KR100731984B1 - Ｓｔｂｃ검출 장치 및 방법 - Google Patents

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KR100731984B1
KR100731984B1 KR1020050133745A KR20050133745A KR100731984B1 KR 100731984 B1 KR100731984 B1 KR 100731984B1 KR 1020050133745 A KR1020050133745 A KR 1020050133745A KR 20050133745 A KR20050133745 A KR 20050133745A KR 100731984 B1 KR100731984 B1 KR 100731984B1
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whitening
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김동순
이연성
원광호
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전자부품연구원
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Abstract

본 발명은 정합 필터 및 2개의 백색화 필터를 이용하여 DF(Decision Feedback}가 갖는 오류전파 현상을 제거할 수 있는 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 STBC 검출 장치는 두 개의 송신 안테나를 이용하여 데이터
Figure 112005077931792-pat00001
를 송신하고, 두 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 신호로부터 복조한 기저대역 복조 심볼
Figure 112005077931792-pat00002
로부터 데이터
Figure 112005077931792-pat00003
를 검출하는 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 장치에 있어서, 상기 기저대역 복조 심볼을 수신하며 필터 계수가 행렬
Figure 112005077931792-pat00004
인 정합 필터(matched filter); 및 상기 정합 필터의 출력을 각각 수신하며, 필터 계수가 각각 행렬
Figure 112005077931792-pat00005
및
Figure 112005077931792-pat00006
인 제1 및 제2 백색화 필터(whitening filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다(단,
Figure 112005077931792-pat00007
를 l번째 OFDM 심볼 주기에 i번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 존재하는 다중경로 채널의 주파수 응답이라 할 때
Figure 112005077931792-pat00008
이며, 상기 행렬
Figure 112005077931792-pat00009
는
Figure 112005077931792-pat00010
(
Figure 112005077931792-pat00011
는 에르미트 행렬)를 만족하는 행렬이며,
Figure 112005077931792-pat00012
및
Figure 112005077931792-pat00013
임).

Description

ＳＴＢＣ검출 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING SPACE-TIME BLOCK CODING}
도 1은 통상적인 STBC-OFDM 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 STBC 검출 장치를 도시한 블록도.
본 발명은 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 정합 필터 및 2개의 백색화 필터를 이용하여 DF(Decision Feedback}가 갖는 오류전파 현상을 제거할 수 있는 STBC 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
STBC(Space-Time Block Coding)와 OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)을 결합한 STBC-OFDM은 고속 데이터 전송시 발생하는 무선채널의 심각한 다중경로 페이딩 왜곡과 높은 링크 버짓(link budget) 문제를 효과적으로 해결하면서 수신단을 단순하게 구현할 수 있는 효율적인 전송기술이다. STBC-OFDM의 수신단에서는 전송 데이터를 검출하기 위해 ML(Maximum Likelihood) 검출방법을 사용할 수 있으나, ML 검출방법은 데이터의 성상도가 증가함에 따라 계산량이 크게 증가하는 문제를 갖고 있어 이를 단순화 시킨 SML(Simplified ML) 방법이 주로 사 용된다. 그러나, 단말기가 이동하게 되면 무선 채널의 특성이 시간에 따라 변하게 되고 이 경우에 SML 방법을 사용하게 되면 시변채널에 의한 ICI(Inter-Channel Interference) 이외에 크로스토크(crosstalk)가 발생하여 검출 성능이 저하된다는 문제점이 있다. 이와 같은 크로스토크의 영향을 감소시키기 위해 다양한 검출 방법이 제안되었으며, 그 중에서 DF(Decision Feedback) 검출방법의 성능이 가장 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나, DF 검출방법은 첫 번째 결정 데이터 심볼의 오류가 두 번째 데이터 심볼의 결정에 영향을 주는 오류전파 현상이 발생하여 그 성능이 ML 검출방법에 비해 크게 저하된다는 문제점이 있다.
