KR20200116803A - Method and Apparatus for Decomposition of Quaternion for Minimizing Zero Crossing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제로 크로싱 최소화를 위하여 쿼터니언을 분해하는 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for disassembling quaternions to minimize zero crossing.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the embodiments of the present invention and does not constitute the prior art.
쿼터니언(Quaternion)은 복소수를 확장한 초 복소수(hyper-complex number)로서, 쿼터니언 q는 qw + iqx + jqy +kqz, 로 표현되며, 이는 실수 부 qw와 허수 부 i, j, k와 같은 4 개의 성분으로 구성된다. 쿼터니언을 이용하면 행렬을 사용하는 것에 비해 공간 상에서의 물체의 회전 표현을 간결하게 할 수 있고, 빠른 계산이 가능하여 컴퓨터 그래픽, 제어이론, 신호처리, 자세제어(attitude control), 물리학, 생물정보학, 분자동역학, 컴퓨터 시뮬레이션, 궤도역학(orbital mechanics) 등에 사용되고 있다.A quaternion is a hyper-complex number that extends a complex number, and a quaternion q is expressed as qw + iqx + jqy +kqz, which is a real part qw and four imaginary parts i, j, k. It consists of ingredients. Using quaternions, compared to using matrices, it is possible to concisely represent the rotation of an object in space, and because it enables fast calculations, computer graphics, control theory, signal processing, attitude control, physics, bioinformatics, It is used in molecular dynamics, computer simulation, orbital mechanics.
최근 통신 시스템의 연구들이 쿼터니언을 이용한 다차원 변조 방식을 이용하여 이중 극화 안테나(Dual Polarized Antenna)로 송신하는 쿼터니온 변조(Quaternion Modulation) 기법들이 위성 통신, 광통신, 그리고 이동 통신 영역 등에서 연구되고 있다. 특히, 이동 통신에서는 쿼터니언 변조 신호를 케일리-딕슨 분해(Caley-Dickson Decomposition) 후 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 안테나를 통하여 송신하는 방법들이 제안되고있다.Recently, researches on communication systems have been studied in satellite communication, optical communication, and mobile communication areas, such as quaternion modulation, which is transmitted with a dual polarized antenna using a multidimensional modulation method using quaternions. In particular, in mobile communication, methods of transmitting a quaternion modulated signal through a multiple input multiple output (MIMO) antenna after Caley-Dickson decomposition have been proposed.
그러나, 이러한 방법은 초 복소수를 2 개의 복소수로 나누어 각각 다른 두 복소수 평면(Complex Plane)에 맵핑(Mapping)한 후 두 개의 다른 편파 안테나(Polarization Antenna)를 이용하여 두 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 심볼들을 송신하는 것 외는 통신 시스템 적용할 경우 어떤 특이한 장점을 갖지 못한다.However, this method divides the super-complex number into two complex numbers and maps them to two different complex planes, and then two QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) symbols using two different polarization antennas. It does not have any peculiar advantages when applied to a communication system other than transmitting signals.
한편, 사물 인터넷 (IoT)단말, 이동 통신 단말, 혹은 위성 통신 장치와 같은 한정적인 전력으로 운용되는 시스템에서는 전력을 가장 많이 소모하는 고출력 전력 증폭기(HPA: High Power Amplifier)의 규격은 선형 동작 점을 결정하는 Back-Off를 기준으로 결정된다. 장착된 HPA 장치는 전송 데이터 양이 적거나 데이터 전송 속도가 느려도 전송 전력에 영향을 미치므로 설계 시점에서 피크 전력 대 평균 전력 비율(PAPR: Peak to Average Power Ratio) 분석이 매우 중요하다. Back-Off 수치가 클수록 선형성이 증가하는 반면에 HPA의 전력 효율은 감소하고, Back-Off 수치가 낮을수록 전력 효율은 증가하나 비선형성이 증가한다. 비선형 특성은 또한 OOB(Out Of Band)의 스퓨리어스 방사(Spurious Emission)을 증가 시켜 전체적인 시스템 성능을 열화 시키므로 단말뿐만 아니라 시스템 측면에서도 중요하다. 4G LTE 와 5G에서 DFT-s-OFDM(Discrete Fourier Transform-spread-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이 사용되는 것은 PAPR 측면에서 Cyclic Prefix(CP) OFDM의 단점을 보완하고 전체 시스템 성능을 향상 시키기 위한 것이다.On the other hand, in a system operated with limited power such as an Internet of Things (IoT) terminal, a mobile communication terminal, or a satellite communication device, the specification of the high power amplifier (HPA), which consumes the most power, has a linear operating point. It is determined based on the back-off that is determined. Since the installed HPA device affects the transmission power even if the amount of transmitted data is small or the data transmission speed is slow, it is very important to analyze the peak to average power ratio (PAPR) at the design time. As the back-off value increases, the linearity increases, while the power efficiency of HPA decreases. As the back-off value decreases, the power efficiency increases but the nonlinearity increases. The nonlinear characteristic is also important not only from the terminal but also from the system side as it increases the spurious emission of OOB (Out Of Band) and deteriorates the overall system performance. The use of DFT-s-OFDM (Discrete Fourier Transform-spread-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) in 4G LTE and 5G is to complement the shortcomings of Cyclic Prefix (CP) OFDM in terms of PAPR and to improve overall system performance.
본 발명은 쿼터니언 공간에서 쿼터니언을 회전시켜 하나의 복소수 평면에 투영하고, 복소수 평면에서 투영된 복소수를 다시 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 소정의 시퀀스를 갖는 복소수 쌍을 계산하는 제로 크로싱 최소화를 위한 쿼터니언 분해 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.The present invention rotates a quaternion in a quaternion space to project it onto a complex number plane, and rotates a complex number projected from the complex number plane again in different directions twice to calculate a pair of complex numbers having a predetermined sequence. The main object is to provide a quaternion decomposition method and an apparatus therefor.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 쿼터니언 분해 장치는 입력 데이터를 획득하는 데이터 수집부; 상기 입력 데이터 중 일부 정보 및 니블 시간(Nibble Time)을 기반으로 쿼터니언(Quaternion) 벡터 및 회전각을 계산하는 쿼터니언 데이터 변환부; 상기 니블 시간에 근거하여 초 복소평면 중 하나의 복소 평면을 선택하고, 선택된 복소 평면에 상기 쿼터니언 벡터() 및 상기 회전각을 기반으로 투영된 제1 복소수()를 계산하는 쿼터니언 회전 처리부; 제1 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1 복소 쌍을 산출하는 제1 평면 복소수 계산부; 제2 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2 복소 쌍을 산출하는 제2 평면 복소수 계산부; 및 상기 제1 복소 쌍 및 상기 제2 복소 쌍 중 적어도 하나를 선택하여 쿼터니언 분해 심볼(, )이 전송되도록 하는 멀티플렉서부를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a quaternion decomposition apparatus for achieving the above object comprises: a data collection unit for obtaining input data; A quaternion data conversion unit that calculates a quaternion vector and a rotation angle based on some information of the input data and a nibble time; Based on the nibble time, one of the super complex planes is selected, and the quaternion vector ( ) And a first complex number projected based on the rotation angle ( ) A quaternion rotation processing unit that calculates; The first complex number based on the first plane rotor ( A first planar complex number calculator configured to calculate a first complex pair by rotating) in different directions; The first complex number ( A second planar complex number calculating unit for calculating a second complex pair by rotating) in different directions; And a quaternion decomposition symbol by selecting at least one of the first complex pair and the second complex pair ( , ) May include a multiplexer to be transmitted.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 쿼터니언 분해 방법은 입력 데이터를 획득하는 데이터 수집 단계; 상기 입력 데이터 중 일부 정보 및 니블 시간(Nibble Time)을 기반으로 쿼터니언 벡터 및 회전각을 계산하는 쿼터니언 데이터 변환 단계; 상기 니블 시간에 근거하여 초 복소평면 중 하나의 복소 평면을 선택하고, 선택된 복소 평면에 상기 쿼터니언 벡터() 및 상기 회전각을 기반으로 투영된 제1 복소수()를 계산하는 쿼터니언 회전 처리 단계; 제1 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1 복소 쌍을 산출하는 제1 평면 복소수 계산 단계; 제2 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2 복소 쌍을 산출하는 제2 평면 복소수 계산 단계; 및 상기 제1 복소 쌍 및 상기 제2 복소 쌍 중 적어도 하나를 선택하여 쿼터니언 분해 심볼(, )이 전송되도록 하는 멀티플렉서 처리 단계를 포함할 수 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, a quaternion decomposition method for achieving the above object includes a data collection step of obtaining input data; A quaternion data conversion step of calculating a quaternion vector and a rotation angle based on some information of the input data and a nibble time; Based on the nibble time, one of the super complex planes is selected, and the quaternion vector ( ) And a first complex number projected based on the rotation angle ( A quaternion rotation processing step of calculating ); The first complex number based on the first plane rotor ( A first plane complex number calculation step of calculating a first complex pair by rotating) in different directions; The first complex number ( A second plane complex number calculation step of calculating a second complex pair by rotating) in different directions; And a quaternion decomposition symbol by selecting at least one of the first complex pair and the second complex pair ( , ) May include a multiplexer processing step to be transmitted.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 쿼터니언 공간에서 쿼터니언을 회전시켜 하나의 복소수 평면(complex plane)에 투영(Projection)하고, 복소수 평면에서 투영된 복소수를 다시 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 소정의 시퀀스를 갖는 복소수 쌍을 계산함으로써, Zero Crossing(영점 통과)을 제한하여 단말기(미도시)의 주요한 성능 지표인 피크 전력 대 평균 전력 비율(PAPR: Peak to Average Power Ratio)를 줄여 배터리 사용 시간을 연장할 수 있는 효과가 있다. As described above, in the present invention, the quaternion is rotated in the quaternion space to be projected onto one complex plane, and the complex number projected from the complex number plane is rotated twice in different directions to perform predetermined By calculating complex pairs having a sequence, zero crossing is restricted to reduce the peak to average power ratio (PAPR), which is a major performance indicator of a terminal (not shown), thereby extending battery usage time. There is an effect that can be done.
