KR100922936B1

KR100922936B1 - 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR100922936B1
Application number: KR1020060011672A
Authority: KR
Inventors: 황인수; 유철우; 정진곤; 이용훈; 장용업; 신원용
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2009-10-22
Also published as: EP1816760A3; KR20070080397A; EP1816760A2; EP1816760B1; US8243840B2; US20070201576A1

Abstract

본 발명은 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output) 방식의 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서, 다수의 송신 안테나들을 통해 다수의 수신 안테나들로 전송할 데이터가 발생하면, 상기 데이터를 전송할 송신부의 프로세스 행렬과, 상기 데이터를 수신할 수신부의 프로세스 행렬과, 상기 다수의 송신 안테나들과 다수의 수신 안테나들에 의해 형성된 채널 행렬과, 상기 전송할 데이터의 매개 변수를 산출하는 과정과, 상기 산출한 행렬들과 매개 변수에 상응하여 최소평균자승오류(MMSE: Minimum Mean Square Error)의 최소값을 결정하는 과정과, 상기 결정한 최소평균자승요류의 최소값을 이용한 최소평균자승오류 다중화 방식으로 데이터를 송수신하는 과정을 포함한다.

MIMO(Multiple Input Multiple Output), MMSE(Minimum Mean Square Error), ZF(Zero-Forcing), JCD(Joint-Channel Diagonalization)

Description

통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING/RECEIVING DATA IN A COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 통신 시스템에서 송수신기 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송수신기 구조를 개략적으로 도시한 도면.

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output) 방식의 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템에 관한 것이다.

통신에서 가장 근본적인 문제는 채널(channel)을 통하여 얼마나 효율적이고 신뢰성 있게(reliably) 데이터(data)를 전송할 수 있느냐 하는 것이다. 최근에 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 통신 시스템에서는 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 통신 시스템이 요구됨에 따라 시스템에 적절한 채널 부호화 방식을 사용하여 시스템의 효율을 높이는 것이 필수적이다.

그런데, 통신 시스템에 존재하는 무선 채널 환경은 유선 채널 환경과는 달리 다중 경로 간섭(multipath interference)과, 쉐도잉(shadowing)과, 전파 감쇠와, 시변 잡음과, 간섭 및 페이딩(fading) 등과 같은 여러 요인들로 인해 불가피한 오류가 발생하여 정보의 손실이 발생한다. 이러한 정보의 손실은 실제 송신 신호에 심한 왜곡을 발생시켜 통신 시스템의 전체 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 일반적으로 이러한 정보의 손실을 감소시키기 위해 채널의 성격에 따라 다양한 에러 제어 기법(error-control technique)을 이용하여 시스템의 신뢰도를 높이는데, 이러한 에러 제어 기법 중에 가장 기본적인 방법은 에러 정정 부호(error-correcting code)를 사용하는 것이다.

또한, 상기 페이딩 현상으로 인한 통신의 불안정성을 제거하기 위해 다이버시티(diversity) 방식을 사용하며, 상기 다이버시티 방식은 크게 시간 다이버시티(time diversity) 방식과, 주파수 다이버시티(frequency diversity) 방식 및 안테나 다이버시티(antenna diversity) 방식, 즉 공간 다이버시티(space diversity) 방식으로 분류된다.

상기 안테나 다이버시티 방식은 다중 안테나(multiple antenna)를 사용하는 방식으로서, 상기 안테나 다이버시티 방식은 수신 안테나들을 다수개로 구비하여 적용하는 수신 안테나 다이버시티 방식과 송신 안테나들을 다수개로 구비하여 적용하는 송신 안테나 다이버시티 방식 및 다수개의 수신 안테나들과 다수개의 송신 안테나들을 구비하여 적용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 한다) 방식으로 분류된다.

상기 MIMO 방식의 통신 시스템에서 다수개의 송신 안테나들 각각에 대해 어떤 데이터를 전송할 것인지는 시공간 부호화에 의해 결정되며 수신 안테나들 각각은 상기 송신 안테나 각각으로부터 전송된 신호를 수신하여 시공간 복호화를 수행한다. 이러한 시공간 부호화는 동일 데이터를 서로 다른 송신 안테나를 통해 전송하기 위해 서로 다른 포맷으로 부호화하는 시공간 전송 다이버시티 기법 또는 서로 다른 데이터를 서로 다른 송신 안테나를 통해 전송하는 공간다중화 기법으로 구현된다.

