) based FBMC systems. An OQAM-based FBMC system is a system that alternately transmits real and imaginary parts to avoid intrinsic interference caused by overlapping of filtered signals. However, since this system satisfies the orthogonal condition only in the real number domain, performance deterioration occurs due to intrinsic interference with an imaginary value when applied to a multiple input multiple output (MIMO) antenna.
또한, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 기반의 FBMC 시스템의 경우에는 두개의 필터를 시용하는데, 하나의 높은 성능의 필터와 그 필터에 직교하는 필터를 이용하여 간섭을 피하게 된다. 하지만, QAM을 MIMO 안테나에 적용할 경우 필터의 모양을 해치기 때문에 FBMC의 기본 장점인 대역 외 방사 성능이 매우 떨어진다.In the case of a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) -based FBMC system, two filters are used. One high-performance filter and a filter orthogonal to the filter are used to avoid interference. However, when the QAM is applied to a MIMO antenna, the out-of-band radiation performance, which is a fundamental advantage of the FBMC, is very poor because it hurts the shape of the filter.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 MIMO 안테나에 적용할 수 있는 QAM 기반의 FBMC를 이용한 신호 송신 및 수신 장치와 그 방법을 제공한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a QAM-based FBMC-based signal transmitting and receiving apparatus and method applicable to a MIMO antenna.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 입력 신호에 전처리를 수행하는 전처리부; 및 상기 전처리된 신호를 QAM 기반의 FBMC 송신 행렬을 이용하여 송신하는 FBMC송신부를 포함하되, 상기 전처리부는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치가 제공된다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a signal processing apparatus comprising: a preprocessing unit for performing preprocessing on an input signal; And an FBMC transmitter for transmitting the pre-processed signal using a QAM-based FBMC transmission matrix, wherein the preprocessor performs a preprocessing using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix A signal transmitting apparatus using the FBMC is provided.
상기 입력 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 한다.And the input signal uses only one of odd numbered subcarriers and even numbered subcarriers.
상기 입력 신호에 전력을 할당하는 전력 할당부를 더 포함하되, 상기 전력 할당부는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 성분을 이용하여 전력을 할당하며, 상기 전처리부는 상기 전력이 할당된 신호에 전처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.Wherein the power allocator allocates power using a component of the diagonal matrix generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix, and the preprocessor allocates power to the FBMC transmission matrix, And the signal is pre-processed.
상기 전처리된 신호를 직렬로 변환하는 직렬 변환부를 더 포함하되, 상기 FBMC송신부는 상기 직렬로 변환된 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.And a serial converter for converting the pre-processed signal into a serial signal, wherein the FBMC transmitter transmits the serial-converted signal.
상기 전처리부는 하기 수학식에 의해 전처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.The pre-processing unit performs pre-processing according to the following equation.
위 수학식에서, 은 전처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 오른쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 입력 신호이다.In the above equation, Is a preprocessed signal, Is the right singular vector matrix of the FBMC transmit matrix, Is an input signal.
상기 전력 할당부는 하기 수학식에 의해 전력을 할당하는 것을 특징으로 한다.And the power allocator allocates power according to the following equation.
위 수학식에서, 은 전력이 할당된 신호이며, 은 입력 신호이고, 은 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 구성 성분이다.In the above equation, Is a signal to which power is allocated, Is an input signal, Is a component of the diagonal matrix generated by performing the SVD on the FBMC transmission matrix.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, QAM 기반의 FBMC 송신 행렬을 이용하여 송신된 신호를 수신하는 FBMC 수신부; 및 상기 수신된 신호에 후처리를 수행하는 후처리부를 포함하되, 상기 후처리부는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 왼쪽 특이 벡터 행렬 U를 이용하여 후처리를 수행하며, 상기 수신된 신호는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리가 수행된 후 수신된 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 장치가 제공된다.According to a second embodiment of the present invention, there is also provided an FBMC receiver for receiving a transmitted signal using a QAM-based FBMC transmission matrix; And a post-processing unit for performing post-processing on the received signal, wherein the post-processing unit performs post-processing using the left singular vector matrix U generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix, Is received after pre-processing is performed using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix.
