본 논문은 MIMO 시스템에서, 최대 전송률을 유지하면서 최대 다이버시티를 갖는 준직교 시공간 블록 부호 (QO-STBC : quasi orthogonal space time block codes)를 다차원 신호 공간에서 설계한다. QO-STBC 부호기 중 원형심볼(based-symbols)을 두 개의 신호 쌍으로 묶어서 변형된 새로운 신호를 전송하는 방식을 grouping QO-STBC 라고 한다. 이러한 grouping QO-STBC의 최대 다이버시티 조건을 기하학적으로 살펴보고, 다차원 신호 공간에서 신호를 설계하는 방법을 제안한다. 또한 다양한 신호 성상에 대하여 설계한 부호기의 성능을 분석하고 전산 모의실험을 통하여 성능분석의 타당성을 입증한다.
본 논문에서는 STBC (space tine block codes)의 채널 정보를 이용하여 TCM(Trellis Coded Modulation) 복호기의 연산량을 감소시키는 복호 방법을 제안하였고 이를 하드웨어로 설계 및 검증한 결과를 제시한다. 제안한 방법은 바이어스 포인트 설정을 이용하여 부집합에 n개의 시그널 포인트가 존재할 경우 실제 TCM 복호기에서 연산되는 가지 값을 부집합에서 1개의 시그널 포인트만 필요로 한다. 그러므로 바이어스 포인트 설정을 사용하여 가장 가까운 시그널 포인트를 미리 찾아내어 연산량을 l/n로 줄일 수 있다. 16QAM 8subset 경우에 AED (absolute euclidean distance)연산을 하게 되면 곱셈은 37%, 가감산 41%, 비교는 25%의 연산량 감소 효과가 있다. 또한 본 논문에서는 제안된 STBC와 TCM이 결합된 복호기의 하드웨어 합성 결과를 제시한다. 논리 합성 결과 약 87.6K개의 게이트가 요구됨을 확인하였다.
STBC는 부호이득을 얻을 수 없지만, 비교적 적은 부호기와 복호기의 복잡도를 가지고 완전한 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 따라서 STBC는 부호이득이 없기 때문에 부호이득을 얻을 수 있는 외부 부호와 결합되어 사용하여야 한다. 본 논문에서는 완전한 다이버시티 이득과 함께 상당한 부호이득을 얻기 위하여, MTCM부호와 STBC를 결합한 시스템을 고려하였다. 공정한 성능 비교를 위하여 동일한 전송 전력, 동일한 대역폭 효율 그리고 동일한 상태 수를 전제하고, 고려한 시스템과 기존에 알려진 STTC부호와 FER 성능 비교를 실시하였다. 모의실험 결과, MTCM부호와 STBC를 결합한 시스템의 성능은 빠른 레일리 페이딩 채널에서 2개의 송신기 안테나와 1개의 수신기 안테나를 사용하는 STTC부호 보다 우수한 성능을 보여주었다.
Song, Wei;Lee, Moon-Ho;Matalgah, Mustafa M.;Guo, Ying
Journal of Communications and Networks
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제12권3호
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pp.240-245
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2010
Jacket matrices, motivated by the complex Hadamard matrix, have played important roles in signal processing, communications, image compression, cryptography, etc. In this paper, we suggest a novel approach to design a simple class of space-time block codes (STBCs) to reduce its peak-to-average power ratio. The proposed code provides coding gain due to the characteristics of the complex Hadamard matrix, which is a special case of Jacket matrices. Also, it can achieve full rate and full diversity with the simple decoding. Simulations show the good performance of the proposed codes in terms of symbol error rate. For generality, a kind of quasi-orthogonal STBC may be similarly designed with the improved performance.
시공간 블록 부호화(STBC: Space-Time Block Code) 기법은 단순하면서도 효과적인 다이버시티 기법으로 WCDMA, HSDPA 및 LTE 이동통신 표준에 채택되었다. 이러한 STBC 기법은 페이딩 채널의 추정 정확도에 따라 그 성능이 좌우된다. 채널 추정을 위한 기준 심볼의 오버헤드를 수용할 수 없거나 고속으로 이동하는 모바일의 경우 채널 추정이 힘든 경우가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 차등 시공간 블록 부호화(DSTM: Differential Space-Time Modulation) 기법들이 제안되어 왔다. 이 기법들은 채널 추정을 필요로 하지 않기 때문에 위와 같은 고속 이동 환경에 적합한 장점이 있다. 본 논문에서는 다양한 속도로 이동하는 모바일 채널에 LTE 파라미터를 적용하여 기존의 STBC 및 DSTM의 성능을 고찰해 보고, 단말에 적용 가능한 적응적 DSTM 복호 기법을 제안하여 그 성능을 고찰하였다.