또한, 본 발명은 쿼터니언 분할 방식을 있고 기존의 다양한 PAPR 저감 방법과 같이 병행하여 사용할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of having a quaternion partitioning method and being able to be used in parallel like various existing PAPR reduction methods.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 분해장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 분해 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 분해에 따른 복조 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 회전자를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3 차원 쿼터니언 공간을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 벡터를 기반으로 두 복소수 쌍이 형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 동일한 투영점에서 서로 다른 순서의 복소수 쌍을 생성하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2X2 MIMO 다이버시티 안테나의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 8위상 편이 방식에 적용된 쿼터니언 분해장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 DFT-S-OFDM에 적용된 쿼터니언 분해장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 실시예에 따른 QDMZC 와 QPSK의 위상 공간에서의 성상도 및 궤적도를 나타낸 도면이다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 실시예에 따른 PAPR 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically showing a quaternion disassembly device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a quaternion decomposition method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a demodulation operation according to quaternion decomposition according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a quaternion rotor according to an embodiment of the present invention.
5 shows a three-dimensional quaternion space according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining that two complex number pairs are formed based on a quaternion vector according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an operation of generating pairs of complex numbers in different orders from the same projection point according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary diagram showing the configuration of a 2X2 MIMO diversity antenna according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram schematically showing a quaternion decomposition apparatus applied to an 8-phase shift method according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram schematically showing a quaternion decomposition apparatus applied to a DFT-S-OFDM according to an embodiment of the present invention.
11A and 11B are diagrams showing a constellation diagram and a trajectory diagram in a phase space of QDMZC and QPSK according to an embodiment of the present invention.
12A and 12B are diagrams showing results of a PAPR simulation according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 제로 크로싱 최소화를 위한 쿼터니언 분해 방법 및 그를 위한 장치에 대해 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, a preferred embodiment of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited thereto or is not limited thereto, and may be modified and variously implemented by a person skilled in the art. Hereinafter, a quaternion decomposition method for minimizing zero crossing proposed in the present invention and an apparatus therefor will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명은 쿼터니언 공간에서 쿼터니언을 회전시켜 하나의 복소수 평면(complex plane)에 투영(Projection)하고, 복소수 평면에서 투영된 복소수를 다시 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 소정의 시퀀스를 갖는 복소수 쌍을 계산한다. 여기서, 두 번의 회전은 두 복소수(두 QPSK 심볼)가 이 시퀀스 동안은 Zero Crossing(영점 통과)을 제한하여 단말기(미도시)의 주요한 성능 지표인 피크 전력 대 평균 전력 비율(PAPR: Peak to Average Power Ratio)를 줄여 배터리 사용 시간을 연장할 수 있도록 한다.In the present invention, a quaternion is rotated in a quaternion space to project a complex number onto a complex plane, and a complex number projected from the complex number plane is rotated twice in different directions to form a complex number pair having a predetermined sequence. Calculate. Here, two rotations limit the zero crossing (passing through zero) during this sequence by two complex numbers (two QPSK symbols), and the peak to average power ratio (PAPR), which is the main performance indicator of the terminal (not shown). Ratio) to extend the battery usage time.
또한, 본 발명은 쿼터니언 회전을 이용함에 따라 여러 형태의 변조 성상도 (Constellation)의 확장을 고려할 수 있다. 예를 들어, 각 복소 평면은 회전에 따라 하나는 8 개의 QPSK 심볼, 다른 하나는 45도 회전한 8 개의 QPSK 심볼 형태로 구성할 경우 2 개의 8PSK 심볼(위성 통신에서는 4D TCM 8PSK, 및 8PSK가 표준 변조 방식으로 포함)로 구성이 가능하다. 또한, MIMO (Multiple Input Multiple Output) 안테나를 사용할 경우에는 입력 정보의 구성에 따라 다이버시티 안테나(Diversity Antenna)를 이용한 QPSK 변조, 혹은 8PSK 변조를 통하여 16 개의 심볼을 구별할 수 있다. DFT-s-OFDM의 경우 입력 정보의 구성에 따라 다른 부 반송파 (Sub Carrier)를 사용하여 16 개의 심볼을 구별할 수 있다. 따라서, 본 발명은 현재 표준이 정한 변조 방식들(4G, 5G, WiFi, 위성 통신 등)로 사용이 가능하며 동시에 낮은 PAPR을 제공함으로서 배터리 사용 시간을 연장 시킬 수 있고 기존의 다양한 PAPR 저감 방법과 같이 병행하여 사용할 수 있는 것이 특징이다.In addition, the present invention may consider expansion of various types of modulation constellations by using quaternion rotation. For example, when each complex plane is configured in the form of 8 QPSK symbols, one rotated by 8 QPSK symbols and the other rotated by 45 degrees, 2 8PSK symbols (4D TCM 8PSK and 8PSK are standard for satellite communication). It can be configured as a modulation method). In addition, when a MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna is used, 16 symbols may be distinguished through QPSK modulation using a diversity antenna or 8PSK modulation according to a configuration of input information. In the case of DFT-s-OFDM, 16 symbols can be distinguished using different sub-carriers according to the configuration of the input information. Therefore, the present invention can be used in modulation methods (4G, 5G, WiFi, satellite communication, etc.) set by the current standard, and at the same time, by providing a low PAPR, it is possible to extend the battery use time and, like various conventional PAPR reduction methods It can be used in parallel.
