KR100955800B1

KR100955800B1 - 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템 및 그 제어방법과이를 기록한 기록매체

Info

Publication number: KR100955800B1
Application number: KR1020070117531A
Authority: KR
Inventors: 김동우; 이인호
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2010-05-06
Also published as: KR20090050870A

Abstract

본 발명은 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템 및 그 제어방법과 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 본 시스템은, 코드화된 복수개의 송신데이터를 복수개의 수신안테나를 통해 수신하는 수신부와; 상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 상기 각 송신데이터로 분리하는 신호 분리부와; 상기 각 송신데이터를 코드화하는 코드화기와; 상기 코드화된 송신데이터를 증폭하여 복수개의 송신안테나를 통해 목적지로 전달하는 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 다중 안테나를 이용하는 멀티 홉 시스템에서 소스 노드로부터 수신된 신호를 중계하는 릴레이 노드의 다중 안테나를 통해 제공되는 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며 간단한 구성으로 릴레이되는 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템 및 그 제어방법과 이를 기록한 기록매체{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING MULTIPLE ANTENNAS AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME AND RECORDING MEDIUM USING IT}

본 발명은 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템 및 그 제어방법과 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 다중 안테나를 이용하는 멀티 홉 시스템에서 소스로부터 수신된 신호를 릴레이 노드에서 분리한 후 인코딩하여 수신기로 전달함으로써, 릴레이 노드의 다중 안테나로부터 제공되는 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며 비교적 간단한 릴레이 구성으로 릴레이되는 신호의 품질을 향상시킬 수 있는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템 및 그 제어방법과 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.

현재 무선 통신 시스템은 보다 높은 전송률 제공과 더불어 무선 전송 범위, 즉 서비스 영역의 확장을 위해 연구되고 있다. 이러한 서비스 영역의 확장을 위해 제안된 방안이 멀티 홉 시스템이다. 멀티 홉 시스템은 셀 커버리지(coverage) 외곽에 존재하는 노드(node)들의 통신을 위해 적은 비용으로 설계된 릴레이(relay) 노드가 외곽에 존재하는 노드들로 신호를 중계한다. 이와 같이, 소스와 최종 수신기 사이의 노드를 릴레이로 이용함으로써 실질적인 통신거리를 단축시켜 신호 왜곡을 보완하고 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.

이러한 멀티 홉 시스템은 다중경로 페이딩을 완화시키기 위해, 다수개의 송신 안테나와 다수개의 수신 안테나를 사용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO : Multiple Input Multiple Output) 방식을 사용할 수 있다. MIMO 방식은 일종의 시공간 부호화(STC : Space-Time Coding) 방식으로서, 미리 설정된 부호화 방식으로 부호화된 신호를 다수개의 송신 안테나들을 사용하여 송신함으로써 시간 영역(time domain)에서의 부호화 방식을 공간 영역(space domain)으로 확장하여 보다 낮은 에러율을 달성하는 방식이다.

안테나 다이버시티 방식을 효율적으로 적용하기 위해 알라모티(Alamouti)에 의하여 제안된 시공간 블록부호 기법('A simple transmit diversity technique for wireless communications', IEEE JSAC, vol. 16, no. 8, Oct. 1998)은 송수신기에 다수의 안테나를 사용하여 무선채널에서의 페이딩을 극복하는 대표적인 송신 다이버시티 기술이다. 상기 기법은 2개의 송신 안테나를 사용하는 전송기법으로서, 다이버시티 등급(diversity order)이 송신 안테나 개수와 수신 안테나 개수의 곱으로 최대의 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 기술이다.

