KR100790366B1

KR100790366B1 - Ｍｉｍｏ 시스템에서의 검파 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100790366B1
Application number: KR1020060112379A
Authority: KR
Inventors: 서방원; 이희수; 정현규; 김동우; 이홍주
Original assignee: 한국전자통신연구원; 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2008-01-03
Also published as: US20100246732A1

Abstract

본 발명은 다중 안테나(MIMO)를 사용하여 여러 개의 심볼을 동시에 송수신 하는 통신 시스템에서 원하는 시스템 성능을 유지하면서 수신단의 수신 신호를 복호하는데 필요한 연산량을 줄일 수 있는 검파 장치 및 그 방법에 관한 것으로, MIMO 시스템에서의 검파 장치에 있어서, 수신 신호를 복호하는 제1 검파수단; 상기 제1 검파수단에 의해 복호된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하고, 상기 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여 상기 제1 검파수단의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들을 결정하는 후보 원소 결정수단; 상기 후보 원소 결정수단에 의해 결정된 원소들에 대한 신호를 생성하고, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 원소들에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 출력하는 수신 신호 제거수단; 및 상기 수신 신호 제거수단으로부터 변경된 수신 신호를 입력받아 상기 제1 검파수단보다 정교한 검파 방식을 이용해 상기 변경된 수신 신호에 대해 복호하는 제2 검파수단을 포함한다.

다중 안테나, MIMO, 검파, MMSE, 복호, 연산량 감소

Description

ＭＩＭＯ 시스템에서의 검파 장치 및 그 방법{Hybrid detection in MIMO Systems}

도 1은 본 발명에 따른 MIMO 시스템에서의 검파 장치에 대한 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 검파 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 검파 방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 검파 장치에 대한 BER 성능을 비교한 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 검파 장치와 종래 검파 장치 간의 연산량을 비교한 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11: 제1 검파기

12: 후보 원소 결정부

13: 수신 신호 제거기

14: 제2 검파기

본 발명은 MIMO 시스템에서의 검파 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 안테나(MIMO: Multiple-Input-Multiple-Output)를 사용하여 여러 개의 심볼을 동시에 송수신하는 통신 시스템에서 원하는 시스템 성능을 유지하면서 수신단의 수신 신호를 복호하는데 필요한 연산량을 줄이기 위한, MIMO 시스템에서의 검파 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 단말기는 제한된 용량의 소형 전지를 장착하는 장치로, 연산량이 많을수록 전력소비가 크기 때문에 연산량을 최대한 줄여야 할 필요가 있다.

다중 송수신 시스템을 위한 검파 기술에 대한 연구는 코드분할다중접속(CDMA)에서의 다중 사용자 검파 방식과 비슷한 형태로 많은 연구가 진행되었다. 이러한 검파 방식으로는 채널의 역행렬을 이용하는 ZF(Zero Focusing) 방식과, ZF 방식에서 잡음 증폭 현상을 고려한 MMSE(Minimum Mean-Squared Estimate) 방식 등의 선형 검파 방식이 있다. 이러한 선형 검파 방식은 연산량이 비교적 적고 구현이 간단하다는 장점을 가지고 있지만, 다른 검파 방식에 비하여 성능 저하가 심하다는 단점이 있다.

ML(Maximum Likelihood) 방식은 모든 가능한 송신 심벌 조합에 대하여 비용 함수(cost function)를 계산하고, 비용 함수를 최소화하는 조합을 선택하는 방식이다. 이러한 ML 방식은 변조 방식에 따른 성상점의 수 및 송신 안테나의 수에 따라 복잡도가 증가한다는 문제점이 있다.

또한, SD(Sphere Decoding) 방식은 ML 방식과 비슷한 성능을 나타내지만, 연산량이 매우 많아서 실제 시스템으로 구현하기에는 어려운 점이 있다.

