In recent years, in order to meet with the needs of the high data transmission many release of the next generation project standard reveals new technologies to improve data transmission capacity. Among them, multiple-input multiple-output (MIMO) system enhances the system capacity based on transmit and receive antenna diversity scheme. It offers a significant capacity gain over a traditional single-input single-output (SISO) system. Theoretically (4,4) MIMO system can give four times larger capacity than (1, 1) SISO system with no spectral resource increasing.
MIMO systems generally fall into two categories, depending on the kind of gain they provide: spatial multiplexing methods yield capacity gain, while diversity methods yield link quality gain. This study selects a set of systems from each category, quantifying their gains analytically or via simulations, and shows how these improvements are dependent upon the specific block coding and the number of antennas. The capacity gain and the diversity gain are closely related with the number of antennas. The many reported cases recently studied are focused on the MIMO systems in which the number of receiving antennas is larger than that of transmit antennas. But the number of antennas in mobile terminal is rather limited in practical use. For example, the four antennas at the base station and the two antennas at the mobile terminal are more desirable requires.
In this thesis, a basic concept of MIMO system, simple block codes (based on Orthogonal Space Time Block Code (OSTBC), Bell Labs Layered Space-Time Architecture (BLAST) and combining of them) and performance analysis of the High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) used in Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA) system will be introduced. In conclusion it will be shown that the performance of HSDPA can be improves with MIMO systems. And furthermore, employing adaptive Space Time Block Code (STBC) can increases the overall throughput of the system.
근래의 이동통신 기술은 이동통신 시장의 급성장과 더불어 빠른 속도로 발전하고 있으며 무선데이터 서비스의 성장 추세와 함께 고속, 대용량의 무선데이터 전송기술을 요구하고 있다. 고속 데이터 전송을 위한 해결책으로 다중 안테나를 이용한 무선통신 기술에 대한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. 다중 안테나 기술은 capacity 이득을 위한 기술(Bell Labs Layered Space-Time Architecture, BLAST)과 link quality 이득을 위한 기술(Space Time Coding, STC)등, 두 가지의 기술적 특징으로 구분할 수 있다. 일반적으로 다중 안테나 기술은 수신 안테나의 수가 송신 안테나의 수 보다 많을 경우 효율적이다. 그러나 기지국에서는 안테나의 수를 많이 할 수 있지만 모바일에서는 안테나의 수를 많이 할 수 없다. 그러므로 기지국과 모바일 사이에서는 비대칭적인 안테나 수를 가질 것이다. 기지국의 안테나 수가 4 개이고 모바일의 안테나 수가 2개가 현재 주로 연구되고 있다.
본 논문은 (4, 2)의 비대칭적인 안테나 사이에서 적절한 방법을 찾고자 한다. 송신안테나 수가 수신안테나 수보다 많으면, STC 와 BLAST 를 같이 사용하여 link quality 이득과 capacity 이득을 증대시켜야 한다. 다중 안테나 시스템은 복소수를 기반으로 하고 행렬 연산을 하므로 복잡도가 높으므로 비교적 간단한 블록 코딩을 고려하였다. 이 결과를 이용하여 High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) 시스템에 적용하였다. HSDPA는 10 Mbps의 높은 전송률을 유지하기 위해 많은 다중안테나 시스템이 연구되고 있으며 대부분의 안테나의 수는 송신 안테나가 4개를 기준으로 연구되고 있다.
레일리 페이딩 채널에서는 채널 코딩이 충분하게 link adaptation 의 기준을 제공하지 않으므로, Space Time Coding 기술을 적용하여 throughput 증가시킬 수 있으며, link adaptation의 적용이 쉬워진다. 이와 함께 adaptive 개념을 HSDPA 시스템에 적용하면, 간단한 STBC 를 이용하여, 시스템 전체의 throughout을 증가시킬 수 있다.