이하에서는, 종래 기술에 따른 통상적인 STBC-OFDM 시스템 및 검출 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 2개의 송신 안테나를 포함하는 통상적인 STBC-OFDM 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 송신 안테나의 수가 2(M=2)이고 수신 안테나의 수가 1인 경우, STBC를 위한 부호화 방식은 송신 안테나의 수가 2개이므로 부호율이 1인 Alamouti 부호를 사용하며, 이 때 l번째 OFDM 심볼주기 동안에 전송될 데이터 벡터는 전체 부반송파 수가 N인 경우 2N개의 데이터 심볼로 구성된다. 데이터 벡터는 STBC 부호기에 입력되어 N번의 부호화 과정을 거치는데, 이 때 k(
Figure 112005077931792-pat00014
)번째 부반송파에 해당하는 데이터 벡터는 하기의 수학식 1과 같다. STBC는 시간축으로 이루어지므로 부반송파 인덱스와 관계 없으며, 따라서, 이후부터의 표현에는 k를 생략하기로 한다.
Figure 112005077931792-pat00015
N번의 STBC 부호화 과정을 거쳐 2개의 크기 N인 부호화 된 데이터 벡터가 얻어지고 각 벡터는 IFFT와 CP 추가를 거쳐 해당 송신 안테나를 통해 병렬로 전송된다. 수신단에서는 FFT를 수행하여 복조를 이루며, 완벽한 동기화를 가정하면 k번째 부반송파에서 하기의 수학식 2와 같은 기저대역 복조 심볼을 얻게 된다.
Figure 112005077931792-pat00016
여기서,
Figure 112005077931792-pat00017
는 OFDM 심볼주기 동안의 채널 변화에 의해 발생하는 채널간 간섭(Inter-Channel Interference: ICI)이며,
Figure 112005077931792-pat00018
는 가산성 백색 가우스 잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN)이다. 행렬 h는 하기의 수학식 3을 만족한다.
Figure 112005077931792-pat00019
여기서,
Figure 112005077931792-pat00020
는 l번째 OFDM 심볼 주기에 i번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 존재하는 다중경로 채널의 주파수 응답을 나타낸다. 송신 안테나 사이의 상관성이 없고 다중경로 채널이 WSSUS 성질을 갖는다고 가정하면
Figure 112005077931792-pat00021
의 관계를 갖는다.
1. JML(Joint Maximum Likelihood) 검출기에 기초한 ZF(Zero-Forcing) 검출 방법.
상기 수학식 2의 복조 심볼로부터 두 개의 데이터 심볼을 검출하기 위해 다음과 같이 JML(Joint Maximum Likelihood)을 수행할 수 있다.
Figure 112005077931792-pat00022
여기서,
Figure 112005077931792-pat00023
는 l 2 norm이므로
Figure 112005077931792-pat00024
과 같이 나타낼 수 있다.
2. 정합 필터링(Matched Filtering, MF)에 기초한 Simplified ML(SML)검출 방법
상기 수학식 2의 복조심볼에서 수신 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 최대로 하기 위해 수학식 5와 같이 상기 수학식 2를 정합 필터에 입력한다.
Figure 112005077931792-pat00025
여기서,
Figure 112005077931792-pat00026
는 정합 필터 계수 행렬로써
Figure 112005077931792-pat00027
이며, 대각 스케일링 행렬(diagonal scaling matrix)
Figure 112005077931792-pat00028
는 정합 필터의 출력 중 잡음 성분
Figure 112005077931792-pat00029
이
Figure 112005077931792-pat00030
를 만족하도록 결정해 주면 된다. 참고문헌 D. B. Lin, P. H. Chiang, and H. J. Li, "Performance analysis of two-branch transmit diversity block-coded OFDM systems in time-varying multipath, rayleigh-fading channels," IEEE Trans. Veh. Tech. vol. 54, no. 1, pp. 136-148, Jan. 2005의 결과를 이용하면
Figure 112005077931792-pat00031
는 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00032
여기서,
Figure 112005077931792-pat00033
,
Figure 112005077931792-pat00034
이다. 상기 수학식 5를 정리하면 MF의 출력을 하기의 수학식 7과 같이 구할 수 있다.
Figure 112005077931792-pat00035
Figure 112005077931792-pat00036
여기서,
Figure 112005077931792-pat00037
이다. 기존의 Simplified ML(SML) 검출 방법에서는 MF 이후에 수학식 7에서 간섭 성분
Figure 112005077931792-pat00038
,
Figure 112005077931792-pat00039
을 무시하고 데이터 성분
Figure 112005077931792-pat00040
,
Figure 112005077931792-pat00041
만을 고려하여 최종적으로 데이터를 검출한다.