즉, 기존에 제안된 SD 방식 중에 하나로 IEEE 논문에 발표된 PDA(Probabilistic Data Association)를 이용한 SD 검파기(sphere decoding detector)를 들 수 있다.(L. Georgios and S Nicholas, "A hybrid probabilistic data association-sphere decoding detector for multiple-input-multiple-output systems," IEEE signal processing letters, Vol. 12, No. 4, pp.309-312, Apr. 2005 참조). 이 방식의 첫 번째 단계는 수신 신호 벡터에 PDA 수행 절차의 첫 번째 순환 루프만을 적용하여 SD에서 복호해야 할 벡터의 차원(길이)을 줄여주는 단계이다. PDA 방법은 수신 벡터 중 복호해야 할 비트(bit)가 나머지 비트들의 값에 의해 확률적 계산식에 의해 복호된다. 그리고 두 번째 단계에서는 PDA로 복호한 원소를 제외한 나머지 원소에 대해서만 SD를 적용하여 복호를 완료한다.

이와 같은 종래의 PDA 기반의 검파 방식은 반복적 계산 구조를 가지고 있기 때문에 연산량이 매우 많은 문제점이 있다.

또한, 본 발명의 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허공보 10-587457호에는 ZF 검파기와 ML 검파기를 혼합한 MIMO 시스템에서의 검파 방법이 게시되어 있다.

이에 대해 살펴보면, 10-587457호의 검파 방법은 수신 신호에서 채널 정보를 통하여 송신 신호를 예측하는 ZF 검파기와, 송신 안테나 별로 상기 ZF 검파기의 출 력 신호에 인접한 복수의 성상점을 제1 후보로 결정하는 제1 후보 결정부와, 상기 제1 후보의 조합으로부터 상기 수신 신호에 대한 제1 해를 결정하는 제1 ML 검파기와, 상기 송신 안테나 별로 상기 ZF 검파기의 출력 신호에서 상기 제1 해 방향에 존재하는 복수의 성상점을 제2 후보로 결정하는 제2 후보 결정부, 및 상기 제2 후보의 조합으로부터 상기 수신 신호에 대한 제2 해를 결정하여 상기 수신 신호를 검파하는 제2 ML 검파기를 포함한다.

하지만, 이와 같은 10-587457호의 검파 방법은, 송신 신호를 추정하기 위하여 ZF 검파기의 출력 신호와 가까운 곳에 존재하는 성상점에 대해서만 조사를 하기 때문에, ZF 검파기의 출력 신호 중의 하나라도 성능이 좋지 않으면, 그 주변 성상점은 실제 송신 신호와 전혀 관련이 없는 성상점이 되게 된다. 따라서 이는 성능이 매우 저하될 수 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다중 안테나(MIMO)를 사용하여 여러 개의 심볼을 동시에 송수신하는 통신 시스템에서 원하는 시스템 성능을 유지하면서 수신단의 수신 신호를 복호하는데 필요한 연산량을 줄일 수 있는 MIMO 시스템에서의 검파 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, MIMO 시스템에서의 검파 장치에 있어서, 수신 신호를 복호하는 제1 검파수단; 상기 제1 검파수단에 의해 복호된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하고, 상기 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여 상기 제1 검파수단의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들을 결정하는 후보 원소 결정수단; 상기 후보 원소 결정수단에 의해 결정된 원소들에 대한 신호를 생성하고, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 원소들에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 출력하는 수신 신호 제거수단; 및 상기 수신 신호 제거수단으로부터 변경된 수신 신호를 입력받아 상기 제1 검파수단보다 정교한 검파 방식을 이용해 상기 변경된 수신 신호에 대해 복호하는 제2 검파수단을 포함한다.

또한, 본 발명은, MIMO 시스템에서의 검파 방법에 있어서, 검파 알고리즘을 이용해 수신 신호에 대해 1차 검파하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여, 상기 각 원소의 순시적 SINR값이 상기 임계값보다 큰 원소들을 상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들로 결정하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 결정된 원소들에 대한 신호를 생성하여, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 원소들에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 생성하는 제4 단계; 및 상기 제1 단계에서 이용된 검파 알고리즘보다 정교한 검파 알고리즘을 이용해 상기 변경된 수신 신호에 대해 2차 검파하는 제5 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은, MIMO 시스템에서의 검파 방법에 있어서, 검파 알고리즘을 이용해 수신 신호에 대해 1차 검파하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여, 상기 각 원소의 순시적 SINR값이 상기 임계값보다 작은 원소들을 상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들로 결정하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 결정된 원소들에 대한 신호를 생성하여, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 원소들에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 생성하는 제4 단계; 및 상기 제1 단계에서 이용된 검파 알고리즘보다 정교한 검파 알고리즘을 이용해 상기 변경된 수신 신호에 대해 2차 검파하는 제5 단계를 포함한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 MIMO 시스템에서의 검파 장치에 대한 블록 구성도로서, 도면에서 11은 제1 검파기, 12는 후보 원소 결정부, 13은 수신신호 제거기, 14는 제2 검파기를 각각 나타낸다.