상기 송신된 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 한다.And the transmitted signal uses only one of an odd numbered subcarrier and an even numbered subcarrier.
상기 수신된 신호를 병렬로 변환하는 병렬 변환부를 더 포함하되, 상기 후처리부는 상기 병렬로 변환된 신호에 후처리를 수행하며, 상기 수신된 신호는 직렬로 변환된 후 수신된 것을 특징으로 한다.And a post-processing unit for performing post-processing on the parallel-converted signal, wherein the received signal is converted into a serial signal and then received.
상기 후처리부는 하기 수학식에 의해 후처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.And the post-processing unit performs post-processing according to the following equation.
위 수학식에서, 은 후처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 왼쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 수신된 신호이다.In the above equation, Is a post-processed signal, Is the left singular vector matrix of the FBMC transmission matrix, Is a received signal.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, (a)입력 신호에 전처리를 수행하는 단계; 및 (b)상기 전처리된 신호를 QAM 기반의 FBMC 송신 행렬을 이용하여 송신하는 단계를 포함하되, 상기 (b)단계는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법이 제공된다.According to a third aspect of the present invention, there is also provided a method of generating a signal, comprising the steps of: (a) performing a preprocessing on an input signal; And (b) transmitting the preprocessed signal using a QAM-based FBMC transmission matrix, wherein the step (b) includes the steps of: using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix And performing pre-processing on the received signal.
상기 입력 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 한다.And the input signal uses only one of odd numbered subcarriers and even numbered subcarriers.
상기 (a)단계 이전에, (c)상기 입력 신호에 전력을 할당하는 단계를 더 포함하되, 상기 (c)단계는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 성분을 이용하여 전력을 할당하며, 상기 (a)단계는 상기 전력이 할당된 신호에 전처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.Further comprising the step of: (c) allocating power to the input signal before step (a), wherein the step (c) further comprises the step of: using power of the diagonal matrix generated by performing the SVD on the FBMC transmission matrix, And in the step (a), pre-processing is performed on the signal to which the power is allocated.
상기(b)단계 이전에, (d)상기 전처리된 신호를 직렬로 변환하는 단계를 더 포함하되, 상기 (b)단계는 상기 직렬로 변환된 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.The method may further include: (d) before the step (b), converting the preprocessed signal to serial, wherein the step (b) transmits the serial-converted signal.
상기 (a)단계는 하기 수학식에 의해 전처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.In the step (a), pre-processing is performed by the following equation.
위 수학식에서, 은 전처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 오른쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 입력 신호이다.In the above equation, Is a preprocessed signal, Is the right singular vector matrix of the FBMC transmit matrix, Is an input signal.
상기 (c)단계는 하기 수학식에 의해 전력을 할당하는 것을 특징으로 한다.In the step (c), power is allocated according to the following equation.
위 수학식에서, 은 전력이 할당된 신호이며, 은 입력 신호이고, 은 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 구성 성분이다.In the above equation, Is a signal to which power is allocated, Is an input signal, Is a component of the diagonal matrix generated by performing the SVD on the FBMC transmission matrix.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, (a)QAM 기반의 FBMC 송신 행렬을 이용하여 송신된 신호를 수신하는 단계; 및 (b)상기 수신된 신호에 후처리를 수행하는 단계를 포함하되, 상기 (b)단계는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 왼쪽 특이 벡터 행렬 U를 이용하여 후처리를 수행하며, 상기 수신된 신호는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리가 수행된 후 수신된 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 방법이 제공된다.According to a fourth embodiment of the present invention, there is also provided a method of transmitting a signal, comprising: (a) receiving a transmitted signal using a QAM-based FBMC transmission matrix; And performing post-processing on the received signal, wherein (b) performs post-processing using a left singular vector matrix U generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix, And the received signal is received after pre-processing is performed using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix.