Figure 112005077931792-pat00042
, i = 1, 2
3. DF 검출기(Decision Feedback Detector)에 기초한 백색화 정합 필터(WMF)
상기 수학식 2의 수신 신호는 채널을 통과한 송신신호에 잡음이 더해진 형태임을 알 수 있다. 따라서, 최적의 ML 데이터 검출을 위해서는 WMF를 사용해야 한다. WMF는 정합 필터링 후에 백색화 필터링하는 것이므로 하기의 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005077931792-pat00043
여기서,
Figure 112005077931792-pat00044
는 WMF 계수로써, MF인
Figure 112005077931792-pat00045
와 WF인
Figure 112005077931792-pat00046
의 케스케이드(cascade) 형태로 구현된다. 따라서, 수학식 9는 하기의 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005077931792-pat00047
여기서,
Figure 112005077931792-pat00048
이고,
Figure 112005077931792-pat00049
이다. 또한,
Figure 112005077931792-pat00050
는 2 × 2의 복소 행렬이며,
Figure 112005077931792-pat00051
을 만족하도록 결정된다. 참고문헌 D. B. Lin, P. H. Chiang, and H. J. Li, "Performance analysis of two-branch transmit diversity block-coded OFDM systems in time-varying multipath, rayleigh-fading channels," IEEE Trans. Veh. Tech. vol. 54, no. 1, pp. 136-148, Jan. 2005의 결과를 따르면
Figure 112005077931792-pat00052
이 되고 이 때,
Figure 112005077931792-pat00053
은 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00054
결국,
Figure 112005077931792-pat00055
는
Figure 112005077931792-pat00056
이 되며 이를 상기 수학식 9에 대입하여 정리하면 하기의 수학식 12의 결과를 얻는다.
Figure 112005077931792-pat00057
Figure 112005077931792-pat00058
상기 수학식 12의 두 식을 비교해 보면,
Figure 112005077931792-pat00059
에는 신호 성분인
Figure 112005077931792-pat00060
만 존재하고,
Figure 112005077931792-pat00061
에는 신호 성분 이외에 여전히 간섭 성분인
Figure 112005077931792-pat00062
이 남아 있음을 알 수 있다. 따라서, 수학식 12에 ML을 적용하게 되면 간섭의 영향을 받지 않고
Figure 112005077931792-pat00063
을 검출할 수 있으며, 그 결과를 이용하여 상기 간섭 성분을 제거하면
Figure 112005077931792-pat00064
의 검출에 오류가 발생하지 않는다는 가정하에서 간섭의 영향을 받지 않아 JML 검출과 동일한 검출 성능을 제공할 수 있다. 그러나, 실제로는
Figure 112005077931792-pat00065
의 검출에 오류가 발생할 확률이 있으며, 이로 인한 오류 전파 영향이
Figure 112005077931792-pat00066
에 작용하여 JML 검출기와의 검출 성능 차이가 발생하게 된다. 이와 같은 DF 검출기의 동작을 수식으로 표현하면 하기의 수학식 13과 같다.