본 발명에서는 먼저 적은 연산량을 필요로 하는 제1 검파기(11)를 사용하여 수신 신호의 모든 원소들을 복호한다. 제1 검파기는 ZF 검파기 또는 MMSE 검파기와 같은 비교적 덜 복잡한 검파기일 수 있다.

후보 원소 결정부(12)는 제1 검파기(11)에 의해 복호된 각 원소의 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR: Signal-to-Interference plus Noise) 값을 계산하고, 상기 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여 임계값보다 큰 원소를 후보 원소로 결정하거나, 임계값보다 작은 원소를 후보 원소로 결정한다.

수신 신호 제거기(13)는 후보 원소 결정부(12)에 의해 결정된 후보 원소에 대한 추정 벡터와 채널 값을 이용해 결정된 후보 원소에 대한 신호를 생성하고, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 후보 원소에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 출력한다.

제2 검파기(14)는 수신 신호 제거기(13)로부터 출력된 변경된 수신 신호에 대해 보다 정교한 검파 방식을 적용하여 상기 결정된 후보 원소의 나머지 원소에 대한 추정을 수행한다. 제2 검파기는 제1 검파기보다는 정교한 SD 검파기 또는 ML 검파기일 수 있다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 검파 장치에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

본 발명에서는 다중 안테나 시스템으로 V-BLAST(Vertical Bell-Labs Layered Space Time) 시스템을 가정한다. 즉, 송신 안테나의 개수가 n_T이고, 수신 안테나의 개수는 n_R로 가정하고, n_T≤ n_R 조건을 만족한다. 그리고 한 개의 버스트(burst)는 L개 심볼로 구성되며, L개 심볼 동안 채널 값은 변하지 않는다고 가정한다. 즉, L개 심볼 동안 채널 값의 변화는 아주 작은 값이기 때문에 무시할 수 있다고 가정한다. 수신단에서는 채널 상태 정보를 가지고 있지만, 송신 단에서는 채널 상태 정보가 없다고 가정한다. 위와 같은 가정하에서 복소(complex) 수신 신호

은 다음의 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.

상기 [수학식 1]에서

는 차원이 n_T×1인 복소 송신 신호 벡터이고,

은 차원이 n_R×1인 복소 수신 신호 벡터를 나타낸다. 행렬

는 차원이 n_R×n_T이고, 복소 채널 값

를 원소로 하는 복소 채널 행렬을 나타낸다. 그리고 벡터

는 차원이 n_R×1이고 분산이 2σ²I(I는 단위행렬)인 백색 가우시안 잡음(white gaussian circularly symmetric noise)을 나타낸다. ρ는 송신 파워를 나타낸다. 채널 상태는 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 전파를 분산시키는 장애물이 무한하게 많다고 가정한다. 따라서 채널 행렬 원소(

)의 실수 부분과 허수 부분이 각각 평균값이 0이고, 분산 값이 1인 가우시안 독립 동일 분포를 갖는다.

상기에서 정의된 벡터 및 행렬에 대해 각 원소들을 실수 부분과 허수 부분으로 나눠서 하기의 [수학식 2]와 같이 실수 값의 원소들을 갖는 벡터와 행렬로 정의한다.

상기 [수학식 2]에서 Re(·)는 각 원소의 실수 부분을 의미하고, Im(·)은 허수 부분을 의미한다. (·)^T는 행렬의 전치행렬(transpose)을 의미한다.

상기 [수학식 2]의 정의를 이용하여 상기 [수학식 1]을 실수 원소 값으로 표현된 수신 신호는 다음의 [수학식 3]과 같다.