상기 송신된 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 한다.And the transmitted signal uses only one of an odd numbered subcarrier and an even numbered subcarrier.
상기 (b)단계 이전에, (c)상기 수신된 신호를 병렬로 변환하는 단계를 더 포함하되, 상기 (b)단계는 상기 병렬로 변환된 신호에 후처리를 수행하며, 상기 수신된 신호는 직렬로 변환된 후 수신된 것을 특징으로 한다.The method of
상기 (b)단계는 하기 수학식에 의해 후처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.The step (b) is characterized in that post-processing is performed by the following equation.
위 수학식에서, 은 후처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 왼쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 수신된 신호이다.In the above equation, Is a post-processed signal, Is the left singular vector matrix of the FBMC transmission matrix, Is a received signal.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따르면, 상기의 FBMC를 이용한 신호 송신 방법 또는 수신 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium on which a program for performing a signal transmission method or a receiving method using the FBMC is recorded.
본 발명은 필터의 모양을 바꾸지 않으면서 보호 구간 없이 QAM 기반의 FMBC를 MIMO 안테나에 적용 가능한 장점이 있다.The present invention is advantageous in that QAM-based FMBC can be applied to a MIMO antenna without changing the shape of a filter and without a guard interval.
또한, MIMO 안테나에서 부반송파간 간섭과 심볼간 간섭을 모두 제거 가능한 FMBC 송신이 가능한 장점이 있다.Also, there is an advantage that FMBC transmission capable of eliminating both inter-subcarrier interference and inter-symbol interference in the MIMO antenna is advantageous.
도 1은 본 발명의 QAM 기반의 FBMC를 이용한 신호의 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 수신 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치 및 수신 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 수신 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.1 is a diagram for explaining a method of transmitting and receiving signals using a QAM-based FBMC according to the present invention.
2 is a structural diagram of a signal transmitting apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a structural diagram of a signal receiving apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a signal transmitting apparatus and a receiving apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a signal transmission method using an FBMC applied to a MIMO antenna according to a preferred embodiment of the present invention, according to time.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a signal reception method using an FBMC applied to a MIMO antenna according to a preferred embodiment of the present invention, according to time.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 QAM 전송 기반의 FBMC를 이용하여 신호를 송수신한다.The present invention transmits and receives signals using a QAM transmission-based FBMC.
도 1은 본 발명의 QAM 기반의 FBMC를 이용한 신호의 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a method of transmitting and receiving signals using a QAM-based FBMC according to the present invention.
도 1을 참조하면, QAM 기반의 FBMC를 이용한 신호의 송수신 방법은 홀수 번호의 부반송파에는 데이터를 실어 보내지 않고 짝수 번호의 부반송파에는 QAM 데이터를 실어 보낸다. 또한, OQAM 전송 기반의 FBMC와 동일하게 각각의 전송 심볼은 전체 부반송파 길이의 절반의 차이를 두고 중첩하여 전송한다. 이와 같이 전송하게 되면, 수신 측에서는 부반송파간 간섭(Inter-carrier Interference, ICI)은 없고, 심볼 중첩으로 인한 심볼간 간섭(Inter-symbol Interference, ISI)만 존재한다.Referring to FIG. 1, in a signal transmission / reception method using a QAM-based FBMC, data is not carried on an odd numbered subcarrier but QAM data is transmitted on an even numbered subcarrier. In addition, as in the case of the FBMC based on the OQAM transmission, each transmission symbol is superimposed with a difference of half of the total subcarrier length. In this case, there is no inter-carrier interference (ICI) on the receiving side, and only inter-symbol interference (ISI) due to symbol overlap exists.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치의 구조도이다.2 is a structural diagram of a signal transmitting apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치는 전력 할당부(110), 전처리부(120), 직렬변환부(130) 및 FBMC송신부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a signal transmitting apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
전력 할당부(110)는 잡음 증폭 현상을 방지할 수 있도록 입력된 신호를 변환한다. 전력 할당부(110)에서 변환된 신호는 하기 수학식과 같다.The
수학식 1에서, 은 전력 할당부(110)에서 변환된 신호이며, 는 전력 할당 행렬이고, 은 입력된 신호이며, 부반송파 이다.In Equation (1) Is a signal converted by the
본 발명의 QAM 기반의 FBMC를 이용한 신호의 송수신은 부반송파간 간섭을 피하기 위해 홀수 번호의 부반송파에는 데이터를 실어 보내지 않고 짝수 번호의 부반송파에만 QAM 데이터를 실어 보내므로, 부반송파 은 짝수 번호만 고려할 수 있다.In order to avoid interference between subcarriers, transmission and reception of signals using QAM-based FBMCs according to the present invention transmit QAM data only on even-numbered subcarriers without transmitting data on odd-numbered subcarriers, Only an even number may be considered.