Figure 112005077931792-pat00067
Figure 112005077931792-pat00068
상기 수학식 4의 ML 검출방법은 최적의 검출 성능을 나타내지만 데이터 심볼의 성상도 차수가 증가할수록 계산량이 크게 증가하는 문제가 있다. 또한, 상기 수학식 8의 SML 검출방법은 수학식 4의 ML 방법에 비해 계산량이 감소하지만 수학식 7에서 알 수 있는 바와 같이, 데이터 검출시 간섭신호의 영향을 고려하지 않았으므로 검출 성능이 저하되는 문제를 갖는다. 상기 수학식 13으로 표현되는 DF 검출방법은 첫 번째 데이터
Figure 112005077931792-pat00069
의 검출시 간섭신호의 영향을 받지 않으므로 SML 검출방법에 비해 우수한 성능을 갖는다. 그러나, DF 방식에서는 실제로
Figure 112005077931792-pat00070
의 검출에 오류가 발생할 확률이 있으며, 이로 인한 오류 전파 영향이
Figure 112005077931792-pat00071
에 작용하여 JML 검출기와의 검출 성능 차이가 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 정합 필터 및 2개의 백색화 필터를 이용하여 DF(Decision Feedback}가 갖는 오류전파 현상을 제거할 수 있는 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 STBC 검출 장치는 두 개의 송신 안테나를 이용하여 데이터
Figure 112005077931792-pat00072
를 송신하고, 두 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 신호로부터 복조한 기저대역 복조 심볼
Figure 112005077931792-pat00073
로부터 데이터
Figure 112005077931792-pat00074
를 검출하는 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 장치에 있어서, 상기 기저대역 복조 심볼을 수신하며 필터 계수가 행렬
Figure 112005077931792-pat00075
인 정합 필터(matched filter); 및 상기 정합 필터의 출력을 각각 수신하며, 필터 계수가 각각 행렬
Figure 112005077931792-pat00076
및
Figure 112005077931792-pat00077
인 제1 및 제2 백색화 필터(whitening filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다(단,
Figure 112005077931792-pat00078
를 l번째 OFDM 심볼 주기에 i번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 존재하는 다중경로 채널의 주파수 응답이라 할 때
Figure 112005077931792-pat00079
이며, 상기 행렬
Figure 112005077931792-pat00080
는
Figure 112005077931792-pat00081
(
Figure 112005077931792-pat00082
는 에르미트 행렬)를 만족하는 행렬이며,
Figure 112005077931792-pat00083
및
Figure 112005077931792-pat00084
임).
바람직하게는, 상기 제1 백색화 필터의 출력은
Figure 112005077931792-pat00085
이며, 상기 제2 백색화 필터의 출력은
Figure 112005077931792-pat00086
이다(단,
Figure 112005077931792-pat00087
,
Figure 112005077931792-pat00088
,
Figure 112005077931792-pat00089
이며,
Figure 112005077931792-pat00090
는 가산성 백색 가우스 잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN)).
또한, 본 발명에 따른 STBC 검출 장치는
Figure 112005077931792-pat00091
인 경우 제1 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
Figure 112005077931792-pat00092
를 출력하고,
Figure 112005077931792-pat00093
인 경우 제2 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
Figure 112005077931792-pat00094
를 출력하는 선택부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 STBC 검출 방법은, 두 개의 송신 안테나를 이용하여 데이터
Figure 112005077931792-pat00095
를 송신하고, 두 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 신호로부터 복조한 기저대역 복조 심볼
Figure 112005077931792-pat00096
로부터 데이터
Figure 112005077931792-pat00097
를 검출하는 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 방법에 있어서, (a) 상기 기저대역 복조 심볼을 필터 계수가 행렬
Figure 112005077931792-pat00098
인 정합 필터를 이용하여 정합 필터링하는 단계; (b) 상기 필터링된 기저대역 복조 심볼을 필터 계수가 각각 행렬
Figure 112005077931792-pat00099
및
Figure 112005077931792-pat00100
인 제1 및 제2 백색화 필터(whitening filter)를 이용하여 백색화 필터링하는 단계; 및 (c) 상기 제1 백색화 필터 및 제2 백색화 필터에 의해 백색화 필터링된 신호 중 어느 하나를 선택하여 데이터
Figure 112005077931792-pat00101
를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다(단,
Figure 112005077931792-pat00102
를 l번째 OFDM 심볼 주기에 i번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 존재하는 다중경로 채널의 주파수 응답이라 할 때
Figure 112005077931792-pat00103
이며, 상기 행렬
Figure 112005077931792-pat00104
는
Figure 112005077931792-pat00105
(
Figure 112005077931792-pat00106
는 에르미트 행렬)를 만족하는 행렬이며,
Figure 112005077931792-pat00107
및
Figure 112005077931792-pat00108
임).
바람직하게는, 상기 (b) 단계에서, 상기 제1 백색화 필터에 의하여 백색화 필터링된 신호는
Figure 112005077931792-pat00109
이며, 상기 제2 백색화 필터에 의해 백색화 필터링된 신호는
Figure 112005077931792-pat00110
이다(단,
Figure 112005077931792-pat00111
,
Figure 112005077931792-pat00112
,
Figure 112005077931792-pat00113
이며,
Figure 112005077931792-pat00114
는 가산성 백색 가우스 잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN)).