또한, 본 발명은 종래의 케일리-딕슨 분해와는 달리 어떤 시퀀스를 갖는 두 복소수로 분해되고 이 시퀀스 동안은 Zero Crossing(영점 통과)이 제한되는 새로운 쿼터니언 분해 방식이며, 안테나 Diversity를 이용한 QPSK 변조, 혹은 8PSK 변조를 통하여 16 개의 심볼을 구별할 수 있다. 이는 기존 3G CDMA의 표준 변조 방식인 OCQPSK(직교확산 변조)와 비교 시 PAPR 측면에서 동등한 성능을 보인다. 그러나, PAPR 효용성 측면에서 OCQPSK는 하나의 동일한 QPSK 데이터를 칩 레벨로 확장한 후 두 QPSK 칩 심볼간의 Zero Crossing(영점 통과)을 최소화하였다. 이에 비해, 본 발명의 QDMZC(Quaternion Decomposition Minimizing Zero Crossing) 방식은 bit 레벨의 두 QPSK 심볼 간 또는 8PSK 심볼간의 Zero Crossing(영점 통과)을 최소화한 점이 OCQPSK 방식과 다르고, 같은 성상점 (Constellation Point)이라고 하더라도 각 복소수의 다른 회전 시퀀스가 별도의 QPSK 심볼을 의미하는 점에서 OCQPSK 방식과 다르다. 또한, 본 발명은 복조에 필요한 정보를 MIMO 시스템의 알라무티 코드(Alamouti Code)에 삽입하여 전송되도록 하는 점에서 차이점이 존재한다. In addition, the present invention is a new quaternion decomposition method in which two complex numbers having a certain sequence are decomposed and zero crossing is limited during this sequence, unlike the conventional Kayley-Dixon decomposition, QPSK modulation using antenna diversity, or 16 symbols can be distinguished through 8PSK modulation. Compared to OCQPSK (orthogonal spread modulation), which is the standard modulation method of conventional 3G CDMA, it shows equivalent performance in terms of PAPR. However, in terms of PAPR effectiveness, OCQPSK minimizes zero crossing between two QPSK chip symbols after extending one and the same QPSK data to the chip level. In contrast, the QDMZC (Quaternion Decomposition Minimizing Zero Crossing) method of the present invention is different from the OCQPSK method in that it minimizes zero crossing (zero point passing) between two bit-level QPSK symbols or 8PSK symbols, and is called the same constellation point. Even so, it is different from the OCQPSK method in that different rotation sequences of each complex number mean separate QPSK symbols. In addition, the present invention has a difference in that information required for demodulation is inserted into an Alamouti Code of a MIMO system and transmitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 분해장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically showing a quaternion disassembly device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 쿼터니언 분해장치(10)는 데이터 수집부(100), 쿼터니언 데이터 변환부(200), 쿼터니언 회전 처리부(300), 제1 평면 복소수 계산부(400), 제2 평면 복소수 계산부(500), 멀티플렉서부(600) 및 출력부(700)를 포함한다. 도 1의 쿼터니언 분해장치(10)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 쿼터니언 분해장치(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. The
쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터를 쿼터니언으로 변환하고, 쿼터니언 공간에서 쿼터니언을 회전시켜 하나의 복소수 평면에 투영하고, 복소수 평면에서 투영된 복소수를 다시 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 소정의 시퀀스를 갖는 복소수 쌍을 계산하는 동작을 수행한다. The
데이터 수집부(100)는 입력 데이터를 획득하고, 획득된 입력 데이터를 쿼터니언 데이터 변환부(200)로 전달한다. 데이터 수집부(100)는 4 비트(Bit)의 입력 데이터를 획득하는 것이 바람직하다. 여기서, 입력 데이터는 (b0, b1, b2, b3)로 구성된 4 비트 데이터일 수 있으며, 각각의 비트 정보는 1 또는 -1로 구성될 수 있다. 데이터 수집부(100)는 외부 서버 또는 단말기로부터 입력 데이터를 수신할 수 있다. The
쿼터니언 데이터 변환부(200)는 데이터 수집부(100)로부터 입력 데이터를 획득하고, 입력 데이터를 이용하여 일부 정보를 이용하여 쿼터니언(Quaternion) 벡터 및 회전각을 계산하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 쿼터니언 데이터 변환부(200)는 입력 데이터 중 일부 정보 및 입력 데이터의 시간 인덱스 기반의 니블 시간(Nibble Time)을 기반으로 쿼터니언 벡터 및 회전각을 계산한다. The quaternion
본 실시예에 따른 쿼터니언 데이터 변환부(200)는 쿼터니언 벡터 변환부(210), 회전각 계산부(220) 및 니블 시간 선택부(230)를 포함한다. 이하, 쿼터니언 데이터 변환부(200)에 포함된 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다. The quaternion
쿼터니언 벡터 변환부(210)는 실수부의 값을 0으로 설정하고, 입력 데이터 중 세 개의 비트정보를 허수부의 값으로 설정하여 쿼터니언 벡터()를 생성한다. 쿼터니언 벡터 변환부(210)는 입력 데이터에 포함된 3 비트 정보(b1, b2, b3)를 이용하여 쿼터니언 벡터()를 생성한다. The quaternion
쿼터니언 벡터 변환부(210)는 [수학식 1]을 이용하여 쿼터니언 벡터()를 생성할 수 있다. The quaternion
(: 쿼터니언 벡터, b1, b2, b3: 입력 데이터에 포함된 3 비트 정보)( : Quaternion vector, b 1 , b 2 , b 3 : 3-bit information included in input data)
회전각 계산부(220)는 입력 데이터 중 일부 정보와 니블 시간 선택부(230)에서 선택된 니블 시간을 이용하여 복소 평면을 선택하기 위한 회전각()을 계산한다. 구체적으로, 회전각 계산부(220)는 두 개의 연속된 복소수를 생성한다고 할 때 입력 데이터 중 두 개의 비트정보(b1, b3)를 곱한 값(R)과 니블 시간이 짝수 니블 시간 또는 홀수 니블 시간인지 여부에 따라 회전각을 계산한다. 회전각 계산부(220)는 [수학식 2]를 이용하여 회전각을 계산할 수 있다. The rotation
(: 회전각, b1, b3: 입력 데이터에 포함된 2 비트 정보, R: b1b3)( : Rotation angle, b 1 , b 3 : 2-bit information included in the input data, R: b 1 b 3 )
예를 들어, 회전각 계산부(220)는 입력 데이터가 짝수 니블 시간에 획득되고, 두 개의 비트정보(b1, b3)를 곱한 값이 0을 초과하는 경우 회전각을 로 계산하고, 입력 데이터가 짝수 니블 시간에 획득되고, 두 개의 비트정보(b1, b3)를 곱한 값이 0 미만인 경우 회전각을 로 계산할 수 있다. 또한, 회전각 계산부(220)는 입력 데이터가 홀수 니블 시간에 획득되고, 두 개의 비트정보(b1, b3)를 곱한 값이 0을 초과하는 경우 회전각을 로 계산하고, 입력 데이터가 홀수 니블 시간에 획득되고, 두 개의 비트정보(b1, b3)를 곱한 값이 0 미만인 경우 회전각을 로 계산할 수 있다.For example, the rotation
니블 시간 선택부(230)는 입력 데이터에 대한 시간 인덱스를 기반으로 니블 시간을 결정한다. 니블 시간 선택부(230)는 입력 데이터가 획득된 시간 인덱스를 확인하고, 확인된 시간 인덱스를 니블 시간으로 정의한다. 여기서, 니블 시간은 4 비트 단위 시간인 것이 바람직하다. 예를 들어, 니블 시간 선택부(230)는 k = 0, 1, 2, 3, … 로 표현된 입력 데이터의 시간 인덱스를 짝수 니블 시간 (k=0,2,4…) 및 홀수 니블 시간 (k=1,3,5 … )으로 분류하고, 입력 데이터가 획득된 시간에 대해 짝수 니블 시간 및 홀수 니블 시간 중 하나를 선택한다. The
쿼터니언 회전 처리부(300)는 니블 시간에 근거하여 초 복소평면 중 하나의 복소 평면을 선택하고, 선택된 복소 평면에 회전각을 기반으로 쿼터니언 벡터()를 투영시켜 제1 복소수()를 계산한다. The quaternion
쿼터니언 회전 처리부(300)는 j 축 회전자, k 축 회전자, i축 회전자 중 하나의 회전자를 통해 기준으로 쿼터니언 벡터()를 회전시켜 제1 복소수()를 계산한다. 쿼터니언 회전 처리부(300)는 [수학식 3] 내지 [수학식 5] 각각에 의해 정의된 j 축 회전자, k 축 회전자, i축 회전자 중 하나의 회전자를 이용하여 제1 복소수()를 계산한다. 본 실시예에 따른 쿼터니언 회전 처리부(300)는 j 축 회전자를 이용하여 제1 복소수()를 계산한다.The quaternion
(: j 축 회전자, : 회전각)( : j-axis rotor, : Rotation angle)
(: k 축 회전자, : 회전각)( : k-axis rotor, : Rotation angle)
(: i 축 회전자, : 회전각)( : i-axis rotor, : Rotation angle)
쿼터니언 회전 처리부(300)는 j 축 회전자를 이용하여 제1 복소수()를 계산하고, 짝수 니블 시간 또는 홀수 니블 시간인지 여부에 따라 서로 다른 평면으로 투영하는 것이 바람직하다. 쿼터니언 회전 처리부(300)는 [수학식 6]을 이용하여 제1 복소수()를 계산할 수 있다. The quaternion
(: 제1 복소수, : j 축 회전자, : 의 켤레 복소수)( : First complex number, : j-axis rotor, : Complex conjugate of