한편, 본 발명의 QAM 기반의 FBMC 송신에 사용되는 FBMC 송신 행렬에 SVD(Singular Value Decomposition)를 수행하면, 하기 수학식과 같다.Meanwhile, when performing an SVD (Singular Value Decomposition) on the FBMC transmission matrix used in the QAM-based FBMC transmission according to the present invention, the following equation is obtained.
수학식 2에서, 는 FBMC 송신 행렬이며, 는 의 왼쪽 특이 벡터 행렬이고, 는 의 오른쪽 특이 벡터 행렬이며, 는 대각 행렬이고, 및 는 유니터리 행렬이다. FBMC 송신 행렬의 특징에 의해 와 는 동일하고, 의 모든 구성 성분은 양의 실수이다.In Equation (2) Is an FBMC transmission matrix, The Lt; / RTI > is the left singular vector matrix of & The Lt; / RTI > is the right singular vector matrix of & The Diagonal matrix, And The It is a unitary matrix. By the characteristics of the FBMC transmission matrix Wow Lt; / RTI > All of the components are positive real numbers.
한편, 신호대잡음비(SNR)는 하기 수학식과 같다.On the other hand, the signal-to-noise ratio (SNR) is expressed by the following equation.
수학식 3에서, 은 신호대잡음비이며, 은 FBMC 채널 계수이고, 은 대각 행렬 의 구성 성분이며, 은 대각 행렬인 전력 할당 행렬 의 구성 성분이다.In Equation (3) Is the signal-to-noise ratio, Is the FBMC channel coefficient, Diagonal matrix ≪ / RTI > A power allocation matrix < RTI ID = 0.0 > ≪ / RTI >
그러므로, 잡음 증폭을 최소화하기 위해, 하기 수학식을 만족하는 을 구할 수 있다.Therefore, in order to minimize the noise amplification, Can be obtained.
그러므로, 수학식 4에 의해 으로 구할 수 있으며, 전력 할당 행렬는 로 구성된 대각 행렬이다.Therefore, by the formula (4) , And the power allocation matrix The ≪ / RTI >
전력 할당부(110)는 상기의 전력 할당 행렬를 이용하여 신호에 전력 할당을 함으로 FBMC를 이용한 신호 송신 및 수신 과정에서 잡음 증폭 현상을 방지할 수 있게 된다.The
전처리부(120)는 심볼간 간섭(ISI)을 제거하기 위해 전력 할당부(110)에서 변환된 신호에 전처리를 한다. 전처리부(120)에서 변환된 신호는 하기 수학식과 같다.The
수학식 2에서, 은 전처리부(120)에서 변환된 신호이며, 는 의 오른쪽 특이 벡터 행렬이다.In Equation (2) Is a signal converted by the
전처리부(120)는 의 오른쪽 특이 벡터 행렬 를 이용하여 전처리를 함으로, 심볼간 간섭(ISI)을 제거할 수 있게 된다.The
직렬변환부(130)는 전처리부(120)에서 변환된 신호를 FBMC송신부(140)를 통해 송신하기 위해 병렬에서 직렬로 변환한다.The
전처리부(120)에서 변환된 신호는 하기 수학식과 같다.The signal converted by the
한편, 직렬변환부(130)에서 직렬로 변환된 신호는 하기 수학식과 같다.Meanwhile, the serial-converted signal in the
수학식 7에서, 은 직렬로 변환된 신호이며, 은 심볼의 개수이다.In Equation (7) Is a serial-converted signal, Is the number of symbols.