상기 [수학식 3]에서 r은 2n_R×1, H는 2n_R×2n_T, s는 2n_T×1, n은 2n_R×1의 차원을 갖는다. s를 추정하기 위하여 SD(Sphere Decoding)를 적용하는 것은 많은 연산량을 필요로 한다. 따라서 본 발명은 이와 같은 문제점을 개선하기 위해 비교적 간단한 제1 검파기(11)와 비교적 정교한 제2 검파기(14)를 이용해 s를 추정한다.

1단계로 본 발명에서는 제1 검파기(11)를 이용해 수신 신호에 대한 검파를 수행한다. 제1 검파기는 SD보다 훨씬 연산량이 적은 ZF 검파기나 MMSE 검파기 등이 사용될 수 있다.

이하에서는 제1 검파기로 MMSE 검파기를 사용하는 경우에 대해 설명한다. 하지만, 제1 검파기로 다른 검파기를 사용하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

채널 상태 정보 행렬 H를 이용한 MMSE 검파기를 적용한 검파기의 출력

값은 다음의 [수학식 4]와 같이 표현할 수 있다.

이렇게 해서 얻은 제1 검파기의 출력

은 다음과 같이 정의된다.

여기서, (*)^-1은 행렬의 역행렬 연산을 의미한다.

후보 원소 결정부(12)는 제1 검파기에 의해 복호된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산한다. 순시적 SINR 값은 다음의 [수학식 5]와 같이 계산될 수 있다.

상기 [수학식 5]에서 G는 MMSE 검파기를 나타낸다.

후보 원소 결정부(12)는 상기 [수학식 5]에 의해 계산된 MMSE 검파기의 복호 벡터

의 각 원소에 대한 SINR_k값들을 임계값과 비교하여 MMSE 검파기의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소의 개수 m을 결정한다. 이때, m개의 원소를 구하는 방법은 두 가지 방법으로 생각할 수 있다. 첫 번째는 SINR이 임계치보다 큰 원소의 개수를 m으로 정할 수도 있고, 반대로 SINR이 임계치보다 작은 원소의 개수를 m으로 정할 수도 있다.

전술한 바와 같이 결정된 MMSE 검파기의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 m개의 원소들을 묶어서

라고 정의하고, 나머지 원소들을 묶어서

라고 정의하면, 수신 신호 r은 다음의 [수학식 6]과 같이 표현할 수 있다.

후보 원소 결정부(12)는 MMSE 검파기의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 m개의 원소에 대해서 0과 비교하여

을 추정하게 된다.

수신 신호 제거기(13)는 후보 원소 결정부(12)로부터 MMSE 검파기의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 m개의 원소에 대한 추정 값

을 입력받으면, 채널 값

를 이용하여

에 대한 수신 신호를 발생시켜, 초기 수신 신호에서 상기 발생된 수신 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 생성한다.

수신 신호 제거기(13)의 동작을 수학식으로 표현하면 다음의 [수학식 7]과 같다.

가 실제 값

을 정확하게 예측한 경우, 하기의 [수학식 8]처럼

에는

에 대한 성분이 전혀 남아 있지 않게 된다.

제2 검파기(14)는 제1 검파기(11)보다는 더 정교한 검파기로서, 예를 들어 SD 검파기가 있을 수 있다. 제2 검파기(14)는 수신 신호 제거기(13)로부터 변경된 수신 신호를 입력받아, 변경된 수신 신호에 대한 검파를 수행한다. 상기 변경된 수신 신호는 제1 검파기(11)에 의해 복호된 벡터 원소들이 제거된 수신 신호이다.

즉, 제2 검파기(14)는 변경된 수신 신호

에 SD와 같은 더 정교한 검파 방식을 적용하여

을 추정하게 된다. SD의 초기 반지름 C 값을 결정하기 위해 제1 검파기의 복호 벡터

값과 수신 벡터 r과의 거리를 d라 하면,

라고 나타낼 수 있다. 그리고 반지름이 C인 원이 성상도 상에서 적어도 한 개의 점을 반드시 포함하기 위해, 성상도 상의 점들의 대각선 거리인

를 더해준다. 여기서 a 값은 변조 방식에 의해 정해지는 값이다. 따라서 SD의 초기 반지름은 C=d+

으로 정한다. 이에 따라 제1 검파기에 의해 검파된 복호 벡터의 원소에 대한 추정값과 제2 검파기에 의해 검파된 나머지 원소에 대한 추정값을 합하여 최종 수신 신호의 벡터를 결정한다.