한편, 멀티 홉 시스템의 성능은 릴레이의 전송 방식에 큰 영향을 받는다. 대표적인 릴레이 방식으로는 AF(Amplify-and-Forward)와 DF(Decode-and-Forward)가 있다. AF는 수신신호를 단순히 증폭하여 재전송하는데 반해, DF는 수신신호를 디코딩(decoding)한 후 이를 다시 인코딩(encoding)하여 전송(Relay)한다. 따라서, AF 방식은 릴레이에서의 디코딩 과정 없이 재전송하는 것이기 때문에 릴레이가 수신할 때 받은 노이즈(Noise)가 전송 시 증폭이 되는 문제가 있으며, 릴레이 노드의 다중 안테나로부터 제공되는 다이버시티 이득을 얻지 못한다. 반면, DF 방식은 릴레이 노드가 수신신호들을 디코딩한 후 다시 인코딩하여 전달하기 때문에 릴레이 노드의 다중 안테나로부터 제공되는 다이버시티 이득을 얻을 수 있으나, 시스템 구성이 복잡해 지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 과제는, 다중 안테나를 이용하는 멀티 홉 시스템에서 소스로부터 수신된 신호를 릴레이 노드에서 분리한 후 인코딩하여 수신기로 전달함으로써, 릴레이 노드의 다중 안테나로부터 제공되는 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며 비교적 간단한 릴레이 구성으로 릴레이되는 신호의 품질을 향상시킬 수 있는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템 및 그 제어방법과 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 코드화된 복수개의 송신데이터를 복수개의 수신안테나를 통해 수신하는 수신부와; 상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 상기 각 송신데이터로 분리하는 신호 분리부와; 상기 각 송신데이터를 코드화하는 코드화기와; 상기 코드화된 송신데이터를 증폭하여 복수개의 송신안테나를 통해 목적지로 전달하는 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 수신부는, 직교 시공간 블록 부호화(Orthogonal Space-Time Block Code, OSTBC)신호를 수신하는 적어도 한 쌍의 수신 안테나를 포함하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 신호 분리부는, 상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 제곱 방법(squaring method)을 적용하여 상기 각 송신데이터로 분리하는 것이 가능 하다.

또한, 상기 각 송신데이터는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)방식으로 변조된 신호인 것이 가능하다.

그리고, 상기 코드화기는, 상기 각 송신데이터를 알라모티(Alamouti)방식으로 코드화하여 출력하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 증폭부는, 다음의 수학식을 이용하여 증폭 게인(G)을 산출하는 것이 가능하다.

(여기서, P는 상기 송신데이터를 최초 송신한 소스 노드와 이를 중계하는 릴레이 노드의 송신전력,

는 소스 노드의 i번째 송신 안테나와 릴레이 노드의 j번째 수신 안테나 간의 채널 계수,

은 잡음전력을 나타낸다.)

한편, 상기 과제는 본 발명의 다른 분야에 따르면, 코드화된 복수개의 송신데이터를 복수개의 수신안테나를 통해 수신하는 단계와; 상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 상기 각 송신데이터로 분리하는 단계와; 상기 각 송신데이터를 코드화하는 단계와; 상기 코드화된 송신데이터를 증폭하여 복수개의 송신안테나를 통해 목적지로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법에 의해서도 해결될 수 있다.

여기서, 상기 코드화된 복수개의 송신데이터를 복수개의 수신안테나를 통해 수신하는 단계는, 직교 시공간 블록 부호화(Orthogonal Space-Time Block Code, OSTBC)신호를 수신하는 적어도 한 쌍의 수신 안테나를 통해 상기 코드화된 송신데이터를 수신하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 상기 각 송신데이터로 분리하는 단계는, 상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 제곱 방법(squaring method)을 적용하여 상기 각 송신데이터로 분리하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.

여기서, 상기 각 송신데이터는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)방식으로 변조된 신호인 것이 가능하다.

그리고, 상기 각 송신데이터를 코드화하는 단계는, 상기 각 송신데이터를 알라모티(Alamouti)방식으로 코드화하여 출력하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 코드화된 송신데이터를 증폭하여 복수개의 송신안테나를 통해 목적지로 전달하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 증폭 게인(G)을 산출하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.

(여기서, P는 상기 송신데이터를 최초 송신한 소스 노드와 이를 중계하는 릴 레이 노드의 송신전력,

은 잡음전력을 나타낸다.)

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

본 발명의 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템 및 그 제어방법과 이를 기록한 기록매체에 의하면, 다중 안테나를 이용하는 멀티 홉 시스템에서 소스로부터 수신된 신호를 릴레이 노드에서 분리한 후 인코딩하여 수신기로 전달한다. 따라서, 릴레이 노드의 다중 안테나로부터 제공되는 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며 비교적 간단한 릴레이 구성으로 릴레이되는 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 구성도이 다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 무선통신 시스템은 신호를 송신하는 소스 노드(10)와, 신호를 수신하는 목적지 노드(30)와, 소스 노드(10)의 신호를 노드로 전달하는 릴레이 노드(20)를 포함하는 다중 홉 방식으로 구현되며, 각 노드는 두 개의 안테나를 이용하여 신호를 송수신한다.