FBMC송신부(140)는 직렬변환부(130)에서 직렬로 변환된 신호를 QAM 기반의 FBMC 를 이용하여 송신한다.The
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 수신 장치의 구조도이다.3 is a structural diagram of a signal receiving apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 수신 장치는 FBMC수신부(210), 병렬변환부(220) 및 후처리부(230)를 포함할 수 있다.3, a signal receiving apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to an exemplary embodiment of the present invention may include an
FBMC수신부(210)는 FBMC송신부(140)에 의해 송신되는 신호를 수신한다. FBMC수신부(210)에서 수신된 신호는 하기 수학식과 같다.The
수학식 2에서, 는 QAM 기반의 FBMC 송신 행렬이며, 은 수신된 신호이다.In Equation (2) Is a QAM-based FBMC transmission matrix, Is a received signal.
병렬변환부(220)는 FBMC수신부(210)에서 수신된 직렬 신호를 병렬로 변환한다. The
FBMC수신부(210)에서 수신된 직렬 신호는 하기 수학식과 같다.The serial signal received by the
한편, 병렬변환부(220)에서 병렬로 변환된 신호는 하기 수학식과 같다. Meanwhile, the signal converted in parallel by the
수학식 10에서, 은 병렬변환부(220)에서 병렬로 변환된 신호이다.In Equation (10) Are parallel-converted signals in the
후처리부(230)에서는 병렬변환부(220)에서 병렬로 변환된 신호에 후처리를 한다. 후처리부(230)에서 변환된 신호는 하기 수학식과 같다.In the
수학식 11에서, 은 후처리부(230)에서 변환된 신호이며, 는 의 왼쪽 특이 벡터 행렬이다.In Equation (11) Is a signal converted by the
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치 및 수신 장치를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a signal transmitting apparatus and a receiving apparatus using an FBMC applied to a MIMO antenna according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 입력된 신호 은 전력 할당부(110)를 거쳐 잡음 증폭이 방지되며, 전처리부(120)를 거쳐 심볼간 간섭이 제거된다. 그리고, 직렬변환부(130)를 통해 직렬로 변환되어 FBMC송신부(140)에 의해 송신된다. 송신된 신호는 FBMC수신부(210)에서 수신되어 병렬변환부(220)에서 다시 병렬로 변환된다. 그 후 후처리부(230)에서의 변환을 통해 원하는 신호를 얻을 수 있게 된다.Referring to FIG. 4, Noise amplification is prevented through the
이와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치 및 수신 장치에 의한 과정은 하기의 수학식과 같다.The process of the signal transmitting apparatus and the receiving apparatus using the FBMC applied to the MIMO antenna according to the preferred embodiment of the present invention is as follows.
수학식 12에서, 은 FBMC송신부(140)와 FBMC수신부(210)의 송수신 과정에서 발생하는 잡음이다. 잡음 은 전력 할당 행렬 에 의해 최소화될 수 있다.In Equation (12) Is a noise generated in the transmitting and receiving processes of the
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a signal transmission method using an FBMC applied to a MIMO antenna according to a preferred embodiment of the present invention, according to time.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법은 전력 할당 단계(S510), 전처리 단계(S520), 직렬 변환 단계(S530) 및 FBMC 송신 단계(S540)를 포함한다.5, a signal transmission method using an FBMC applied to a MIMO antenna according to a preferred embodiment of the present invention includes a power allocating step S510, a preprocessing step S520, a serial converting step S530, (S540).
