OFDMA/TDD 시스템의 하향링크 빔형성 송신기 설계

Design of Downlink Beamforming Transmitter in OFDMA/ TDD system

  • 박형숙 (한국전자통신연구원 무선패킷모뎀연구팀) ;
  • 박윤옥 (한국전자통신연구원 무선패킷모뎀연구팀) ;
  • 김철성 (전남대학교 전자컴퓨터정보통신공학부)
  • 발행 : 2006.05.01

초록

논문은 OFDMA/TDD 시스템에서 하향링크 빔 형성 송신기의 효율적인 구조와 설계 변수의 최적화에 대하여 고찰하였다. 다수의 송신 안테나를 사용하는 하향링크 빔 형성 송신기 설계에 있어 다수의 사용자에 대한 효율적인 빔 형성 구조 설계와 송신기 블록의 word-length 는 송신기의 성능과 하드웨어 복잡도 측면에서 중요한 설계 변수가 된다. 본 논문에서는 기지국 수신에서 사용자 구분 없이 부반송파별 가중치만 메모리에 저장하고, IFFT 입력의 부반송파 단위에서 사용자에 따라 할당된 부반송파의 가중치를 고속으로 계산하여 적용하는 효율적인 빔형성기 구조를 제시하였다. 또한, 고정 소수점 시뮬레이션을 통하여 최적의 설계 변수를 분석하였다. 제시한 구조는 프레임 당 최대 사용자 수에 비례하게 메모리를 줄일 수 있으며, 또한 기지국 수신에서 사용자 제어 없이 FFT 출력을 바로 송신에 적용하여 OFDM 한 심볼의 처리 시간을 줄일 수 있고 송신기에서 빔 형성 계산은 별도의 처리 시간을 요구하지 않는 장점이 있다.

This paper presents the efficient structure and parameter optimization of downlink beamforming transmitter in OFDMA/TDD system. To design downlink beamforming transmitter for multiple transmit antennas, an efficient beamforming structure for multiple users and the choice of word-length of each block are critical in the aspect of its performance and hardware complexity. We propose an efficient beamforming scheme, which stores the weights of subcarriers into memory without user identification at the receiver of base station and calculates the weights for corresponding user in a subcarrier unit of IFFT input at high speed. Also, we obtain the word-length of main data path and other design parameters by fixed-point simulation analysis. The proposed architecture could reduce the memory size proportional to the maximum number of users per frame, and the processing time of an OFDM symbol at the receiver of base station without the need of additional processing time for calculating the weights at the transmitter.

키워드

참고문헌

  1. Richard van Nee and R. Prasad, 'OFDM for wireless Multimedia Communications', Artech House, 2000
  2. Ahmad R.S. Bahai and Burton R. Saltzberg, 'Multi-Carrier Digital Communications Theory and Applications of OFDM', 1999
  3. IEEE 802.16 d/D6, 'Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems', 2004
  4. 홍대형, 강충구, 조용수, '휴대인터넷 표준화 현황', 한국통신학회지, 21권2호, 2004.2, pp. 23-37
  5. 한국정보통신기술협회, '2.3 GHz 휴대인터넷 표준', 2004.6
  6. Jinho Choi, 'Performance Analysis for Transmit Antenna Diversity With/Without Channel Information,' IEEE Trans.on Vehicular Technology, Vol.51, No.1, January 2002
  7. Alireza Mehrnia, Steve H. Hsu, and Babak Daneshrad, 'Minimum Word-length requirements for MIMO_OFDM,' GLOBECOMM 2003, p.600
  8. S. Sampei and T. Sunaga, 'Rayleigh fading compensation method for 16QAM in digital land mobile radio channels,' IEEE 39th VTC, May 1989, pp.640-646
  9. Hyeong Sook Park, Cheoul Sung Kim, 'A Design of OFDMA modulator based on 802.16a standard for high speed packet transmission,' 4th IASTED, July 2004
  10. 김대호, 김환우, '휴대인터넷 시스템의 레인징 정보를 이용한 상향링크 부채널 할당 및 전력 제어 알고리즘' 한국통신학회 논문지 제30권 9A호, 2005, 9, pp.729-736