또한, 상기 (c) 단계에서,
Figure 112005077931792-pat00115
인 경우 제1 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
Figure 112005077931792-pat00116
를 출력하고,
Figure 112005077931792-pat00117
인 경우 제2 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
Figure 112005077931792-pat00118
를 출력할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 STBC 검출 장치를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 STBC 검출 장치는 기저대역 복조 심볼을 수신하며 필터 계수가 행렬
Figure 112005077931792-pat00119
인 정합 필터(100)와, 정합 필터(100)의 출력을 각각 수신하며 필터 계수가 각각 행렬
Figure 112005077931792-pat00120
및
Figure 112005077931792-pat00121
인 제1 백색화 필터(110a) 및 제2 백색화 필터(whitening filter)(110b), 제1 검출부(120a), 제2 검출부(120b) 및 출력신호를 선택하는 선택부(130)를 포함한다. 또한, 채널 에스티메이션부(140) 및 이득 비교부(150)를 포함한다. 본 발명은 두 개의 송신 안테나를 이용하여 데이터
Figure 112005077931792-pat00122
를 송신하고, 두 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 신호로부터 복조한 기저대역 복조 심볼
Figure 112005077931792-pat00123
로부터 데이터
Figure 112005077931792-pat00124
를 검출하는 경우를 상정한 것이다. 여기서,
Figure 112005077931792-pat00125
를 l번째 OFDM 심볼 주기에 i번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 존재하는 다중경로 채널의 주파수 응답이라 할 때
Figure 112005077931792-pat00126
이며, 상기 행렬
Figure 112005077931792-pat00127
는
Figure 112005077931792-pat00128
(
Figure 112005077931792-pat00129
는 에르미트 행렬)를 만족하는 행렬이다. 또한,
Figure 112005077931792-pat00130
및
Figure 112005077931792-pat00131
를 만족한다.
본 발명에 따른 STBC 검출 장치는 한 개의 정합 필터(100)와 두 개의 백색화 필터를 사용하는 것을 특징으로 하며, 특히 두 개의 백색화 필터(110a, 110b)의 필터 계수가 각각 행렬
Figure 112005077931792-pat00132
및
Figure 112005077931792-pat00133
이라는 것이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 STBC 검출 장치의 동작 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저,
Figure 112005077931792-pat00134
을 구하기 위하여 하기의 수학식 14와 같은 에르미트 행렬
Figure 112005077931792-pat00135
의 Choleski factorization을 사용한다.
Figure 112005077931792-pat00136
여기서,
Figure 112005077931792-pat00137
은 대각항이 양의 실수인 lower triangular matrix이다. 상기 수학식 14를 사용함으로써
Figure 112005077931792-pat00138
의 검출시 간섭의 영향을 받지 않게 된다. 만약 상기 수학식 12와 유사하게
Figure 112005077931792-pat00139
의 결과도 간섭 성분을 갖지 않는다면 수학식 13의 DF를 사용하지 않고
Figure 112005077931792-pat00140
을 검출함으로써 DF가 갖는 고유의 오류 전파 영향을 받지 않을 것이다. 이를 위해
Figure 112005077931792-pat00141
의 Choleski factorization을 하기의 수학식 15와 같이 적용한다.
Figure 112005077931792-pat00142
여기서,
Figure 112005077931792-pat00143
는 대각항이 양의 실수인 lower triangular matrix이다.
Figure 112005077931792-pat00144
를 구하기 위해 먼저
Figure 112005077931792-pat00145
를 다음과 같이 정의한다.
Figure 112005077931792-pat00146
상기 수학식 16을 수학식 15에 대입하면 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00147
상기 수학식 17로부터
Figure 112005077931792-pat00148
,
Figure 112005077931792-pat00149
,
Figure 112005077931792-pat00150
임을 알 수 있다. 따라서,
Figure 112005077931792-pat00151
는 하기의 수학식 18과 같이 표현된다.