전력 할당 단계(S510)는 전력 할당부(110)에서 입력된 신호에 전력을 할당하는 단계이다. 전력 할당부(110)는 수학식 1에 의해 입력된 신호가 변환되며, 잡음의 증폭이 방지된다.The power allocating step S510 is a step of allocating power to the signal input from the
전처리 단계(S520)는 전력 할당부(110)에서 변환된 신호의 심볼간 간섭(ISI)을 제거하기 위하여 전처리 변환을 하는 단계이다. 수학식 5에 의해 신호는 변환된다.The preprocessing step S520 is a step of performing a preprocessing conversion to remove inter-symbol interference (ISI) of the signal converted by the
직렬 변환 단계(S530)는 직렬 변환부(130)에서 수학식 6의 병렬 신호를 수학식 7의 직렬 신호로 변환하는 단계이다. The serial conversion step S530 is a step of converting the parallel signal of Equation (6) into the serial signal of Equation (7) in the serialization unit (130).
FBMC 송신 단계(S540)는 FBMC 송신부에서 신호를 송신하는 단계이다. 신호는 QAM 방법으로 송신된다.The FBMC transmitting step (S540) is a step of transmitting a signal by the FBMC transmitting unit. The signal is transmitted in the QAM method.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 수신 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a signal reception method using an FBMC applied to a MIMO antenna according to a preferred embodiment of the present invention, according to time.
도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MIMO 안테나에 적용되는 FBMC를 이용한 신호 수신 방법은 FBMC 수신 단계(S610), 병렬 변환 단계(S620) 및 후처리 단계(S630)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a method of receiving a signal using an FBMC applied to a MIMO antenna according to an exemplary embodiment of the present invention includes an FBMC reception step S610, a parallel conversion step S620, and a post-processing step S630 .
FBMC 수신 단계(S610)는 FBMC 수신부(210)에서 신호를 수신하는 단계이다. 수신된 신호는 수학식 8과 같다.The FBMC receiving step (S610) is a step of receiving a signal from the FBMC receiving unit (210). The received signal is shown in Equation (8).
병렬 변환 단계(S620)는 병렬 변환부(220)에서 수학식 9의 직렬 신호를 수학식 10의 병렬 신호로 변환하는 단계이다.The parallel conversion step S620 is a step of converting the serial signal of Equation (9) into the parallel signal of Equation (10) in the parallel conversion unit (220).
후처리 단계(S630)는 후처리부(230)에서 수학식 11을 이용하여 신호를 변환하는 단계이다.In the post-processing step S630, the
상술한 바와 같이, 본 발명은 FBMC 송신에 사용되는 행렬에 SVD를 수행한 후 얻은 행렬을 이용하여 전력 할당 및 전후처리를 하므로 심볼간 간섭 제거 및 잡음 증폭을 방지한다. 또한, 부반송파들 중 짝수번째와 홀수번째 중 어느 하나에만 데이터를 실어 보내므로, 부반송파들간의 간섭 또한 피할 수 있다. 특히, 본 발명을 이용하면, 필터의 모양을 바꾸지 않으면서 보호 구간 없이 QAM 기반의 FMBC를 MIMO 안테나에 적용 가능하게 된다.As described above, the present invention performs power allocation and post-processing using a matrix obtained after performing SVD on a matrix used for FBMC transmission, thereby preventing intersymbol interference and noise amplification. In addition, since data is transmitted only to either the even-numbered or odd-numbered subcarriers, interference between the subcarriers can also be avoided. In particular, by using the present invention, QAM-based FMBC can be applied to a MIMO antenna without changing the shape of a filter and without a guard interval.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The above-described technical features may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
110: 전력 할당부
120: 전처리부
130: 직렬 변환부
140: FBMC송신부
210: FBMC수신부
220: 병렬 변환부
230: 후처리부110: Power allocation unit
120:
130: serial conversion unit
140: FBMC transmitter
210: FBMC receiver
220: parallel conversion unit
230: Post-
Claims (21)
상기 전처리된 신호를 QAM 기반의 FBMC 송신 행렬을 이용하여 송신하는 FBMC송신부를 포함하되,
상기 전처리부는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치.A preprocessor for performing preprocessing on an input signal; And
And an FBMC transmitter for transmitting the pre-processed signal using a QAM-based FBMC transmission matrix,
Wherein the pre-processing unit performs pre-processing using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix.