소스 노드(10)는 송신 대상 데이터를 알라모티 코드화하여 두 개의 송신 안테나를 통해 릴레이 노드(20)로 송신한다.

릴레이 노드(20)는 두 개의 수신 안테나로 수신된 신호를 두 개의 신호로 분리한 후 그 분리된 신호를 다시 알라모티 코드화하여 목적지 노드(30)로 송신한다.

목적지 노드(30)는 릴레이 노드(20)로부터 수신한 신호들을 최대 우도 검출 기법을 이용하여 두 개의 송신 심벌들을 복원한다.

이와 같이, 본 발명은 릴레이 노드(20)가 신호를 분리하여 인코딩하여 전달함으로 릴레이 노드(20)의 다중 안테나로부터 제공되는 다이버시티 이득을 얻을 수 있고 잡음이 증폭되는 것을 방지할 수 있어 종래의 증폭 후 전달방식(Amplify-and-Forward, AF)에 반해 신호의 증폭 및 전달 성능이 향상된다. 또한, 릴레이 노드(20)에서 디코딩을 수행하지 않기 때문에 디코딩 후 전달방식(Decode-and-Forward, DF)에 반해 시스템 구성이 단순해 지는 장점이 있다.

도 2는 신호를 송신하는 소스 노드(10)의 제어 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 소스 노드(10)는, 송신 대상이 되는 데이터 소스(12)와, 데이터 소스(12)에서 제공되는 데이터를 변조하는 변조기(14)와, 변조된 데이터를 시공간 블록 부호화(Space Time Block Coding, 이하, STBC라 함)하여 두 개의 안테나(Tx1_S, Tx2_S)를 통해 송신하는 STBC 부호화기_S(16)를 포함한다.

변조기(14)는 데이터 소스(12)에서 입력되는 데이터를 미리 설정된 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌들을 출력한다. 여기서, 상기 미리 설정된 변조 방식은 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), PSK(PhaseShift Keying) 등과 같은 변조방식들 중 어느 한 방식이 될 수 있으며, 본 설명에서는 피변조(반송파)의 진폭과 위상의 쌍방을 조합하여 이용하는 직교 진폭 변조방식인 QAM 방식을 이용하는 경우를 예시하기로 한다.

STBC 부호화기_S(16)는 변조된 데이터를 시공간 블록 부호화하여 다수개의 안테나(Tx1_S, Tx2_S)를 통해 송신하며, 특히, 본 발명의 실시 예에서는 STBC 부호화기_S(16)가 알라모티(Alamouti) 방식으로 신호를 시공간 블록 부호화하여 출력하는 경우를 예시하기로 한다. 이에, STBC 부호화기_S(16)는 일정 시간 간격으로 입력되는 두 개의 송신 심벌

,

를 2개의 공간 영역 및 2개의 시간 영역으로 시공간 부호화를 수행하여 4개의 부호화 신호를 생성한다. 이에, 알라모티 코드와 되어 송신되는 신호는 다음의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 행렬X의 행은 송신 안테나 축을 의미하고, 열은 시간 축을 의미하며 *는 켤레 복소수를 의미한다. 이에, [수학식 1]에 따르면, STBC 부호화기_S(16)는 소정 시간에서 제1안테나(Tx1_S)를 통해

을 출력하고 제2안테나(Tx2_S)를 통해

를 송신한다. 그리고, 다음 시간에는 제1안테나(Tx1_S)를 통해 신호

을 출력하고 제2안테나(Tx2_S)를 통해

를 송신한다. 이에, 소스 노드(10)가 송신한 신호를 전달하는 릴레이 노드(20)의 구성은 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3은 릴레이 노드(20)의 제어 블록도로서, 릴레이 노드(20)는, 2개의 수신 안테나(Rx1_R, Rx2_R)를 통해 소스 노드(10)의 신호를 수신하는 수신부_R(22)와, 수신된 신호를 분리하는 신호 분리부(24)와, 분리된 신호를 다시 STBC 코드로 코딩하는 STBC 부호화기_R(26)와, 코딩된 신호를 증폭하여 2개의 송신 안테나(Tx1_R, Tx2_R)를 통해 목적지 노드(30)로 전송하는 증폭부(28)를 포함한다.