쿼터니언 회전 처리부(300)는 짝수 니블 시간에 해당하는 경우 쿼터니언 벡터()를 제1 평면(I-J Plane)으로 투영하여 제1 복소수()를 계산하며, 제1 평면(I-J Plane)으로 투영된 제1 복소수()는 제1 평면 복소수()으로 정의될 수 있다. 즉, 쿼터니언 회전 처리부(300)는 짝수 니블 시간에 해당하는 경우 쿼터니언 벡터()를 제1 평면(I-J Plane)으로 투영시킨 제1 평면 복소수() 을 출력한다. When the quaternion
한편, 쿼터니언 회전 처리부(300)는 홀수 니블 시간에 해당하는 경우 쿼터니언 벡터()를 제2 평면(K-J Plane)으로 투영하여 제1 복소수()를 계산하며, 제2 평면(K-J Plane)으로 투영된 제1 복소수()는 제2 평면 복소수()으로 정의될 수 있다. 즉, 쿼터니언 회전 처리부(300)는 홀수 니블 시간에 해당하는 경우 쿼터니언 벡터()를 제2 평면(K-J Plane)으로 투영시킨 제2 평면 복소수()을 출력한다.Meanwhile, when the quaternion
제1 평면 복소수 계산부(400)는 제1 축 회전자를 기준으로 복소수를 회전시키는 적어도 두 개의 제1 축 회전부(410, 420)를 포함한다. The first planar complex
제1 평면 복소수 계산부(400)는 적어도 두 개의 제1 축 회전부(410, 420) 각각을 통해 제1 축 회전자를 기준으로 제1 평면 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1-1 평면 복소수() 및 제1-2 평면 복소수()를 포함하는 제1 복소 쌍(, )을 계산한다. 여기서, 제1 축 회전자는 K 축 회전자를 의미하며, K 축 회전자는 [수학식 4]에 의해 정의된다. The first planar complex
제1 평면 복소수 계산부(400)는 적어도 두 개의 제1 축 회전부(410, 420)를 이용하여 제1 평면 복소수()를 각각 다른 방향으로 두 번 회전시켜 제1 복소 쌍(, )을 계산하며, 제1 복소 쌍(, )은 [수학식 7] 및 [수학식 8]을 통해 계산될 수 있다. [수학식 7] 및 [수학식 8]에 포함된 제1 축 회전자 각각은 서로 다른 방향을 갖는다. The first planar complex
(: 제1 복소 쌍 중 제1-1 평면 복소수, : 제1 평면 복소수, : 제1 축 회전자, : 제1 축 회전자의 켤레 복소수)( : The 1-1 plane complex number of the first complex pair, : First plane complex number, : 1st shaft rotor, : Complex conjugate of the first axis rotor)
(: 제1 복소 쌍 중 제1-2 평면 복소수, : 제1 평면 복소수, : 제1 축 회전자, : 제1 축 회전자의 켤레 복소수)( : 1-2 plane complex number of the first complex pair, : First plane complex number, : 1st shaft rotor, : Complex conjugate of the first axis rotor)
제1 평면 복소수 계산부(400)는 계산된 제1 복소 쌍(, )을 멀티플렉서부(600)로 전달한다. The first planar complex
제2 평면 복소수 계산부(500)는 제2 축 회전자를 기준으로 복소수를 회전시키는 적어도 두 개의 제2 축 회전부(510, 520)를 포함한다. The second planar complex
제2 평면 복소수 계산부(500)는 적어도 두 개의 제2 축 회전부(510, 520) 각각을 통해 제2 축 회전자를 기준으로 제2 평면 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2-1 평면 복소수() 및 제2-2 평면 복소수()를 포함하는 제2 복소 쌍(, )을 계산한다. 여기서, 제2 축 회전자는 I 축 회전자를 의미하며, I 축 회전자는 [수학식 5]에 의해 정의된다. The second planar complex
제2 평면 복소수 계산부(500)는 적어도 두 개의 제2 축 회전부(510, 520)를 이용하여 제1 평면 복소수()를 각각 다른 방향으로 두 번 회전시켜 제2 복소 쌍(, )을 계산하며, 제2 복소 쌍(, )은 [수학식 9] 및 [수학식 10]을 통해 계산될 수 있다. [수학식 9] 및 [수학식 10]에 포함된 제2 축 회전자 각각은 서로 다른 방향을 갖는다. The second planar complex
(: 제2 복소 쌍 중 제2-1 평면 복소수, : 제2 평면 복소수, : 제2 축 회전자, : 제2 축 회전자의 켤레 복소수)( : 2-1 plane complex number of the second complex pair, : Second plane complex number, : 2nd shaft rotor, : Complex conjugate of the 2nd axis rotor)
(: 제2 복소 쌍 중 제2-2 평면 복소수, : 제2 평면 복소수, : 제2 축 회전자, : 제2 축 회전자의 켤레 복소수)( : 2-2 plane complex number of the second complex pair, : Second plane complex number, : 2nd shaft rotor, : Complex conjugate of the 2nd axis rotor)
제2 평면 복소수 계산부(500)는 계산된 제2 복소 쌍(, )을 멀티플렉서부(600)로 전달한다. The second planar complex
멀티플렉서부(600)는 니블 시간에 근거하여 제1 복소 쌍(, ) 및 제2 복소 쌍(, ) 중 적어도 하나를 선택하여 소정의 시퀀스를 갖는 쿼터니언 분해 심볼(, )을 출력부(700)로 전달한다. 여기서, 쿼터니언 분해 심볼(, )은 쿼터니언 심볼을 두 개의 복소수 쌍으로 분해한 QDMZC(Quaternion Decomposition Minimizing Zero Crossing) 심볼을 의미하며, 쿼터니언 분해 심볼에 포함된 및 은 소정의 시퀀스(순서)를 갖는다. 즉, 쿼터니언 분해 심볼(, )와 쿼터니언 분해 심볼(, )은 서로 다른 데이터를 의미한다.The
출력부(700)는 멀티플렉서부(600)로부터 쿼터니언 분해 심볼(, )을 획득하고, 쿼터니언 분해 심볼(, )을 출력한다. The
도 1에서 출력부(700)는 다이버시티 안테나부인 것으로 나타내고 있으나 이는 일 실시예에 따른 것으로서, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 출력부(700)는 도 8과 같은 다이버시티 안테나부로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도 9의 8PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식 기반의 위상 편이 변조 변환부(900) 또는 도 10의 DFT-S-OFDM(DFT spread OFDM) 시스템(1000)으로 구현될 수도 있다. In FIG. 1, the
표 1 및 표 2는 입력 데이터 중 3 개의 비트(b1, b2, b3)와 [수학식 2]의 회전각에 대한 부호 R의 조합을 나타낸다. 입력 데이터에 포함된 비트 중 b0는 MIMO 안테나 Diversity를 위한 복소수 배열 구성을 결정한다. 즉, 비트 b0의 정보를 MIMO 시스템의 알라무티 코드에 삽입하여 전송되도록 한다.Tables 1 and 2 show the combination of three bits (b 1 , b 2 , b 3 ) of input data and the sign R for the rotation angle of [Equation 2]. Among the bits included in the input data, b 0 determines a complex array configuration for MIMO antenna diversity. That is, the information of bit b 0 is inserted into the Alamouti code of the MIMO system and transmitted.
표 1은 짝수 니블 시간에 [수학식 7] 및 [수학식 8]을 통하여 계산된 결과(제1 복소 쌍(, ))를 보여준다. 즉, 1st Sequence 는 이며 2nd Sequence는 이다. In-Phase는 동위상, Q-Phase는 직교 위상을 나타낸다.Table 1 shows the results calculated through [Equation 7] and [Equation 8] at the even nibble time (the first complex pair ( , )). That is, 1 st Sequence is And the 2nd Sequence is to be. In-Phase represents in-phase and Q-Phase represents orthogonal phase.
표 2는 홀수 니블 시간에 [수학식 9] 및 [수학식 10]을 통하여 계산된 결과(제2 복소 쌍(, ))를 보여준다. 즉, 1st Sequence 는 이며 2nd Sequence는 이다. In-Phase는 동위상, Q-Phase는 직교 위상을 나타낸다. Table 2 shows the results calculated through [Equation 9] and [Equation 10] at odd nibble times (the second complex pair ( , )). That is, 1 st Sequence is And the 2nd Sequence is to be. In-Phase represents in-phase and Q-Phase represents orthogonal phase.
표 1과 표 2의 각각의 복소수 시퀀스는 첫 번째 복소수와 두 번째 복소수들의 시퀀스의 변화는 다른 쿼터니언에 대응되어 16 개의 QPSK 심볼들로 구분되는 것을 보여 준다. 또한, 16 가지 경우의 수 모두 QDMZC 분해를 통하여 2개의 QPSK 심볼 시퀀스 동안 Zero Crossing(영점 통과)을 제한하여 단말기의 주요한 성능 지표인 피크 전력 대비 평균 전력 비율(PAPR)을 줄여 배터리 사용 시간을 연장시킬 수 있게 된다.Each of the complex number sequences in Tables 1 and 2 shows that the change in the sequence of the first complex number and the second complex number corresponds to different quaternions and is divided into 16 QPSK symbols. In addition, by limiting Zero Crossing (Zero Passing) during two QPSK symbol sequences through QDMZC decomposition in all 16 cases, it reduces the peak power-to-average power ratio (PAPR), which is the main performance indicator of the terminal, to extend the battery use time. You will be able to.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 분해 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a quaternion decomposition method according to an embodiment of the present invention.
쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터를 획득한다(S210). 여기서, 입력 데이터는 (b0, b1, b2, b3)로 구성된 4 비트 데이터일 수 있으며, 각각의 비트 정보는 1 또는 -1로 구성될 수 있다. The
쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터를 이용하여 쿼터니언 벡터()를 생성한다(S220). 쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터에 포함된 3 비트 정보(b1, b2, b3)를 이용하여 쿼터니언 벡터()를 생성한다.The
쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터를 획득한 니블 시간대를 확인하고(S230), 입력 데이터 중 일부 정보와 니블 시간대를 기반으로 복소수 평면을 회전시킬 회전각(*?*φ)을 계산한다(S240). 구체적으로, 쿼터니언 분해장치(10)는 두 개의 연속된 복소수를 생성한다고 할 때 입력 데이터 중 두 개의 비트정보(b1, b3)를 곱한 값과 니블 시간이 짝수 니블 시간 또는 홀수 니블 시간인지 여부에 따라 회전각을 계산한다.The
쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터를 획득한 니블 시간대를 확인하고(S230), 입력 데이터 중 일부 정보와 니블 시간대를 기반으로 복소수 평면을 회전시킬 회전각()을 계산한다(S240). 구체적으로, 쿼터니언 분해장치(10)는 두 개의 연속된 복소수를 생성한다고 할 때 입력 데이터 중 두 개의 비트정보(b1, b3)를 곱한 값과 니블 시간이 짝수 니블 시간 또는 홀수 니블 시간인지 여부에 따라 회전각을 계산한다.The
쿼터니언 분해장치(10)는 쿼터니언 벡터()와 계산된 회전각()을 이용하여 회전시킬 복소 평면을 선택하고, 선택된 복소 평면에 쿼터니언 벡터()를 투영시킨다(S250). 쿼터니언 분해장치(10)는 니블 시간에 근거하여 초 복소평면 중 하나의 복소 평면을 선택하고, 선택된 복소 평면에 회전각을 기반으로 쿼터니언 벡터()를 투영시켜 제1 복소수()를 계산한다.The
쿼터니언 분해장치(10)는 j 축 회전자를 이용하여 제1 복소수()를 계산하고, 짝수 니블 시간 또는 홀수 니블 시간인지 여부에 따라 서로 다른 평면으로 투영한다. 쿼터니언 분해장치(10)는 짝수 니블 시간에 해당하는 경우 쿼터니언 벡터()를 제1 평면(I-J Plane)으로 투영시킨 제1 평면 복소수()를 출력하고, 홀수 니블 시간에 해당하는 경우 쿼터니언 벡터()를 제2 평면(K-J Plane)으로 투영시킨 제2 평면 복소수()를 출력한다.The
짝수 니블 시간인 경우(S260), 쿼터니언 분해장치(10)는 적어도 두 개의 제1 축 회전부 각각을 통해 K 축 회전자를 기준으로 제1 평면 복소수()을 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1-1 평면 복소수() 및 제1-2 평면 복소수()를 포함하는 제1 복소 쌍(, )을 계산한다(S270, S272).In the case of an even number of nibble times (S260), the
한편, 홀수 니블 시간인 경우(S260), 쿼터니언 분해장치(10)는 적어도 두 개의 제2 축 회전부 각각을 통해 I 축 회전자를 기준으로 제2 평면 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2-1 평면 복소수() 및 제2-2 평면 복소수()를 포함하는 제2 복소 쌍(, )을 계산한다(S280, S282).On the other hand, in the case of an odd nibble time (S260), the
쿼터니언 분해장치(10)는 제1 복소 쌍(, ) 및 제2 복소 쌍 (, ) 중 적어도 하나를 선택하여 쿼터니언 분해 심볼(, )을 출력부를 통해 출력되도록 한다(S290).The
도 2에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 2에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 2는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 2, it is described that each step is sequentially executed, but is not limited thereto. In other words, since it is possible to change and execute the steps illustrated in FIG. 2 or execute one or more steps in parallel, FIG. 2 is not limited to a time-series order.
도 2에 기재된 본 실시예에 따른 쿼터니언 분해 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 쿼터니언 분해 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.The quaternion decomposition method according to this embodiment illustrated in FIG. 2 may be implemented as an application (or program) and recorded on a recording medium that can be read by a terminal device (or computer). The application (or program) for implementing the quaternion decomposition method according to the present embodiment is recorded, and the recording medium that can be read by the terminal device (or computer) is any type of recording device that stores data that can be read by the computing system or Includes the medium.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 분해에 따른 복조 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a demodulation operation according to quaternion decomposition according to an embodiment of the present invention.
도 3은 쿼터니언 분해 방법에 의해 변조된 전송 신호를 기반으로 쿼터니언 벡터를 추정하는 복조 동작에 대해 설명하도록 한다. 여기서, 복조 동작은 도 8의 MIMO 시스템을 예로 들어 설명하도록 한다. 3 illustrates a demodulation operation for estimating a quaternion vector based on a transmission signal modulated by a quaternion decomposition method. Here, the demodulation operation will be described by taking the MIMO system of FIG. 8 as an example.
수신 장치는 동기화된 내부 클락이나 파일롯 신호를 통하여, 니블 시간대를 확인한다(S310). 수신 장치는 짝수 QDMZC 심볼 시간대와 홀수 QDMZC 심볼 시간대를 확인한다. The receiving device checks the nibble time zone through the synchronized internal clock or pilot signal (S310). The receiving device checks the even QDMZC symbol time zone and the odd QDMZC symbol time zone.
이후, 수신 장치는 b0를 추정한다(S320).Thereafter, the receiving device estimates b 0 (S320).
도 8을 기반으로, RX1과 RX2의 채널 파라미터를 , 로 정의한다. RX1과 RX2는 수신 안테나 1 과 2로 정의한다.8, the channel parameters of RX 1 and RX 2 , Is defined as RX 1 and RX 2 are defined as receiving
수신 장치에서 수신된 첫 번째 수신 신호를 , 노이즈 성분을 로 정의하고, 두 번째 수신 신호를 , 노이즈 성분을 로 정의한다. The first received signal received from the receiving device , The noise component And the second received signal , The noise component Is defined as
MIMO 시스템의 알라무티 코드에 비트 정보 (b0)를 삽입 했을때, 첫 번째 안테나 송신 심볼을 그리고 두 번째 안테나 송신 심볼을 로 정하면, 잡음을 고려 안 할 때 RX1의 첫 번째 수신 신호를 및 RX2의 첫 번째 수신 신호를 로 가정할 수 있다. When the bit information (b 0 ) is inserted in the Alamouti code of the MIMO system, the first antenna transmission symbol is And the second antenna transmit symbol If it is set to, the first received signal of RX 1 is And the first received signal of RX 2 Can be assumed.
또한, 잡음을 고려 안 할 때 RX1의 두 번째 수신 신호를 및 RX2의 두 번째 수신 신호를 로 가정 할 수 있다. 이를 안테나 별 수신 신호 모델로 표현하면 수신 장치에서 첫 번째 수신 신호를 로 두 번째 수신 신호는 로 표현 할 수 있다.Also, when noise is not considered, the second received signal of RX 1 is And the second received signal of RX 2 Can be assumed If this is expressed as a received signal model for each antenna, the first received signal is The second received signal is It can be expressed as
수신 장치는 안테나(TX1)의 첫 번째 수신 심볼()과 안테나(TX2)의 두 번째 수신 심볼 ()복소수 곱셈을 하면 [수학식 11]과 같이 b0의 부호를 추정할 수 있다. 또한 수신 장치는 안테나(TX1)의 두 번째 수신 심볼()과 안테나(TX2)의 첫 번째 수신 심볼 () 복소수 곱셈을 하면 - b0의 부호를 추정할 수 있다. sgn 함수는 부호 함수이다.The receiving device is the first receiving symbol of the antenna (TX 1 ) ( ) And the second received symbol of the antenna (TX 2 ) ( ) By performing complex multiplication, the sign of b 0 can be estimated as shown in [Equation 11]. In addition, the reception apparatus receives the second symbol of the antenna (TX 1) ( ) And the first received symbol of the antenna (TX 2 ) ( ) By multiplying a complex number, the sign of-b 0 can be estimated. The sgn function is a sign function.
수신 장치는 수신된 쿼터니언 분해 심볼(, )을 추정한다(S330).The receiving device is the received quaternion decomposition symbol ( , ) Is estimated (S330).
채널 파라미터는 [수학식 12]과 같이 정의할 수 있다. Channel parameters can be defined as in [Equation 12].
b0를 고려한 수신 신호 모델은 [수학식 13]로 표현된다. 여기에서 는 노이즈 성분이며, 은 b0의 추정치이다.The received signal model considering b 0 is expressed by [Equation 13]. From here Is the noise component, Is an estimate of b 0 .
수신 신호 모델을 기반으로 추정된 쿼터니언 분해 심볼(, )은 [수학식 14]으로 표현된다.The estimated quaternion decomposition symbol based on the received signal model ( , ) Is expressed by [Equation 14].
수신 장치는 R, b0, b1, b2, b3의 부호()를 추정한다(S320,S340). The receiving device is the sign of R, b 0 , b 1 , b 2 , b 3 ( ) Is estimated (S320, S340).
[수학식 2]의 R을 추정하기 위한 변수로 Rb를 설정한다.Rb is set as a variable for estimating R in [Equation 2].
수신 장치는 데이터에서 직교 위상 성분의 norm이 동위상 성분의 norm 보다 크면, 인 것으로 추정하고, 데이터에서 동위상 성분의 norm이 직교 위상 성분의 norm 보다 크면, 인 것으로 추정한다. 또한, 수신 장치는 데이터와, 데이터로부터 다음의 비트들의 부호를 추정할 수 있다.The receiving device is If the norm of the quadrature component in the data is greater than the norm of the in-phase component, Is assumed to be If the norm of the in-phase component in the data is greater than the norm of the quadrature component, Is assumed to be. Also, the receiving device With data, The signs of the following bits can be estimated from the data.
수신 장치는 직교 위상 성분의 부호를 통하여 b2의 부호인 을 추정하고 과 의 곱을 통하여 회전각의 부호 을 추정한다.The receiving device is the sign of b 2 through the sign of the orthogonal phase component. To estimate and The sign of the rotation angle through the product of Estimate
또한, 수신 장치는 동 위상 성분의 부호를 통하여 짝수 QDMZC 심볼 시간대면 b1의 부호 을, 홀수 QDMZC 심볼 시간대면 b3의 부호 을 추정한다.In addition, the receiving device uses the code of the in-phase component, the code of b 1 in the even QDMZC symbol The sign of b 3 in the time zone of odd QDMZC symbols Estimate
또한, 수신 장치는 [수학식 2]와 을 통하여 b1b3 부호의 추정치 을 구할 수 있다.In addition, the receiving device is [Equation 2] and The estimate of the sign of b 1 b 3 through Can be obtained.
