6x2 MIMO+BF을 적용한 와이브로 다운링크 시스템의 구현과 실험 결과

Abstract

Multiple antenna is a core technology in developing next generation mobile communication systems as it is able to increase the link throughput and capacity without allocating additional frequency. Multiple antenna system can be largely categorized into Spatial multiplexing(SM) MIMO technique for high data rate, Adaptive Antenna System (AAS) technique for adaptive beamforming, and so on. This thesis proposes a MIMO+BF system that combines SM MIMO technique and adaptive beamforming(BF) to improve the capacity of a conventional SM MIMO system. And I have implemented a base station that have two 3-array antennas and a mobile station that have two antennas in order to verify the performance of the MIMO+BF system. The prototype system using 6x2 MIMO+BF is applied to WiBro, Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) system that follows the IEEE 802.16e standard. The prototype experiments show that the 6x2 MIMO+BF system improves the transmit Signal to Noise Ratio(TSNR) over conventional 2x2 SM MIMO system by approximately 4dB for bit error rate(BER) of 0.0001 and same throughput.; 다중 안테나 기술은 추가적인 주파수 할당 없이 데이터의 전송률과 링크 용량을 증가시킬 수 있기 때문에 차세대 이동 통신을 위한 핵심 기술이다. 다중 안테나 기술에는 Spatial Multiplexing(SM) MIMO, Adaptive Antenna System(AAS) 기술 등이 존재하며 그 기술만의 특징적이 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 송신단의 여러 안테나에서 독립적인 데이터를 동시에 전송하여 데이터 전송률을 높이는 SM MIMO 기술과 배열 안테나의 위상을 제어하여 빔형성을 통해 배열 이득을 얻을 수 있는 AAS 기술을 결합한 MIMO+BF 기술을 제안한다. 제안한 기술을 검증하기 위해 배열(배열 소자 3개) 안테나 2개를 가지고 있는 기지국과 안테나 2개를 가지고 있는 단말기에 6x2 MIMO+BF 기술을 IEEE 802.16e 표준을 따르는 와이브로 다운링크에 접목시켜 구현한 후 성능을 실험하였다. 실험 측정 결과 제안한 시스템은 기존의 2x2 SM MIMO보다 송신 SNR 대 비트 오류율과 전송률 측면에서 약 4dB 이득을 얻는 것을 확인할 수 있었다.