수신부_R(22)은 2개의 수신 안테나(Rx1_R, Rx2_R)를 통해 소스 노드(10)의 신호를 수신하며, 수신된 신호는 다음의 [수학식 2]와 같이 표시할 수 있다.

여기서,

은 릴레이 노드(20)에서 t번째 슬롯에 j번째 수신 안테나의 수신신호를 나타내며,

은 t번째 슬롯에 j번째 수신 안테나의 잡음을 의미한다. 그리고,

는 소스 노드(10)의 i번째 송신 안테나와 릴레이 노드(20)의 j번째 수신 안테나(Rx1_R, Rx2_R) 간의 채널 계수를 의미한다.

이에, 신호 분리부(24)는 직교 시공간 부호의 신호 분리 방법으로 널리 알려진 제곱방법(squaring method))('A squaring method to simplify the decoding of orthogonal space-time block code, IEEE Transactions on communications, vol. 49, no. 10, Oct. 2001)을 [수학식 2]에 적용하여, 다음의 [수학식 3]과 같이

로 분리된 두 개의 신호를 얻을 수 있다.

여기서, 신호 분리부(24)에서 분리된

는 피변조(반송파)의 진폭과 위상의 쌍방을 조합하여 이용하는 직교 진폭 변조방식인 QAM 방식으로 변조된 신호로서 각 신호는 STBC 부호화기_R(26)로 전달된다.

STBC 부호화기_R(26)는 분리된 두 개의 신호

를 [수학식 1]을 이용하여 알라모티 코드화하며, 증폭부(28)는 코드화된 신호에 증폭 게인(G)을 곱하여 en 개의 안테나를 통해 목적지 노드(30)로 송신한다.

여기서, 증폭부(28)는

의 송신출력을 릴레이 노드(20)의 송신 전력에 맞추어야 한다. 이에, 소스 노드(10)와 릴레이 노드(20)의 송신 전력을 P라 하고, 각 송신 안테나에 전력이 균일하게 나눠진다고 가정하면, 다음의 [수학식 4]를 이용하여 증폭 게인(G)을 얻을 수 있다.

여기서,

은 잡음전력을 의미한다.

도 4는 목적지 노드(30)의 제어 블록도로서, 목적지 노드(30)는, 2개의 수신 안테나(Rx1_D, Rx2_D)를 통해 릴레이 노드(20)의 신호를 수신하는 수신부_D(32)와, 수신된 신호를 디코딩하는 디코딩부(34)를 포함한다.

수신부_D(32)는 2개의 수신 안테나(Rx1_D, Rx2_D)를 통해 릴레이 노드(20)의 신호를 수신하며, 수신된 신호는 다음의 [수학식 5]와 같이 표시할 수 있다.

여기서,

는 소스 노드(10)의 i번째 송신 안테나와 릴레이 노드(20)의 j번째 수신 안테나 간의 채널 계수를 의미한다.

디코딩부(34)는 직교 시공간 부호의 신호 분리 방법으로 널리 알려진 제곱방법(squaring method)('A squaring method to simplify the decoding of orthogonal space-time block code, IEEE Transactions on communications, vol. 49, no. 10, Oct. 2001)을 [수학식 5]에 적용하여, 소스 노드(10)가 송신한

,

를 추정하여

를 디코딩할 수 있다. 이에, 디코딩부(34)의 추정하는

는 다음의 [수학식 6]과 같이 표시할 수 있다.

여기서, 디코딩부(34)는 모든 송신 안테나에서 송신 가능한 심벌들을 모두 대입해서 최소 에러를 가지는 심벌을 선택하는 최대우도검출(Maximum Likelihood Detection: ML)방식을 이용함으로써, 구현 복잡도를 감소시키면서도 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

여기서, 최대우도검출 식은 직교 시공간 부호의 신호 처리 시 사용하도록 알려진 다음의 [수학식 7]을 적용할 수 있다.('A squaring method to simplify the decoding of orthogonal space-time block code, IEEE Transactions on communications, vol. 49, no. 10, Oct. 2001)

여기서, D_k는 수신된 신호 결정 매트릭스(decision matrix)이다.