수신 장치는 짝수 QDMZC 심볼 시간대면 , 홀수 QDMZC 심볼 시간대면 을 추정하였으므로 추정치 을 통하여 남은 비트를 추정할 수 있는데, 이들은 [수학식 7], [수학식 8], [수학식 9] 및 [수학식 10]의 회전자에서 사용되는 부호들 즉, 짝수 QDMZC 심볼 시간대면 을, 홀수 QDMZC 심볼 시간대면 을 추정한다.Receiving device time zone with even QDMZC symbols , Odd QDMZC symbol time-to-face Is estimated, so the estimate The remaining bits can be estimated through
수신 장치는 을 [수학식 15]와 같이 추정 한다(S350). [수학식 15]는 [수학식 14]으로부터 추정된 와 으로부터 정의된다. The receiving device is Is estimated as in [Equation 15] (S350). [Equation 15] is estimated from [Equation 14] Wow Is defined from
이후, 수신 장치는 을 추정한다(S360). 은 짝수 QDMZC 심볼 시간 대일 경우 [수학식 16]를 통해 추정되고, 홀수 QDMZC 심볼 시간 대일 경우 [수학식 17]을 통해 추정한다. Thereafter, the receiving device Is estimated (S360). In the case of the even QDMZC symbol time zone, it is estimated through [Equation 16], and in the case of the odd QDMZC symbol time zone, it is estimated through [Equation 17].
수신 장치는 추정된 쿼터니언 벡터 를 통하여 각 비트들의 크기 값을 추정하고, 추정된 부호들을 검증할 수 있다. 따라서 (S340)에서 R이 추정되면 [수학식 15], [수학식 16], 및 [수학식 17]을 통하여 바로 , 을 추정할 수도 있다.The receiving device is an estimated quaternion vector The size value of each bit can be estimated through and the estimated codes can be verified. Therefore, if R is estimated in (S340), immediately through [Equation 15], [Equation 16], and [Equation 17] , Can also be estimated.
특정 비트가 삽입된 알라무티 타입 코드워드(codeword)를 라 하면, 전송 다이버시티 이득은 Alamouti type codeword in which a specific bit is inserted If d, the transmit diversity gain is
이다. 이므로 로 표현되고 전송 다이버시티 이득 2가 확인 된다. 는 C의 Hermitian 행렬, I2는 2x2 단위 행렬이다. to be. Because of And the transmit
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 회전자를 나타낸 도면이다. 4 is a view showing a quaternion rotor according to an embodiment of the present invention.
도 4에서는 세 개 (I, J, K)의 축을 회전 시키는 회전자들을 나타낸다. 4 shows the rotors that rotate three (I, J, K) axes.
도 4에 표시된 소정의 점을 표현할 때, j 축 회전자는 또는 으로 정의될 수 있고, k 축 회전자는 또는 으로 정의될 수 있다. 또한, i 축 회전자는 또는 으로 정의될 수 있다.When expressing the predetermined point shown in Fig. 4, the j-axis rotor is or Can be defined as, and the k-axis rotor is or Can be defined as Also, the i-axis rotor is or Can be defined as
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3 차원 쿼터니언 공간을 나타낸다. 5 shows a three-dimensional quaternion space according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, I-J Plane(510)과 K-J Plane(520)은 서로 직각으로 구성되며, 두 복소 평면으로 구성된 3 차원 쿼터니언 공간을 나타낸다. As shown in FIG. 5, the
쿼터니언 분해장치(10)는 3 차원 쿼터니언 공간에서 쿼터니언을 회전시켜 하나의 복소수 평면에 투영하고, 복소수 평면에서 투영된 복소수를 다시 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 소정의 시퀀스를 갖는 복소수 쌍을 계산하는 동작을 수행한다. The
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 쿼터니언 벡터를 기반으로 두 복소수 쌍이 형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining that two complex number pairs are formed based on a quaternion vector according to an embodiment of the present invention.
도 6은 초 복소 평면에서 쿼터니언 벡터()로부터 두 복소수 쌍이 형성 되는 것을 나타낸다. 예를 들어, 입력 데이터의 (b1, b2, b3)가 (1, 1, 1)일 경우, I-J 복소 평면으로 45도 회전하여 ①에 투영되어 제1 복소수()가 계산되고, 제1 복소수()를 쿼터니언 회전자를 통하여 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 ②와 ③에 해당하는 복소수 쌍(, )이 각각 계산된다. 여기서, 복소수 쌍은 쿼터니언 분해 심볼일 수 있다. 6 shows a quaternion vector in the super complex plane ( It indicates that two pairs of complex numbers are formed from ). For example, if (b 1 , b 2 , b 3 ) of the input data is (1, 1, 1), it is rotated 45 degrees to the IJ complex plane and projected to ①, and the first complex number ( ) Is calculated, and the first complex number ( ) Is rotated twice in different directions through the quaternion rotor, and a pair of complex numbers corresponding to ② and ③ ( , ) Are each calculated. Here, the complex number pair may be a quaternion decomposition symbol.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 동일한 투영점에서 서로 다른 순서의 복소수 쌍을 생성하는 동작을 나타낸 도면이다. 7 is a diagram illustrating an operation of generating pairs of complex numbers in different orders from the same projection point according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 쿼터니언 분해장치(10)는 j 축 회전자를 기준으로 투영시켜 제1 복소수()를 계산한다. 여기서, 쿼터니언 분해장치(10)는 제1 복소수()를 이용하여 서로 다른 순서의 복소수 쌍을 생성할 수 있다. Referring to FIG. 7, the
도 7의 (a)에서 쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터의 (b1, b2, b3)가 (1, 1, 1)일 경우, I-J 복소 평면으로 45도 회전하여 ①에 투영되어 제1 복소수()가 계산되고, 제1 복소수()를 k 축 회전자를 통하여 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 ②와 ③에 해당하는 복소수 쌍 (0, 1), (1, 0)이 각각 계산된다. In Fig. 7 (a), when (b 1 , b 2 , b 3 ) of the input data is (1, 1, 1), the
한편, 도 7의 (b) 에서 쿼터니언 분해장치(10)는 입력 데이터의 (b1, b2, b3)가 (1, 1, -1)일 경우, I-J 복소 평면으로 - 45도 회전하여 ①에 투영되어 제1 복소수()가 계산되고, 제1 복소수()를 k 축 회전자를 통하여 서로 다른 방향으로 두 번의 회전을 하여 ②와 ③에 해당하는 복소수 쌍 (1, 0), (0, 1)이 각각 계산된다. On the other hand, in (b) of FIG. 7, when (b 1 , b 2 , b 3 ) of the input data is (1, 1, -1), the IJ complex plane is rotated by -45 degrees. It is projected onto ① and is the first complex number ( ) Is calculated, and the first complex number ( ) Is rotated twice in different directions through the k-axis rotor to calculate the complex number pair (1, 0) and (0, 1) corresponding to ② and ③, respectively.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2X2 MIMO 다이버시티 안테나의 구성을 나타낸 예시도이다. 8 is an exemplary diagram showing the configuration of a 2X2 MIMO diversity antenna according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 출력부(700)가 MIMO 다이버시티 안테나로 구성되는 경우, 멀티플렉서부(600)로부터 쿼터니언 분해 심볼(, )을 획득하고, 획득된 쿼터니언 분해 심볼(, )을 조합하여 출력한다. 도 8에서는 입력 데이터에 포함된 특정 비트 b0를 이용한 MIMO 다이버시티 안테나의 동작을 설명하도록 한다. When the
도 8에 도시된 2x2 MIMO 시스템에서, 쿼터니언 분해장치(10)는 제1 평면 복소수 계산부(400) 및 제2 평면 복소수 계산부(500)에서 계산된 제1 복소 쌍(, ) 및 제2 복소 쌍(, ) 중 적어도 하나를 선택하여 쿼터니언 분해 심볼(, )로 정의하고, 가 보다 시간적으로 앞선 복소수라 할 때, 알라무티 코드(Alamouti Code)에 의거하여 하나의 안테나(TX1)이 두 심볼 , 를 전송하면, 다른 안테나(TX2)는 , 를 전송한다.In the 2x2 MIMO system shown in FIG. 8, the
입력 데이터의 비트 b0는 간단히 추정이 가능하며, 구체적으로 안테나(TX1)의 첫 번째 수신 심볼()과 안테나(TX2)의 두 번째 수신 심볼 ()복소수 곱셈을 하면 [수학식 11]과 같이 b0의 부호를 추정할 수 있다.The first received symbol of the bit b 0 of the input data and is simply possible to estimate, in particular an antenna (TX 1) ( ) And the second received symbol of the antenna (TX 2 ) ( ) By performing complex multiplication, the sign of b 0 can be estimated as shown in [Equation 11].
