KR20230075619A

KR20230075619A - 듀얼모드 지수변조를 적용한 mimo-sefdm 시스템

Info

Publication number: KR20230075619A
Application number: KR1020210161982A
Authority: KR
Inventors: 신수용; 무닙; 사지드
Original assignee: 금오공과대학교 산학협력단
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-05-31
Also published as: KR102603640B1

Abstract

N_T 개의 송신 안테나, N_R 개의 수신 안테나 및 N_F 개의 서브캐리어를 갖춘 MIMO-SEFDM 시스템은 입력되는 비트 스트림 B bit는 소정의 그룹으로 나누어서 각 하위 그룹에 b 비트가 할당되고, 각 그룹별로 SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)의 서브캐리어 수가 할당되며, SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)에 듀얼모드 인덱스 모듈레이션(Index Modulation, IM)을 사용하기 위해, 각 하위 그룹의 비트가 b₁과 b₂로 더 세분화되고, b₁은 서브캐리어 부분 집합 S_A를 선택하는데 활용되고 나머지 서브캐리어는 S_B로 고려되되, S_A는 Mode A로 S_B는 Mode B로 각각 전송되는 것을 특징으로 한다.

Description

듀얼모드 지수변조를 적용한 MIMO-SEFDM 시스템{MIMO-SEFDM System with Dual Mode Index Modulation}

본 발명은 주파수 효율을 향상시키는 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 듀얼모드 지수변조를 적용한 MIMO-SEFDM 시스템에 관한 것이다.

제한된 주파수는 미래 무선 통신 시스템의 근본적인 문제이다.

SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)은 기존의 직교주파수 분할 멀티플렉싱(Orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)이 제공하는 것과 동일한 이점으로 더 적은 대역폭을 활용하여 주파수 효율을 향상시키는 기능을 가지고 있다.

SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)의 개념은 FTN(faster than Nyquist) 신호보다 더 빠르게 발생하며, 서브캐리어를 압축하고 기존의 직교주파수 분할 멀티플렉싱(Orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)의 직교성을 일부 위반하여 다중 반송파 시스템에 대한 스펙트럼 효율성 이득을 달성한다.

M-ary 변조와 함께 선택된 하위 반송파 지수를 통해 추가 비트를 전송하는 SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing) 기반 듀얼 지수 변조(Index Modulation, IM)를 통해 추가적인 정보를 전송한다.

기존의 OFDM-IM 은 전체 서브 캐리어들 중 일부만 사용되지만 제안하고자 하는 듀얼 모드 SEFDM-IM 에서는 모든 서브캐리어들을 다 활용한다. 대신에 특정 서브캐리어들만 다른 방식의 성상도를 활용함으로써 추가적인 정보를 전송한다.

KR

10-2013-0110587

A

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 OFDM-IM 은 전체 서브 캐리어들 중 일부만 사용되지만 제안하고자 하는 듀얼 모드 SEFDM-IM 에서는 모든 서브캐리어들을 다 활용하며, 대신에 특정 서브캐리어들만 다른 방식의 성상도를 활용함으로써 추가적인 정보를 전송할 수 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, N_T 개의 송신 안테나, N_R 개의 수신 안테나 및 N_F 개의 서브캐리어를 갖춘 MIMO-SEFDM 시스템에 있어서, 입력되는 비트 스트림 B bit는 소정의 그룹으로 나누어서 각 하위 그룹에 b 비트가 할당되고, 각 그룹별로 SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)의 서브캐리어 수가 할당되며, SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)에 듀얼모드 인덱스 모듈레이션(Index Modulation, IM)을 사용하기 위해, 각 하위 그룹의 비트가 b₁과 b₂로 더 세분화되고, b₁은 서브캐리어 부분 집합 S_A를 선택하는데 활용되고 나머지 서브캐리어는 S_B로 고려되되, S_A는 Mode A로 S_B는 Mode B로 각각 전송되는 것을 특징으로 하는 듀얼모드 지수변조를 적용한 MIMO-SEFDM 시스템이 제공된다.

또한, 본 발명에서 Mode B는 기준 성상도이고, Mode A는 기준 성상도를 소정의 각도로 회전시킨 성상도를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 어떠한 성상도를 사용하는지를 추가 정보로 활용하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 방식과 제안된 듀얼모드 SEFDM-IM 방식을 비교한 도면
도 2는 듀얼모드 성상도의 예시도
도 3은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)네트워크를 위한 듀얼모드 SEFDM-IM의 시스템 모델을 나타낸 도면
도 4는 각 OFDM-IM, SEFDM-IM 과 제안된 DM-SEFDM-IM의 성능을 비교한 도면

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 방식과 제안된 듀얼모드 SEFDM-IM 방식을 비교한 도면이고, 도 2는 듀얼모드 성상도의 예시도이다.