일반적으로 공간 다중화 기법에서 시공간 부호화된 신호는 수신단에서 공동 또는 분리 검출(joint or separate detection) 방식을 통해 복호화된다. 공동 검출 방식에서는 하나의 송신 안테나로부터 전송된 신호뿐만 아니라 타 송신 안테나로부터 전송된 신호들도 고려하여야 한다. 이러한 특성 때문에 공간 다중화 MIMO 방식의 통신 시스템을 이용하기 위한 다중화 방식으로 최소평균자승오류(MMSE: Minimum Mean Square Error, 이하 'MMSE'라 칭하기로 한다)나 제로-포싱(ZF: Zero-Forcing, 이하 'ZF'라 칭하기로 한다) 방식을 기반으로 한 공동 채널 대각화(JCD: Joint-Channel Diagonalization, 이하 'JCD'라 칭하기로 한다)와 같은 다중화 기법들이 알려져 있다.

이러한 다중화 기법들 중에서 JDC를 이용한 다중화 기법은, 높은 신호대잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio: 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 측면에서 MMSE를 이용한 다중화 기법과 비교하여 높은 데이터 전송량(throughput)을 얻는다. 반면, 낮은 SNR 측면에서는 상기 MMSE를 이용한 다중화 기법이 JDC를 이용한 다중화 기법보다 높은 성능을 얻을 수 있다. 그러나, 통신 시스템은, 일반적으로 하나의 다중화 기법을 이용하여 데이터를 다중화하여 수신하므로, 시변하는 무선 채널 환경에서 가변하는 SNR에 상응하는 다중화 기법을 이용하지 못하므로 성능을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 전술한 MMSE와 JDC를 이용한 다중화 기법은 송신 안테나의 수와 수신 안테나의 수가 증가할 수록 시스템의 복잡도가 급격하게 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 MIMO 방식을 적용한 통신 시스템에서 시스템의 복잡도를 감소시키며, 시스템의 성능 저하를 방지하는 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서, 다수의 송신 안테나들을 통해 다수의 수신 안테나들로 전송할 데이터가 발생하면, 상기 데이터를 전송할 송신부의 프로세스 행렬과, 상기 데이터를 수신할 수신부의 프로세스 행렬과, 상기 다수의 송신 안테나들과 다수의 수신 안테나들에 의해 형성된 채널 행렬과, 상기 전송할 데이터의 매개 변수를 산출하는 과정과, 상기 산출한 행렬들과 매개 변수에 상응하여 최소평균자승오류(MMSE: Minimum Mean Square Error)의 최소값을 결정하는 과정과, 상기 결정한 최소평균자승요류의 최소값을 이용한 최소평균자승오류 다중화 방식으로 데이터를 송수신하는 과정을 포함한다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 발명은 통신 시스템에서 데이터 송수신 시스템에 있어서, 다수의 송신 안테나들을 통해 다수의 수신 안테나들로 전송할 데이터가 발생하면, 상기 데이터를 전송할 송신부의 프로세스 행렬과, 상기 데이터를 수신할 수신부의 프로세스 행렬과, 상기 다수의 송신 안테나들과 다수의 수신 안테나들에 의해 형성된 채널 행렬과, 상기 전송할 데이터의 매개 변수를 산출하고, 상기 산출한 행렬들과 매개 변수에 상응하여 최소평균자승오류(MMSE: Minimum Mean Square Error)의 최소값을 결정한 후, 상기 결정한 최소평균자승요류의 최소값을 이용한 최소평균자승오류 다중화 방식으로 데이터를 송신하는 송신기를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은, 통신 시스템, 일예로 수신 안테나들을 다수개로 구비하여 적용하는 수신 안테나 다이버시티 방식과 송신 안테나들을 다수개로 구비하여 적용하는 송신 안테나 다이버시티 방식 및 다수개의 수신 안테나들과 다수개의 송신 안테나들을 구비하여 적용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 한다) 방식의 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는 MIMO 방식의 통신 시스템을 일예로하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방법 및 시스템은 다른 통신 시스템에서도 적용될 수 있다.