도 5는 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 신호 송수신 방법의 흐름도이다.

소스 노드(10)는 전송 대상 데이터를 직교 시공간 부호(STBC) 형태로 릴레이 노드(20)로 송신한다(S10). 여기서, 소스 노드(10)는 데이터를 알라모티 코드화 방식으로 코딩하여 2개의 안테나(Tx1_S, Tx2_S)를 통해 송신할 수 있다.

릴레이 노드(20)는 소스 노드(10)로부터 수신된 신호를 분리한다(S12). 이에, 소스 노드(10)가 2개의 안테나(Tx1_S, Tx2_S)를 통해 알라모티 코드를 송신한 경우, 릴레이 노드(20)는 수신된 신호를 두 개의 신호로 분리한다.

릴레이 노드(20)는 분리된 각 신호를 다시 STBC로 인코딩한다(S14). 릴레이 노드(20)는 소스 노드(10)에서 송신한 알라모티 코드를 분리한 후 다시 알라모티 코드화 방식으로 코딩한다.

릴레이 노드(20)는 코딩된 신호를 소정 게인으로 증폭한 후(S16), 증폭된 신호를 목적지 노드(30)로 송신한다(S18). 릴레이 노드(20)의 증폭 비율은 릴레이 노드(20)의 송신전력 및 소스 노드(10)의 송신전력에 기초하여 적절한 증폭 비율을 산출할 수 있다.

이에, 목적지 노드(30)는 릴레이 노드(20)로부터 신호를 수신하여 디코딩 한다(S20). 전달된 신호가 2개의 안테나를 이용하여 송수신되는 알라모티 코드 형식 일 경우, 목적지 노드(30)는 최대 우도(Maximum Likelihood) 방식으로 수신신호를 예측함으로써, 목적지 노드(30)의 구현 복잡도를 현저히 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 평균 비트 오차율 성능을 시뮬레이션한 결과 그래프이다. 여기서, 변조방식으로 16-ary QAM(quadrature amplitude modulation)과 QPSK(quadrature phase shift keying)를 이용하고, 복소 채널 계수

와

은 평균 0과 분산 1인 복소 가우시안 랜덤 변수라고 가정하여 시뮬레이션한 것이다.

도 6의 그래프에서 x축은 평균 송신신호 대 잡음 비로

이다. 범례의 AF, DF, DCF는 각각 증폭 후 전달, 디코딩 후 전달, 신호 분리 후 전달방식을 의미하고, 범례의 괄호 안의 숫자는 각각 소스 노드(10)의 안테나 개수, 릴레이 노드(20)의 안테나 개수, 목적지 노드(30)의 안테나 개수를 의미한다. AF의 성능은 릴레이 노드(20)의 개수와 무관하게 동일한 성능을 갖는다. 제안된 DCF는 DF (2,1,2) 보다 좋은 성능을 보이며, DF (2,2,2)에 근접하는 비트 오차율 성능을 보인다. 즉, 동일한 안테나 조건하에서 DCF는 AF 보다 향상된 성능을 제공하며 DF와 유사한 성능을 보인다.

따라서, 본 발명에 따른 신호 분리 후 전달방식은 증폭 후 전달방식에서 얻지 못하는 다이버시티 이득을 얻어 디코딩 후 전달방식과 유사한 성능을 제공한다. 또한, 신호 분리 후 전달방식이 디코딩 후 전달방식보다 시스템 구성의 복잡성이 낮음에도 불구하고 디코딩 후 전달 방식과 유사한 성능을 제공한다는 점을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 릴레이 노드가 소스 노드로부터 수신한 직교 시공간 부호인 알라모티 코드 신호를 두 개의 신호로 분리하여 다시 알라모티 코드를 만든 후 그 전송 코드를 증폭하여 목적지 노드로 전송한다. 따라서, 간단한 시스템 구성을 통해 모든 송수신 안테나로부터 제공되는 다이버시티 이득을 얻을 수 있음으로 서비스 영역을 용이하게 확장할 수 있으며 신호 송수신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 신호 송수신 방법의 흐름도이다.