Figure 112005077931792-pat00152
Figure 112005077931792-pat00153
의 factorization 형태가 변경되었으므로
Figure 112005077931792-pat00154
를 만족시키는
Figure 112005077931792-pat00155
도 변경되어야 한다. 즉,
Figure 112005077931792-pat00156
가 되기 위한
Figure 112005077931792-pat00157
는 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00158
수학식 19를 수학식 9에 대입하면 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00159
여기서,
Figure 112005077931792-pat00160
이다. 수학식 20을 정리하면 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00161
Figure 112005077931792-pat00162
수학식 21을 참조하면, 수학식 12와 유사하게 신호 성분인
Figure 112005077931792-pat00163
만 남아 있고 간섭 성분이 사라진 것을 볼 수 있다. 따라서, 수학식 21을 이용하여
Figure 112005077931792-pat00164
를 검출하면 간섭의 영향을 받지 않는다. 이를 수식으로 표현하면 하기의 수학식 22와 같다.
Figure 112005077931792-pat00165
즉, 수학식 13과 수학식 22를 이용하면 시변채널에 의한 간섭의 영향을 받지 않고 데이터 심볼을 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 검출 방법을 요약하면 아래와 같다. 먼저, 수학식 2의 수신신호 벡터에 첫 번째 WMF를 적용하여 하기 수학식 23에 기재된 첫 번째 예비신호를 얻는다.
Figure 112005077931792-pat00166
여기서,
Figure 112005077931792-pat00167
은 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00168
수학식 24를 정리하면 하기의 수학식 25를 얻을 수 있다.
Figure 112005077931792-pat00169
Figure 112005077931792-pat00170
마찬가지로 두 번째 WMF를 수학식 2에 적용하여 수학식 26에 기재된 두 번째 예비신호를 얻는다.
Figure 112005077931792-pat00171
여기서,
Figure 112005077931792-pat00172
는 다음과 같다.
Figure 112005077931792-pat00173
수학식 27을 정리하여 수학식 28의 결과를 얻을 수 있다.
Figure 112005077931792-pat00174
Figure 112005077931792-pat00175
수학식 25의 첫 번째 식과 수학식 28의 첫 번째 식은 각각 데이터 심볼
Figure 112005077931792-pat00176
과
Figure 112005077931792-pat00177
만을 포함하고 있으므로 이로부터 크로스토크의 영향 없이 데이터를 검출한다. 그런데,
Figure 112005077931792-pat00178
과
Figure 112005077931792-pat00179
에는 각각
Figure 112005077931792-pat00180
과
Figure 112005077931792-pat00181
의 이득이 곱셈항으로 들어가 있음을 알 수 있다. 따라서,
Figure 112005077931792-pat00182
과
Figure 112005077931792-pat00183
의 차이에 의해
Figure 112005077931792-pat00184
과
Figure 112005077931792-pat00185
의 검출성능이 다를 수 있다. 즉,
Figure 112005077931792-pat00186
이
Figure 112005077931792-pat00187
보다 큰값일 경우
Figure 112005077931792-pat00188
의 검출 성능이
Figure 112005077931792-pat00189
보다 우수할 확률이 크다. 이러한 성질을 이용하여 먼저
Figure 112005077931792-pat00190
과
Figure 112005077931792-pat00191
의 크기를 비교한 후 그 크기에 따라 수학식 25를 사용할지 아니면 수학식 28을 사용할지 결정하면 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
즉,
Figure 112005077931792-pat00192
이면,
Figure 112005077931792-pat00193
Figure 112005077931792-pat00194
이며,
Figure 112005077931792-pat00195
이면,
Figure 112005077931792-pat00196
Figure 112005077931792-pat00197
이다.