도 1을 참조하면, 위에서 아래 순서대로 OFDM, SEFDM, OFDM-IM, SEFDM-IM, 그리고 제안하는 듀얼모드 SEFDM-IM이다.

OFDM-IM은 특정 서브캐리어 중 일부를 사용하는데 어떤 서브캐리어를 사용하는지를 이용하여 인덱스 모듈레이션(Index Modulation)을 수행한다. 가령 도 2에서는 OFDM-IM/SEFDM-IM의 4개의 서브캐리어 중 2개의 서브캐리어를 사용하는 예를 도시하였다. 이 경우 log₂(4c2)의 내림값인 2비의 정보를 전송할 수 있다. 그러나 본질적으로 4개의 서브캐리어 중 2개만 사용하기 때문에 자원 낭비가 발생한다.

제안하고자 하는 듀얼모드 SEFDM-IM(DM-SEFDM-IM)은 4개의 서브캐리어를 모두 사용하는데 각 서브캐리어에 다른 성상도를 도입하여 추가 정보를 보내게 된다.

즉, 도 2와 같이 정상적인 성상도 Mode B와 90도 회전 시킨 성상도 Mode A와 같이 다른 성상도를 사용하고 어떠한 성상도를 사용하는지가 추가 정보로 활용되는 것이다. 이외에도 모드를 만드는 다양한 방법들이 존재할 수 있다. 가령 45도 회전, 60도 회전 등등 이 있으며, 또한 모드의 개수도 늘릴 수 있다.

도 3은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)네트워크를 위한 듀얼모드 SEFDM-IM의 시스템 모델을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, N_T 송신 안테나, N_R 수신 안테나, N_F 서브캐리어를 갖춘 MIMO-SEFDM 시스템이 고려된다.

들어오는 비트 스트림 B bit는 G그룹으로 나뉘어서 각 하위 그룹에 b 비트가 할당되고,

각 그룹별로 SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)의 서브캐리어 수가 N=N_F/G 로 할당된다.

SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)의 경우, 서브캐리어는 α<1 인자로 압축된다.

SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)에 듀얼모드 인덱스 모듈레이션(Index Modulation, IM)을 사용하기 위해, 각 하위 그룹의 비트는 b₁과 b₂로 더 세분화된다. b₁은 서브캐리어 부분 집합 S_A를 선택하는데 활용되고 나머지 서브캐리어는 S_B로 고려된다. 그런 다음 S_A는 Mode A로 S_B는 Mode B로 각각 전송된다.

이 경우 전송 용량은 하기 식과 같이 표현된다.

도 4는 각 OFDM-IM, SEFDM-IM 과 제안된 DM-SEFDM-IM의 성능을 비교한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제안된 DM-SEFDM-IM 의 성능이 가장 우수한 것을 확인 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

N_T 개의 송신 안테나, N_R 개의 수신 안테나 및 N_F 개의 서브캐리어를 갖춘 MIMO-SEFDM 시스템에 있어서,
입력되는 비트 스트림 B bit는 소정의 그룹으로 나누어서 각 하위 그룹에 b 비트가 할당되고, 각 그룹별로 SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)의 서브캐리어 수가 할당되며,
SEFDM(Spectral efficient frequency division multiplexing)에 듀얼모드 인덱스 모듈레이션(Index Modulation, IM)을 사용하기 위해, 각 하위 그룹의 비트가 b₁과 b₂로 더 세분화되고, b₁은 서브캐리어 부분 집합 S_A를 선택하는데 활용되고 나머지 서브캐리어는 S_B로 고려되되, S_A는 Mode A로 S_B는 Mode B로 각각 전송되는 것을 특징으로 하는
듀얼모드 지수변조를 적용한 MIMO-SEFDM 시스템.
제1항에 있어서,
Mode B는 기준 성상도이고, Mode A는 기준 성상도를 소정의 각도로 회전시킨 성상도를 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼모드 지수변조를 적용한 MIMO-SEFDM 시스템.
제3항에 있어서,
어떠한 성상도를 사용하는지를 추가 정보로 활용하는 것을 특징으로 하는 듀얼모드 지수변조를 적용한 MIMO-SEFDM 시스템.