In this work, we study the performance of a serial concatenated scheme comprising a convolutional code (CC) and an orthogonal space-time block code (STBC) separated by an inter-leaver. Specifically, we derive performance bounds for this concatenated scheme, clearly quantify the impact of using a CC in conjunction with a STBC, and compare that to using a STBC code only. Furthermore, we examine the impact of performing antenna selection at the receiver on the diversity order and coding gain of the system. In performing antenna selection, we adopt a selection criterion that is based on maximizing the instantaneous signal-tonoise ratio (SNR) at the receiver. That is, we select a subset of the available receive antennas that maximizes the received SNR. Two channel models are considered in this study: Fast fading and quasi-static fading. For both cases, our analyses show that substantial coding gains can be achieved, which is confirmed through Monte-Carlo simulations. We demonstrate that the spatial diversity is maintained for all cases, whereas the coding gain deteriorates by no more than $10\;log_{10}$ (M / L) dB, all relative to the full complexity multiple-input multiple-output (MIMO) system.
본 논문에서는 복조후 전송 (DF: Decode-and-Forward) 중계기를 사용하는 협력통신 (Cooperative Communication) 시스템에서 동일 채널로 전송된 다른 신호에 의해 단말기에 발생할 수 있는 간섭 완화 방법에 대해 분석하고 실험하였다. 간섭완화 방법은 동일 채널로 전송할 신호를 직교 부호를 이용하여 부호화한 후 전송하면, 수신기는 미리 알고 있는 직교 부호를 이용하여 자신이 원하는 신호만 수신하는 것이다. 본 논문에서 이용한 직교 부호는 직교 골드 부호 (Orthogonal Gold Code) 를 이용하였다. 하지만 직교 골드 부호 이외에 직교 성질을 가지는 다른 부호를 직교 부호로 사용할 수 있다. 또한 추가적인 배열 이득으로 인해 시스템 성능을 향상시키기 위해 시공간 블록 부호화 (STBC : Space Time Block Coding) 개념을 적용하였다.
터보 부호화된 시공간 블록 부호(space-time block coding; STBC) 방식을 사용하는 디지털 통신 시스템에서는 STBC 방식에서 어떻게 연판정 값을 제공하느냐가 터보 부호의 성능과 밀접하게 관련되어 있기 때문에 세심한 주의가 필요하다. 본 논문에서는 이와 같은 시스템의 수신단에서 터보 부호의 복호화기에 들어가는 STBC 복호화기의 출력 값인 연판정 검출(soft decision detection; SDD) 값의 정확도의 정도에 따른 성능을 살펴본다. 최근 유사 직교 STBC(quasi-orthogonal STBC; QO-STBC) 방식의 복호 과정에서 발생하는 잡음 향상 효과를 완화시키기 위한 방식으로써 잡음 백색화 필터(noise whitened filter)를 이용한 방식이 제안되어 성능 향상 및 복잡도 개선에 도움이 될 수 있음이 밝혀진 바 있다. 이에 본 논문에서는 이러한 잡음 백색화 필터를 이용한 QO-STBC 방식에 대한 보다 명확한 수학적 분석 결과를 제시하고, 이에 적합한 SDD 방식을 제안한다.
본 논문에서는 선형분산행렬(linear dispersion)을 이용한 하이브리드 MIMO(multi-input multi-output) 시스템을 적용하여 차세대 지상파 DTV 시스템을 구현하기 위한 새로운 전송 기법을 제안한다. 유럽형 방송 시스템인 DVB-T2에서는 수신 성능을 향상시키기 위하여 STBC(space time block code) 기법을 선택적으로 적용하였다. 그러나 STBC 기법은 송신 안테나에 비례하여 전송량이 증가하지 않는 단점이 있다. 이러한 STBC의 단점을 극복하기 위하여 전송단에 여러 개의 서로 다른 STBC 전송 행렬을 배치하는 하이브리드 STBC 기법이 사용된다. STBC 기법보다 향상된 수신 성능을 가지는 선형분산행렬을 하이브리드 형태로 구성하여 전송량 및 수신 성능을 향상시켰다. 제안한 하이브리드 MIMO 기법과 기존의 하이브리드 STBC 기법의 성능을 컴퓨터 실험을 통하여 비교분석하였다.
In this paper, we present a method to improve the performance of the four transmit antenna quasi-orthogonal space-time block code (STBC) in the coded system. For the four transmit antenna case, the quasi-orthogonal STBC consists of two symbol groups which are orthogonal to each other, but intra group symbols are not. In uncoded system with the matched filter detection, constellation rotation can improve the performance. However, in coded systems, its gain is absorbed by the coding gain especially for lower rate code. We propose an iterative decoding method to improve the performance of quasi-orthogonal codes in coded systems. With conventional quasi-orthogonal STBC detection, the joint ML detection can be improved by iterative processing between the demapper and the decoder. Simulation results shows that the performance improvement is about 2dB at 1% frame error rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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