도 3은 도 2의 소스 노드의 제어 블록도이다.

도 4는 도 2의 릴레이 노드의 제어 블록도이다.

도 5는 도 2의 목적지 노드의 제어 블록도이다.

도 6은 본 발명에 따른 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 평균 비트 오차율 성능을 시뮬레이션한 결과 그래프이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 소스 노드 12 : 데이터 소스

14 : 변조기 16 : STBC 부호화기_S

20 : 릴레이 노드 22 : 수신부_R

24 : 신호 분리부 26 : STBC 부호화기_R

28 : 증폭부 30 : 목적지 노드

32 : 수신부_D 34 : 디코딩부

Claims

코드화된 복수개의 송신데이터를 복수개의 수신안테나를 통해 수신하는 수신부와;

상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 상기 각 송신데이터로 분리하는 신호 분리부와;

상기 각 송신데이터를 코드화하는 코드화기와;

상기 코드화된 송신데이터를 증폭하여 복수 개의 송신안테나를 통해 목적지로 전달하는 증폭부를 포함하고,

상기 증폭부의 송신전력과 잡음 전력을 고려하여 상기 증폭부의 증폭게인을 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수신부는,

직교 시공간 블록 부호화(Orthogonal Space-Time Block Code, OSTBC)신호를 수신하는 적어도 한 쌍의 수신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 신호 분리부는,

상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 제곱 방법(squaring method) 을 적용하여 상기 각 송신데이터로 분리하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 각 송신데이터는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)방식으로 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코드화기는,

상기 각 송신데이터를 알라모티(Alamouti)방식으로 코드화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 증폭부는,

다음의 수학식을 이용하여 증폭 게인(G)을 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템.

(여기서, P는 상기 송신데이터를 최초 송신한 소스 노드와 이를 중계하는 릴 레이 노드의 송신전력,
는 소스 노드의 i번째 송신 안테나와 릴레이 노드의 j번째 수신 안테나 간의 채널 계수,
은 잡음전력을 나타낸다.)
코드화된 복수개의 송신데이터를 복수개의 수신안테나를 통해 수신하는 단계와;

상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 상기 각 송신데이터로 분리하는 단계와;

상기 각 송신데이터를 코드화하는 단계와;

상기 코드화된 송신데이터를 증폭하여 복수 개의 송신안테나를 통해 목적지로 전달하는 단계를 포함하고,

상기 목적지로 상기 코드화된 송신데이터를 전달할 때의 송신전력과 잡음 전력을 고려하여 증폭게인을 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법.
제 7 항에 있어서,

상기 코드화된 복수개의 송신데이터를 복수개의 수신안테나를 통해 수신하는 단계는,

직교 시공간 블록 부호화(Orthogonal Space-Time Block Code, OSTBC)신호를 수신하는 적어도 한 쌍의 수신 안테나를 통해 상기 코드화된 송신데이터를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법.
제 7 항에 있어서,

상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 상기 각 송신데이터로 분리하는 단계는,

상기 각 수신안테나로 수신된 코드화된 신호를 제곱 방법(squaring method)을 적용하여 상기 각 송신데이터로 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법.
제 9 항에 있어서,

상기 각 송신데이터는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)방식으로 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법.
제 7 항에 있어서,

상기 각 송신데이터를 코드화하는 단계는,

상기 각 송신데이터를 알라모티(Alamouti)방식으로 코드화하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법.
제 7 항에 있어서,

상기 코드화된 송신데이터를 증폭하여 복수개의 송신안테나를 통해 목적지로 전달하는 단계는,

다음의 수학식을 이용하여 증폭 게인(G)을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 이용하는 무선통신 시스템의 제어방법.

(여기서, P는 상기 송신데이터를 최초 송신한 소스 노드와 이를 중계하는 릴레이 노드의 송신전력,
는 소스 노드의 i번째 송신 안테나와 릴레이 노드의 j번째 수신 안테나 간의 채널 계수,
은 잡음전력을 나타낸다.)
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.