도 2는 본 발명에 따른 검파 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 검파 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 본 발명에서는 수신 신호에 대해 SD 검파 방식보다는 연산량이 적은 ZF 검파 방식이나 MMSE 검파 방식을 이용해 1차 검파를 수행하여 복호 벡터를 생성한다(101).

그리고 1차 검파를 통해 생성된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하여 내림차순으로 정렬한다(102).

그런 다음, 1차 검파를 통해 생성된 복호 벡터의 각 원소에 대한 SINR 값과 임계값을 비교하여 1차 검파 결과로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소의 개수 m을 결정한다(103). 1차 검파 결과로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소의 개수 m은 각 원소에 대한 SINR 값이 임계값보다 큰 원소들로 결정될 수도 있고, 각 원소에 대한 SINR 값이 임계값보다 작은 원소들로 결정될 수도 있다.

이와 같이 1차 검파 결과로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 m개의 원소들이 결정되면, 상기 결정된 m개의 심볼을 이용하여 해당되는 신호를 발생시킨다(104).

그런 다음, 초기 수신 신호에서 상기 발생된 m개의 심볼에 대한 신호를 제거 하여 변경된 수신 신호를 생성한다(105). 이에 따라 변경된 수신 신호에는 1차 검파로 심볼들이 추정된 원소들에 대한 신호가 제거되어, 심볼 추정이 되지 않은 신호만이 남게 된다.

이후, 변경된 수신 신호에 대해 더 정교한 검파기를 이용해 2차 검파를 수행하여, 심볼 추정이 완료되지 않은 나머지 심볼들을 추정한다(106).

이와 같은 본 발명이 복호 연산량을 줄일 수 있는 이유는 SD 검파기로 들어가는 입력 신호의 차원을 1차 MMSE 검파기를 통해 줄일 수 있기 때문이다. 즉, SD 검파기의 연산량은 수신신호의 차원이 높아짐에 따라 기하급수적으로 증가하게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 검파 장치에서 1차 검파기로 MMSE 검파기를 사용하고, 2차 검파기로 SD 검파기를 적용한 경우에 대한 BER 성능과 연산량을 나타낸 것이다.

도 4는 임계값을 각각 -20, -10, 0, 20, 50, 60dB로 하였을 때, 본 발명에 대한 BER 값을 종래의 MMSE 검파와 SD 검파 방식과 비교한 그래프이다. 가로축은 수신 안테나당 평균 SNR값을 의미하고 세로축은 BER 값을 의미한다. 세로 축의 BER 값은 낮을수록 좋은 성능을 의미한다.

도 5는 도 4의 각 경우에 대하여 연산량을 비교한 그래프이다. 세로축은 시뮬레이션이 수행된 시간을 초 단위로 측정한 결과이다. 측정값이 높을수록 연산량이 많다는 것을 의미한다. 그리고 'MMSE+SD 4 element fixed'와 'MMSE+SD 2 element fixed'가 의미하는 것은 1차로 MMSE 검파기를 적용하고, 2차에서 SD 검파 기를 적용하는 것은 동일하지만, MMSE 결과를 이용하여 직접 송신 신호를 추정하는 원소의 개수를 순시적인 SINR과 관계없이 각각 4개, 2개로 고정시켰을 때의 결과를 의미한다.

'Hybrid (1)'은 본 발명에서 제안한 방법 중에서 원소 m을 SINR이 임계값보다 큰 원소들로 결정한 경우를 적용한 결과를 나타내고, 'Hybrid (2)'는 원소 m을 SINR이 임계값보다 작은 원소들로 결정한 경우의 결과이다. 도 4 및 도 5에서 볼 수 있듯이 'Hybrid (1)'을 사용하였을 때는 임계값의 크기가 클수록 BER 성능은 좋아지지만 연산량이 커진다. 반대로, 'Hybrid (2)'를 사용하였을 때는 임계값의 크기가 작을수록 BER 성능은 나빠지지만 연산량은 줄어든다. 그리고 도 5에서 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 검파 방법은 임계값의 크기에 관계없이 항상 SD 검파 방법보다 낮은 연산량을 보여주고 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 다중 안테나를 사용하여 여러 개의 심볼을 동시에 송수신하는 통신 시스템 환경에서 원하는 시스템 성능을 유지하면서 수신단의 수신 신호를 복호하는데 필요한 연산량을 줄일 수 있고, SD 검파 방법과 비슷한 BER 성능을 얻을 수 있으며 동시에 복호 시에 필요한 연산량도 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims

MIMO 시스템에서의 검파 장치에 있어서,

수신 신호를 복호하는 제1 검파수단;

상기 제1 검파수단에 의해 복호된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하고, 상기 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여 상기 제1 검파수단의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들을 결정하는 후보 원소 결정수단;

상기 후보 원소 결정수단에 의해 결정된 원소들에 대한 신호를 생성하고, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 원소들에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 출력하는 수신 신호 제거수단; 및

상기 수신 신호 제거수단으로부터 변경된 수신 신호를 입력받아 상기 제1 검파수단보다 정교한 검파 방식을 이용해 상기 변경된 수신 신호에 대해 복호하는 제2 검파수단

을 포함하는 MIMO 시스템에서의 검파 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 후보 원소 결정수단은,

각 원소의 순시적 SINR값이 임계값보다 큰 원소들을 상기 제1 검파수단의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들로 결정하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 후보 원소 결정수단은,

각 원소의 순시적 SINR값이 임계값보다 작은 원소들을 상기 제1 검파수단의 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들로 결정하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 검파수단은, ZF(Zero Forcing) 검파기인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 검파수단은, MMSE(Minimum Mean-Squared Estimate) 검파기인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 검파수단은, SD(Sphere Decoding) 검파기인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 검파수단은, ML(Maximum Likelihood) 검파기인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 장치.
MIMO 시스템에서의 검파 방법에 있어서,

검파 알고리즘을 이용해 수신 신호에 대해 1차 검파하는 제1 단계;

상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여, 상기 각 원소의 순시적 SINR값이 상기 임계값보다 큰 원소들을 상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들로 결정하는 제3 단계;

상기 제3 단계에서 결정된 원소들에 대한 신호를 생성하여, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 원소들에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 생성하는 제4 단계; 및

상기 제1 단계에서 이용된 검파 알고리즘보다 정교한 검파 알고리즘을 이용해 상기 변경된 수신 신호에 대해 2차 검파하는 제5 단계

를 포함하는 MIMO 시스템에서의 검파 방법.
MIMO 시스템에서의 검파 방법에 있어서,

검파 알고리즘을 이용해 수신 신호에 대해 1차 검파하는 제1 단계;

상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터의 각 원소에 대한 순시적 신호대 간섭 펄스 잡음(SINR) 값을 계산하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서 계산된 각 원소의 순시적 SINR값과 임계값을 비교하여, 상기 각 원소의 순시적 SINR값이 상기 임계값보다 작은 원소들을 상기 제1 단계에서 검파된 복호 벡터로부터 직접 송신 데이터를 추정하는 원소들로 결정하는 제3 단계;

상기 제3 단계에서 결정된 원소들에 대한 신호를 생성하여, 초기 수신 신호에서 상기 생성된 원소들에 대한 신호를 제거하여 변경된 수신 신호를 생성하는 제4 단계; 및

상기 제1 단계에서 이용된 검파 알고리즘보다 정교한 검파 알고리즘을 이용해 상기 변경된 수신 신호에 대해 2차 검파하는 제5 단계

를 포함하는 MIMO 시스템에서의 검파 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 제1 단계에서 이용되는 검파 알고리즘은, ZF(Zero Forcing) 검파 알고리즘인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 제1 단계에서 이용되는 검파 알고리즘은, MMSE(Minimum Mean-Squared Estimate) 검파 알고리즘인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 제5 단계에서 이용되는 검파 알고리즘은, SD(Sphere Decoding) 검파 알고리즘인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 제5 단계에서 이용되는 검파 알고리즘은, ML(Maximum Likelihood) 검파 알고리즘인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템에서의 검파 방법.