또한, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 변화하는 무선 채널 환경에 상응하여 모든 신호대잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio: 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 구간에서 데이터 전송량(throughput) 및 시스템의 성능을 향상시키고, 통신 시스템에서 시스템의 복잡도를 감소시키는 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제안한다. 그리고, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 공간 다중화 MIMO 방식의 통신 시스템을 이용하기 위한 최적의 다중화 기법으로 최소평균자승오류(MMSE: Minimum Mean Square Error, 이하 'MMSE'라 칭하기로 한다)와 제로-포싱(ZF: Zero-Forcing, 이하 'ZF'라 칭하기로 한다) 방식을 기반으로 한 공동 채널 대각화(JCD: Joint-Channel Diagonalization, 이하 'JCD'라 칭하기로 한다)와 같은 다중화 기법들의 장점을 얻을 수 있는 하이브리드(hybrid) 다중화 기법을 이용한 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제안한다. 그러면 여기서 도 1을 참조하여 통신 시스템에서 송수신기(transmitter/receiver) 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 통신 시스템에서 송수신기 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 송신기(100)는 부호화기(encoder)(111)와, 변조기(modulator)(113)와, 무선 주파수(RF: Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 처리기(115)를 포함하고, 수신기(150)는 RF 처리기(151)와, 복조기(de-modulator)(153)와, 복호기(decoder)(155)를 포함한다. 먼저, 상기 송신기(100)가 송신하고자 하는 정보 데이터(information data)가 발생되면, 상기 정보 데이터는 상기 부호화기(111)로 전송된다. 상기 부호화기(111)는 상기 정보 데이터를 미리 설정되어 있는 부호화 방식으로 부호화하여 부호화 심볼(coded symbol)을 생성한 후 상기 변조기(113)로 출력한다. 상기 변조기(113)는 상기 부호화 심볼을 미리 설정되어 있는 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌을 생성하고 상기 변조 심벌을 상기 RF 처리기(115)로 출력한다. 상기 RF 처리기(115)는 상기 변조기(113)에서 출력한 신호를 입력하여 RF 처리한 후 안테나를 통해 에어(air)상으로 송신한다.

이렇게 상기 송신기(100)가 에어상으로 송신한 신호는 상기 수신기(150)의 안테나를 통해 수신되고, 상기 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(151)로 전송된다. 상기 RF 처리기(151)는 상기 수신 신호를 RF 처리한 후 상기 RF 처리된 신호를 상기 복조기(153)로 출력한다. 상기 복조기(153)는 상기 RF 처리기(151)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 송신기(100)의 변조기(113)가 적용한 변조 방식에 상응하는 복조 방식으로 복조한 후 상기 복조한 신호를 상기 복호기(155)로 출력한다. 상기 복호기(155)는 상기 복조기(153)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 송신기(100)의 부호화기(111)가 적용한 부호화 방식에 상응하는 복호 방식으로 복호한 후 상기 복호한 신호를 최종적으로 복원된 정보 데이터로 출력한다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송수신기 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송수신기의 구조를 개략적 으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 2는 N개의 송신 안테나를 구비한 K_T개의 송신부와, N_{R,K}개의 수신 안테나를 구비한 K개의 수신부를 포함하는 통신 시스템에서 송수신기의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기(20)는, K개의 송신부들(210-1,210-2,210-K)과, 각 송신부들(210-1,210-2,210-K)이 전송하고자 하는 데이터를 합하여 하나의 안테나를 통해 전송하도록 하는 N_T개의 합산기들과, 상기 N_T개의 합산기들이 출력한 데이터를 에어(air)상으로 송신하는 N_T개의 안테나들을 포함하고, 수신기(250)는, K개의 수신부들(260-1,260-2,260-K)과, 상기 송신기(200)가 에어상으로 송신한 신호를 수신하도록 상기 K개의 수신부들(260-1,260-2,260-K)에 각각 구비된 N_{R,K}개의 안테나들과, 상기 N_{R,K}개의 안테나들을 통해 수신한 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위해 가우시안(Gaussin) 잡음을 합하는 N_{R,K}개의 합산기들을 포함한다.