상기 입력 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치.The method according to claim 1,
Wherein the input signal uses only one of an odd numbered subcarrier and an even numbered subcarrier.
상기 입력 신호에 전력을 할당하는 전력 할당부를 더 포함하되,
상기 전력 할당부는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 성분을 이용하여 전력을 할당하며,
상기 전처리부는 상기 전력이 할당된 신호에 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a power allocator for allocating power to the input signal,
The power allocator allocates power using a diagonal matrix component generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix,
Wherein the pre-processor performs pre-processing on the signal to which the power is allocated.
상기 전처리된 신호를 직렬로 변환하는 직렬 변환부를 더 포함하되,
상기 FBMC송신부는 상기 직렬로 변환된 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치.The method according to claim 1,
And a serial converter for converting the preprocessed signal into a serial signal,
And the FBMC transmitter transmits the serial-converted signal.
상기 전처리부는 하기 수학식에 의해 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치.
위 수학식에서, 은 전처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 오른쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 입력 신호임.The method according to claim 1,
Wherein the pre-processing unit performs pre-processing according to the following equation.
In the above equation, Is a preprocessed signal, Is the right singular vector matrix of the FBMC transmit matrix, Is an input signal.
상기 전력 할당부는 하기 수학식에 의해 전력을 할당하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치.
위 수학식에서, 은 전력이 할당된 신호이며, 은 입력 신호이고, 은 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 구성 성분임.The method of claim 3,
Wherein the power allocation unit allocates power according to the following equation.
In the above equation, Is a signal to which power is allocated, Is an input signal, Is a component of the diagonal matrix generated by performing the SVD on the FBMC transmission matrix.
상기 수신된 신호에 후처리를 수행하는 후처리부를 포함하되,
상기 후처리부는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 왼쪽 특이 벡터 행렬 U를 이용하여 후처리를 수행하며,
상기 수신된 신호는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리가 수행된 후 수신된 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 장치.An FBMC receiver for receiving a transmitted signal using a QAM-based FBMC transmission matrix; And
And a post-processing unit for post-processing the received signal,
The post-processing unit performs post-processing using the left singular vector matrix U generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix,
Wherein the received signal is received after pre-processing is performed using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix.
상기 송신된 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the transmitted signal uses only one of an odd numbered subcarrier and an even numbered subcarrier.
상기 수신된 신호를 병렬로 변환하는 병렬 변환부를 더 포함하되,
상기 후처리부는 상기 병렬로 변환된 신호에 후처리를 수행하며, 상기 수신된 신호는 직렬로 변환된 후 수신된 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 장치.8. The method of claim 7,
And a parallel conversion unit for converting the received signals into parallel signals,
Wherein the post-processing unit performs post-processing on the parallel-converted signal, and the received signal is converted into a serial signal and then received.
상기 후처리부는 하기 수학식에 의해 후처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 장치.
위 수학식에서, 은 후처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 왼쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 수신된 신호임.8. The method of claim 7,
Wherein the post-processing unit performs post-processing according to the following equation.
In the above equation, Is a post-processed signal, Is the left singular vector matrix of the FBMC transmission matrix, Is the received signal.
(b)상기 전처리된 신호를 QAM 기반의 FBMC 송신 행렬을 이용하여 송신하는 단계를 포함하되,
상기 (b)단계는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법.(a) performing a preprocessing on an input signal; And
(b) transmitting the preprocessed signal using a QAM-based FBMC transmission matrix,
Wherein the pre-processing is performed using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix.