따라서, 쿼터니언 분해장치(10)가 적용된 2x2 MIMO 시스템에서는 4 bit로 구성된 16 개의 비트 조합이 모두 구별 가능하도록 복조가 가능하다. Accordingly, in a 2x2 MIMO system to which the
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 8위상 편이 방식에 적용된 쿼터니언 분해장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 9 is a diagram schematically showing a quaternion decomposition apparatus applied to an 8-phase shift method according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 출력부(700)는 도 9에 도시된 바와 같이 위상 편이 변조 변환부(900)로 구성될 수 있다. The
8PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식 기반으로 동작하는 위상 편이 변조 변환부(900)는 멀티플렉서부(600)에서 출력된 신호를 입력 비트 b0에 따라 출력 신호를 위상 변화 없이 전송 하든지 45도 회전 위상을 변화시킨 후 전송한다. 예를 들어, 위상 편이 변조 변환부(900)는 The phase shift
제1 평면 복소수 계산부(400) 및 제2 평면 복소수 계산부(500)에서 계산된 제1 복소 쌍(, ) 및 제2 복소 쌍(, ) 중 적어도 하나를 선택하여 출력된 쿼터니언 분해 심볼(, )을 비트 b0에 따라 +45도 혹은 -45도 회전시켜 출력 할 수 있다. 이 경우 비트 b0가 1일 경우에는 회전하지 않고, 비트 b0가 -1일 경우에는 45도 회전시키거나 이 반대로 구성될 수 있다. The first complex pair calculated by the first planar complex
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 DFT-S-OFDM에 적용된 쿼터니언 분해장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 10 is a diagram schematically showing a quaternion decomposition apparatus applied to a DFT-S-OFDM according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 출력부(700)가 DFT-S-OFDM 시스템(1000)으로 구성되는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 입력된 데이터 비트를 QDMZC 변환 Mapping(1010)을 한 후 M point DFT(1020)를 한다. When the
도 10에서는 DFT-S-OFDM 시스템에 적용되는 QDMZC 변환 매핑부(1010)가 M 포인트 DFT(1020) 앞 단에 위치하는 구성을 보여준다. 이러한 경우 비트 b0의 부호에 따라 부반송파 할당을 달리 구성할 수 있다. 10 shows a configuration in which the QDMZC
도 11a 및 11b는 본 발명의 실시예에 따른 QDMZC 와 QPSK의 위상 공간에서의 성상도 및 궤적도를 나타낸 도면이다. 11A and 11B are diagrams showing a constellation diagram and a trajectory diagram in a phase space of QDMZC and QPSK according to an embodiment of the present invention.
도 11a는 본 발명에 따른 QDMZC 방식과 기존의 QPSK 방식의 성상점을 보여주며, 도 11b은 본 발명에 따른 QDMZC 방식과 기존의 QPSK 방식의 궤적도를 보여준다. 각 도면에서 x축은 동위상, y축은 직교 위상을 보여 준다. FIG. 11A shows the constellation points of the QDMZC method and the conventional QPSK method according to the present invention, and FIG. 11B shows the trajectory of the QDMZC method and the conventional QPSK method according to the present invention. In each figure, the x-axis shows in-phase and the y-axis shows quadrature.
도 11a 및 도 11b를 통해 본 발명에 따른 QDMZC 방식이 기존의 QPSK에 비해 영점 통과 빈도 수가 적다는 것을 확인 할 수 있다. It can be seen from FIGS. 11A and 11B that the QDMZC scheme according to the present invention has a smaller number of zero pass frequencies compared to the conventional QPSK.
도 12a 및 12b는 본 발명의 실시예에 따른 PAPR 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 12A and 12B are diagrams showing results of a PAPR simulation according to an embodiment of the present invention.
도 12a 및 12b에서는 본 발명에 따른 QDMZC 방식과 기존의 QPSK 방식에 따른 PAPR 실험 결과를 나타낸다. 12A and 12B show results of a PAPR experiment according to the QDMZC method according to the present invention and the conventional QPSK method.
도 12a를 참조하면, 본 발명에 따른 QDMZC 방식(1220)이 기존의 QPSK 방식(1210)에 비해 PAPR이 훨씬 좋음을 확인할 수 있다. 도 12a의 x축은 Peak/Average, y축은 Peak 가 Average를 초과하는 확률을 백분율로 보여 주며, 이 숫자는 작을수록 좋은 성능을 나타낸다. 일반적으로 HPA를 선택할 때 Back off 결정은 0.001%를 기준으로 한다. 도 12a를 통해 본 발명에 따른 QDMZC는 기존의 QPSK 보다 1.8 dB 이상 좋음을 알 수 있다. 이는 설계 시 작은 용량의 HPA를 선택할 수 있고 이는 곧 전력 효율이 그만큼 향상 되는 것을 의미한다. Referring to FIG. 12A, it can be seen that the QDMZC method 1220 according to the present invention has much better PAPR than the
도 12b는 DFT-s-OFDM 시스템에 적용한 결과로서 64 Point DFT 와 256 개의 Subcarrier들을 사용하였다. 0.001%를 기준에서 본 발명에 따른 QDMZC 방식(1240)은 기존의 QPSK 방식(1230)보다 1.1 dB 이상 좋음을 알 수 있다. 12B is a result of application to the DFT-s-OFDM system, and 64 point DFT and 256 subcarriers were used. Based on 0.001%, it can be seen that the
현재 IoT 단말기(AA 사이즈 2개 장착 기준) 의 배터리 수명을 20 년으로 목표로 하는데 이는 전송 데이터의 양도 매우 적어야 할 뿐만 아니라 좋은 전력 효율을 갖는 HPA를 선택하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.Currently, the battery life of IoT terminals (based on two AA sizes) is aimed at 20 years, which means that the amount of transmitted data must be very small, and it is important to select an HPA with good power efficiency.
이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the embodiments of the present invention, and those of ordinary skill in the technical field to which the embodiments of the present invention belong to, various modifications and modifications without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention Transformation will be possible. Accordingly, the embodiments of the present invention are not intended to limit the technical idea of the embodiments of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the embodiments of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the embodiments of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the rights of the embodiments of the present invention.
10: 쿼터니언 분해장치
100: 데이터 수집부
200: 쿼터니언 데이터 변환부
300: 쿼터니언 회전 처리부
400: 제1 평면 복소수 계산부
500: 제2 평면 복소수 계산부
600: 멀티플렉서부
700: 출력부10: Quaternion disassembly device
100: data collection unit 200: quaternion data conversion unit
300: quaternion rotation processing unit 400: first plane complex number calculation unit
500: second plane complex number calculation unit 600: multiplexer unit
700: output
Claims (17)
상기 입력 데이터 중 일부 정보 및 니블 시간(Nibble Time)을 기반으로 쿼터니언(Quaternion) 벡터 및 회전각을 계산하는 쿼터니언 데이터 변환부;
상기 니블 시간에 근거하여 초 복소평면 중 하나의 복소 평면을 선택하고, 선택된 복소 평면에 상기 쿼터니언 벡터() 및 상기 회전각을 기반으로 투영된 제1 복소수()를 계산하는 쿼터니언 회전 처리부;
제1 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1 복소 쌍을 산출하는 제1 평면 복소수 계산부;
제2 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2 복소 쌍을 산출하는 제2 평면 복소수 계산부; 및
상기 제1 복소 쌍 및 상기 제2 복소 쌍 중 적어도 하나를 선택하여 쿼터니언 분해 심볼(, )이 전송되도록 하는 멀티플렉서부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.A data collection unit for obtaining input data;
A quaternion data conversion unit that calculates a quaternion vector and a rotation angle based on some information of the input data and a nibble time;
Based on the nibble time, one of the super complex planes is selected, and the quaternion vector ( ) And a first complex number projected based on the rotation angle ( ) A quaternion rotation processing unit that calculates;
The first complex number based on the first plane rotor ( A first planar complex number calculator configured to calculate a first complex pair by rotating) in different directions;
The first complex number ( A second planar complex number calculating unit for calculating a second complex pair by rotating) in different directions; And
By selecting at least one of the first complex pair and the second complex pair, a quaternion decomposition symbol ( , ) To be transmitted
Quaternion disassembly device comprising a.
상기 쿼터니언 데이터 변환부는,
실수부의 값을 0으로 설정하고, 상기 입력 데이터 중 세 개의 비트정보를 허수부의 값으로 설정하여 상기 쿼터니언 벡터를 생성하는 쿼터니언 벡터 변환부;
상기 입력 데이터의 시간 인덱스를 기반으로 짝수 니블 시간 및 홀수 니블 시간 중 하나를 선택하는 니블 시간 선택부; 및
상기 일부 정보 및 상기 니블 시간을 이용하여 상기 회전각을 계산하는 회전각 계산부; 및
를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 1,
The quaternion data conversion unit,
A quaternion vector converter configured to generate the quaternion vector by setting a value of the real part to 0 and setting three bit information of the input data to the value of the imaginary part;
A nibble time selector for selecting one of an even nibble time and an odd nibble time based on a time index of the input data; And
A rotation angle calculator configured to calculate the rotation angle using the partial information and the nibble time; And
Quaternion disassembly device comprising a.
상기 회전각 계산부는,
상기 입력 데이터 중 두 개의 비트정보를 곱한 값과 상기 니블 시간이 짝수 또는 홀수인지 여부에 따라 상기 회전각을 결정하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 2,
The rotation angle calculation unit,
And determining the rotation angle according to a value obtained by multiplying two bit information of the input data and whether the nibble time is an even number or an odd number.