본 발명에 따른 STBC 검출 장치 및 방법은 정합 필터 및 2개의 백색화 필터를 이용하여 DF(Decision Feedback}가 갖는 오류전파 현상을 제거함으로써 STBC-OFDM의 검출 성능을 향상시키며, 데이터 심볼의 성상도와 관계없이 M-QPSK, M-QAM 성상도에 모두 적용 가능하다는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 두 개의 송신 안테나를 이용하여 데이터
    Figure 112007026454293-pat00198
    를 송신하고, 두 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 신호로부터 복조한 기저대역 복조 심볼
    Figure 112007026454293-pat00199
    로부터 데이터
    Figure 112007026454293-pat00200
    를 검출하는 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 장치에 있어서,
    상기 기저대역 복조 심볼을 수신하며 필터 계수가 행렬
    Figure 112007026454293-pat00201
    인 정합 필터(matched filter); 및
    상기 정합 필터의 출력을 각각 수신하며, 필터 계수가 각각 행렬
    Figure 112007026454293-pat00202
    및
    Figure 112007026454293-pat00203
    인 제1 및 제2 백색화 필터(whitening filter)를 포함하고,
    상기 제1 백색화 필터의 출력은
    Figure 112007026454293-pat00247
    이며, 상기 제2 백색화 필터의 출력은
    Figure 112007026454293-pat00248
    인 것(단,
    Figure 112007026454293-pat00249
    ,
    Figure 112007026454293-pat00250
    ,
    Figure 112007026454293-pat00251
    이며,
    Figure 112007026454293-pat00252
    는 가산성 백색 가우스 잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN))
    을 특징으로 하는 STBC 검출 장치(단,
    Figure 112007026454293-pat00204
    를 l번째 OFDM 심볼 주기에 i번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 존재하는 다중경로 채널의 주파수 응답이라 할 때
    Figure 112007026454293-pat00205
    이며, 상기 행렬
    Figure 112007026454293-pat00206
    는
    Figure 112007026454293-pat00207
    (
    Figure 112007026454293-pat00208
    는 에르미트 행렬)를 만족하는 행렬이며,
    Figure 112007026454293-pat00209
    및
    Figure 112007026454293-pat00210
    임).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    Figure 112007026454293-pat00217
    인 경우 제1 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
    Figure 112007026454293-pat00218
    를 출력하고,
    Figure 112007026454293-pat00219
    인 경우 제2 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
    Figure 112007026454293-pat00220
    를 출력하는 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 STBC 검출 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 기재된 STBC 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 STBC-OFDM 시스템.
  5. 두 개의 송신 안테나를 이용하여 데이터
    Figure 112007026454293-pat00221
    를 송신하고, 두 개의 수신 안테나를 통하여 수신한 신호로부터 복조한 기저대역 복조 심볼
    Figure 112007026454293-pat00222
    로부터 데이터
    Figure 112007026454293-pat00223
    를 검출하는 STBC(Space-Time Block Coding) 검출 방법에 있어서,
    (a) 상기 기저대역 복조 심볼을 필터 계수가 행렬
    Figure 112007026454293-pat00224
    인 정합 필터를 이용하여 정합 필터링하는 단계;
    (b) 상기 필터링된 기저대역 복조 심볼을 필터 계수가 각각 행렬
    Figure 112007026454293-pat00225
    및
    Figure 112007026454293-pat00226
    인 제1 및 제2 백색화 필터(whitening filter)를 이용하여 백색화 필터링하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 백색화 필터 및 제2 백색화 필터에 의해 백색화 필터링된 신호 중 어느 하나를 선택하여 데이터
    Figure 112007026454293-pat00227
    를 검출하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 제1 백색화 필터에 의하여 백색화 필터링된 신호는
    Figure 112007026454293-pat00253
    이며, 상기 제2 백색화 필터에 의해 백색화 필터링된 신호는
    Figure 112007026454293-pat00254
    인 것을 특징으로 하는 STBC 검출 방법(단,
    Figure 112007026454293-pat00255
    ,
    Figure 112007026454293-pat00256
    ,
    Figure 112007026454293-pat00257
    이며,
    Figure 112007026454293-pat00258
    는 가산성 백색 가우스 잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN))인
    것을 특징으로 하는 STBC 검출 방법(단,
    Figure 112007026454293-pat00228
    를 l번째 OFDM 심볼 주기에 i번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 존재하는 다중경로 채널의 주파수 응답이라 할 때
    Figure 112007026454293-pat00229
    이며, 상기 행렬
    Figure 112007026454293-pat00230
    는
    Figure 112007026454293-pat00231
    (
    Figure 112007026454293-pat00232
    는 에르미트 행렬)를 만족하는 행렬이며,
    Figure 112007026454293-pat00233
    및
    Figure 112007026454293-pat00234
    임).
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    Figure 112007026454293-pat00241
    인 경우 제1 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
    Figure 112007026454293-pat00242
    를 출력하고,
    Figure 112007026454293-pat00243
    인 경우 제2 백색화 필터의 출력을 선택하여 검출된 데이터
    Figure 112007026454293-pat00244
    를 출력하는 것을 특징으로 하는 STBC 검출 방법.
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