상기 입력 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the input signal uses only one of an odd numbered subcarrier and an even numbered subcarrier.
상기 (a)단계 이전에,
(c)상기 입력 신호에 전력을 할당하는 단계를 더 포함하되,
상기 (c)단계는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 성분을 이용하여 전력을 할당하며,
상기 (a)단계는 상기 전력이 할당된 신호에 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법.12. The method of claim 11,
Before the step (a)
(c) allocating power to the input signal,
In the step (c), power is allocated using a component of a diagonal matrix generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix,
Wherein the step (a) performs pre-processing on the signal to which the power is allocated.
상기(b)단계 이전에,
(d)상기 전처리된 신호를 직렬로 변환하는 단계를 더 포함하되,
상기 (b)단계는 상기 직렬로 변환된 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법.12. The method of claim 11,
Before the step (b)
(d) converting the pre-processed signal to serial,
And the step (b) comprises transmitting the serial-converted signal.
상기 (a)단계는 하기 수학식에 의해 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법.
위 수학식에서, 은 전처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 오른쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 입력 신호임.12. The method of claim 11,
Wherein the pre-processing is performed according to the following equation.
In the above equation, Is a preprocessed signal, Is the right singular vector matrix of the FBMC transmit matrix, Is an input signal.
상기 (c)단계는 하기 수학식에 의해 전력을 할당하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법.
위 수학식에서, 은 전력이 할당된 신호이며, 은 입력 신호이고, 은 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 대각행렬의 구성 성분임.14. The method of claim 13,
Wherein the step (c) allocates the power according to the following equation.
In the above equation, Is a signal to which power is allocated, Is an input signal, Is a component of the diagonal matrix generated by performing the SVD on the FBMC transmission matrix.
(b)상기 수신된 신호에 후처리를 수행하는 단계를 포함하되,
상기 (b)단계는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 왼쪽 특이 벡터 행렬 U를 이용하여 후처리를 수행하며,
상기 수신된 신호는 상기 FBMC 송신 행렬에 SVD를 수행하여 생성된 오른쪽 특이 벡터 행렬 V를 이용하여 전처리가 수행된 후 수신된 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 방법.(a) receiving a transmitted signal using a QAM-based FBMC transmission matrix; And
(b) performing post-processing on the received signal,
In step (b), post-processing is performed using the left singular vector matrix U generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix,
Wherein the received signal is received after pre-processing is performed using the right singular vector matrix V generated by performing SVD on the FBMC transmission matrix.
상기 송신된 신호는 홀수 번호의 부반송파와 짝수 번호의 부반송파 중 어느 하나만을 이용하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 송신 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the transmitted signal uses only one of an odd numbered subcarrier and an even numbered subcarrier.
상기 (b)단계 이전에,
(c)상기 수신된 신호를 병렬로 변환하는 단계를 더 포함하되,
상기 (b)단계는 상기 병렬로 변환된 신호에 후처리를 수행하며, 상기 수신된 신호는 직렬로 변환된 후 수신된 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 방법.18. The method of claim 17,
Before the step (b)
(c) converting the received signal to parallel,
Wherein the step (b) performs a post-process on the parallel-converted signal, and the received signal is converted into a serial signal and then received.
상기 (b)단계는 하기 수학식에 의해 후처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC를 이용한 신호 수신 방법.
위 수학식에서, 은 후처리된 신호이며, 는 FBMC 송신 행렬의 왼쪽 특이 벡터 행렬이고, 은 수신된 신호임.18. The method of claim 17,
Wherein the step (b) performs post-processing according to the following equation.
In the above equation, Is a post-processed signal, Is the left singular vector matrix of the FBMC transmission matrix, Is the received signal.
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A. Pascual-Iserte et al, "On Power Allocation Strategies for Maximum Signal to Noise and Interference Ratio in an OFDM-MIMO System", IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, VOL. 3, NO. 3, MAY 2004(2004.05.)* * |
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