상기 쿼터니언 회전 처리부는,
제3 축 회전자(j 축 회전자)를 이용하여 회전시켜 제1 복소수()를 계산하고, 짝수 니블 시간 또는 홀수 니블 시간인지 여부에 따라 서로 다른 평면으로 투영하여 상기 제1 복소수()를 구분하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 1,
The quaternion rotation processing unit,
The first complex number is rotated using the third axis rotor (j axis rotor) ) Is calculated, and projected onto different planes according to whether it is an even nibble time or an odd nibble time, and the first complex number ( ), characterized in that the quaternion disassembly device.
상기 쿼터니언 회전 처리부는,
상기 짝수 니블 시간에 해당하는 경우 상기 쿼터니언 벡터()를 제1 평면(I-J Plane)으로 투영시킨 제1 평면 복소수()를 출력하고, 상기 홀수 니블 시간에 해당하는 경우 상기 쿼터니언 벡터()를 제2 평면(K-J Plane)으로 투영시킨 제2 평면 복소수()를 출력하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 4,
The quaternion rotation processing unit,
In the case of the even nibble time, the quaternion vector ( ) Projected onto the first plane (IJ Plane) ), and if it corresponds to the odd nibble time, the quaternion vector ( ) Projected onto the second plane (KJ Plane) Quaternion disassembly device, characterized in that outputting ).
상기 제1 평면 복소수 계산부는,
제1 축 회전자(k 축 회전자)를 기준으로 복소수를 회전시키는 적어도 두 개의 제1 축 회전부를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 제1 축 회전부 각각을 통해 상기 제1 평면 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1 복소 쌍(, )을 계산하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 5,
The first plane complex number calculation unit,
It includes at least two first shaft rotating parts for rotating a complex number based on a first shaft rotor (k-axis rotor), and the first plane complex number through each of the at least two first shaft rotating parts ( ) In different directions to rotate the first complex pair ( , ) Quaternion decomposition device, characterized in that to calculate.
상기 제2 평면 복소수 계산부는,
제2 축 회전자(i 축 회전자)를 기준으로 복소수를 회전시키는 적어도 두 개의 제2 축 회전부를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 제2 축 회전부 각각을 통해 상기 제2 평면 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2 복소 쌍(, )을 계산하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 5,
The second planar complex number calculation unit,
It includes at least two second axis rotating parts for rotating a complex number based on a second axis rotor (i-axis rotor), and the second plane complex number through each of the at least two second axis rotating units ( ) To rotate in different directions to make the second complex pair ( , ) Quaternion decomposition device, characterized in that to calculate.
상기 멀티플렉서부는,
상기 니블 시간에 근거하여 상기 제1 복소 쌍(, ) 및 제2 복소 쌍(, ) 중 적어도 하나의 복소 쌍을 선택하여 소정의 시퀀스를 갖는 상기 쿼터니언 분해 심볼(, )을 결정하고, 결정된 상기 쿼터니언 분해 심볼(, )을 출력부를 통해 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method according to any one of claims 6 and 7,
The multiplexer unit,
Based on the nibble time, the first complex pair ( , ) And the second complex pair ( , ) The quaternion decomposition symbol having a predetermined sequence by selecting at least one complex pair ( , ), and the determined quaternion decomposition symbol ( , Quaternion disassembly device, characterized in that to be output through the output unit.
상기 입력 데이터 중 특정 비트 정보를 고려하여 상기 쿼터니언 분해 심볼(, )을 변환하여 출력하는 출력부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 1,
In consideration of specific bit information among the input data, the quaternion decomposition symbol ( , Quaternion decomposition device, characterized in that it further comprises an output unit for converting and outputting ).
상기 출력부는,
상기 특정 비트 정보가 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템의 알라무티 코드(Alamouti Code)에 삽입하여 전송되도록 상기 쿼터니언 분해 심볼(, )을 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 9,
The output unit,
The quaternion decomposition symbol so that the specific bit information is inserted into an Alamouti Code of a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system and transmitted. , ) To convert and output the quaternion decomposition device.
상기 출력부는,
상기 특정 비트 정보의 부호에 따라 일정각도로 상기 쿼터니언 분해 심볼(, )을 회전시켜 위상 편이 방식(Phase Shift Keying) 신호를 구성하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 9,
The output unit,
The quaternion decomposition symbol at a certain angle according to the sign of the specific bit information ( , Quaternion decomposition device, characterized in that to configure a phase shift (Phase Shift Keying) signal by rotating.
상기 출력부는,
직교주파수분할 시스템에 적용하여 상기 특정 비트 정보에 따라 부 반송파를 선택하고, 상기 쿼터니언 분해 심볼(, )을 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 장치.The method of claim 9,
The output unit,
Applied to an orthogonal frequency division system, a subcarrier is selected according to the specific bit information, and the quaternion decomposition symbol ( , ) To convert and output the quaternion decomposition device.
입력 데이터를 획득하는 데이터 수집 단계;
상기 입력 데이터 중 일부 정보 및 니블 시간(Nibble Time)을 기반으로 쿼터니언 벡터 및 회전각을 계산하는 쿼터니언 데이터 변환 단계;
상기 니블 시간에 근거하여 초 복소평면 중 하나의 복소 평면을 선택하고, 선택된 복소 평면에 상기 쿼터니언 벡터() 및 상기 회전각을 기반으로 투영된 제1 복소수()를 계산하는 쿼터니언 회전 처리 단계;
제1 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1 복소 쌍을 산출하는 제1 평면 복소수 계산 단계;
제2 평면 회전자를 기준으로 상기 제1 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2 복소 쌍을 산출하는 제2 평면 복소수 계산 단계; 및
상기 제1 복소 쌍 및 상기 제2 복소 쌍 중 적어도 하나를 선택하여 쿼터니언 분해 심볼(, )이 전송되도록 하는 멀티플렉서 처리 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 방법.In the method for the quaternion decomposition device to decompose the quaternion,
A data collection step of obtaining input data;
A quaternion data conversion step of calculating a quaternion vector and a rotation angle based on some information of the input data and a nibble time;
Based on the nibble time, one of the super complex planes is selected, and the quaternion vector ( ) And a first complex number projected based on the rotation angle ( A quaternion rotation processing step of calculating );
The first complex number based on the first plane rotor ( A first plane complex number calculation step of calculating a first complex pair by rotating) in different directions;
The first complex number ( A second plane complex number calculation step of calculating a second complex pair by rotating) in different directions; And
By selecting at least one of the first complex pair and the second complex pair, a quaternion decomposition symbol ( , ) To be transmitted
Quaternion decomposition method comprising a.
상기 쿼터니언 회전 처리 단계는,
J 축 회전자를 이용하여 회전시켜 제1 복소수()를 계산하고, 짝수 니블 시간 또는 홀수 니블 시간인지 여부에 따라 서로 다른 평면으로 투영하여 상기 제1 복소수()를 구분하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 방법.The method of claim 13,
The quaternion rotation processing step,
The first complex number ( ) Is calculated, and projected onto different planes according to whether it is an even nibble time or an odd nibble time, and the first complex number ( ), characterized in that the quaternion decomposition method.
상기 쿼터니언 회전 단계는,
상기 짝수 니블 시간에 해당하는 경우 상기 쿼터니언 벡터()를 제1 평면(I-J Plane)으로 투영시킨 제1 평면 복소수()를 출력하고, 상기 홀수 니블 시간에 해당하는 경우 상기 쿼터니언 벡터()를 제2 평면(K-J Plane)으로 투영시킨 제2 평면 복소수()를 출력하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 방법.The method of claim 14,
The quaternion rotation step,
In the case of the even nibble time, the quaternion vector ( ) Projected onto the first plane (IJ Plane) ), and if it corresponds to the odd nibble time, the quaternion vector ( ) Projected onto the second plane (KJ Plane) Quaternion decomposition method, characterized in that outputting ).
상기 제1 평면 복소수 계산 단계는,
제1 축 회전자를 기준으로 복소수를 회전시키는 적어도 두 개의 제1 축 회전부를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 제1 축 회전부 각각을 통해 상기 제1 평면 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제1 복소 쌍(, )을 계산하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 방법.The method of claim 15,
The step of calculating the first complex plane number,
It includes at least two first shaft rotation units for rotating a complex number with respect to a first axis rotor, and the first plane complex number through each of the at least two first axis rotation units ( ) In different directions to rotate the first complex pair ( , ) Quaternion decomposition method, characterized in that to calculate.
상기 제2 평면 복소수 계산 단계는,
제2 축 회전자를 기준으로 복소수를 회전시키는 적어도 두 개의 제2 축 회전부를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 제2 축 회전부 각각을 통해 상기 제2 평면 복소수()를 서로 다른 방향으로 회전시켜 제2 복소 쌍(, )을 계산하는 것을 특징으로 하는 쿼터니언 분해 방법.
The method of claim 15,
The step of calculating the second planar complex number,
It includes at least two second shaft rotation units for rotating a complex number with respect to the second axis rotor, and the second plane complex number through each of the at least two second axis rotation units ( ) To rotate in different directions to make the second complex pair ( , ) Quaternion decomposition method, characterized in that to calculate.
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Patent Citations (4)
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