먼저, 상기 송신기(200)가 송신하고자 하는 데이터(X₁, X₂, …, X_K)가 발생되면, 상기 데이터(X₁, X₂, …, X_K)는 각각 대응하는 송신부들(210-1,210-2,210-K)로 전송되고, 각 송신부들(210-1,210-2,210-K)은 상기 전송된 데이터(X₁, X₂, …, X_K)를 송신 프로세스(T₁, T₂, …, T_K)를 수행한다. 그런 다음, 상기 송신기(200)는 상기 각 송신부들(210-1,210-2,210-K)이 송신 프로세스(T₁, T₂, …, T_K)를 수행한 데이터를 각 수신부들(260-1,260-2,260-K)로 전송하기 위해 N_{R,K}개의 합산기들을 통해 합한 후, 상기 합한 데이터

를 N_T개의 안테나들을 통해 에어상으로 송신한다. 이때, 상기 송신기(200)는 수신기(250)로부터 자신의 채널 상태를 피드백 받아 채널 상태 정보를 인지한 후 인지한 채널 상태 정보에 상응하여 에어상으로 데이터를 송신한다.

이렇게 송신기(200)에서 에어상으로 송신한 신호는 수신기(250)에 포함된 K개의 수신부들(260-1,260-2,260-K)에 각각 구비된 N개의 안테나들을 통해 수신되고, 상기 수신된 신호는 각각 대응하는 합산기들로 전송된다. 그러면, 상기 합산기는 안테나들을 통해 수신한 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위해 가우시안 잡음(n₁, n₂, …, n_K)을 각각 합산한 후 각 수신부들(260-1,260-2,260-K)로 전달한다. 상기 각 수신부들(260-1,260-2,260-K)은 수신 신호

를 수신 프로세스를 수행하여 출력 신호(

)를 출력한다. 여기서, 출력 신호

는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 1에서

는 N_T 개의 송신 안테나들을 구비한 송신기(200)와 N_{R,K}개의 수신 안테나들을 구비한 K개의 수신부들(260-1,260-2,260-K)을 포함한 수신기(250)간에 형성된 채널 행렬(matrix)을 의미하고,

는 K개의 수신부들(260-1,260-2,260-K)이 수행하는 수신 프로세스 행렬을 의미한다.

여기서, 상기 수학식 1을 하기 수학식 2와 같이 다시 나타낼 수 있다.

여기서, 채널 행렬과 송신 프로세스 행렬과 수신 프로세스 행렬을 각각의 가중치 행렬들로, 즉

으로 정의하면, 상기 수학식 2는 하기 수학식 3과 같이 간략하게 나타낼 수 있다.

상기 수학식 3에서

을 의미하고, E[·]는 기대함수를 의미하며, I_L은 L영역의 항등 행렬을 의미한다. 그리고, 송신 가중치 행렬 T는 송신 파워의 제한에 의해 하기 수학식 4를 만족한다.

상기 수학식 4에서

는 벡터 2-놈(vector 2-norm)을 의미하고,

는 트레이스(trace) 연산을 의미하며, P_T는 송신기(200)에서 데이터 송신시 사용하는 총 송신 전력을 의미한다. 이렇게 수신기(250)는 송신기(200)에서 전송한 데이터를 상기 수학식 3과 같이 수신 프로세스를 수행하여 출력한다.

또한, 본 발명의 시스템에 따른 통신 시스템에서 상기 수학식 3과 같이 수신 프로세스를 수행하여 출력한 신호를 MMSE 방식의 다중화 기법을 이용하기 위한 MMSE의 최소값은, 상기 수학식 4에 의한 수학식 6의 조건을 만족하는 하기 수학식 5와 같이 정의할 수 있다.

여기서, 수학식 6은 전술한 바와 같이 상기 수학식 4의 송신 가중치 행렬 T 는 송신 파워의 제한에 의한 조건으로, 상기 수학식 5에 수학식 3을 대입하면, 즉 상기 수학식 5의

에 수학식 3을 대입하면 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 7과 같이 정의된 MMSE의 최소값은 하기 수학식 8과 같이 라그랑쥬 함수(Lagrangian function)를 통해 MMSE의 최소값을 산출할 수 있다.

상기 수학식 8에서 λ는 라그랑쥬 승수(Lagrange multiplier)를 의미하고, Λ_K는 음수가 아닌 JCD의 유효 채널 이득(effective channel gain)을 의미한다. 그에 따라, 상기 수학식 7과 같이 정의된 MMSE 최소값을 통한 MMSE를 기반으로 한 다중화 기법은, 높은 SNR 측면에서 높은 데이터 전송량을 얻을 수 있으며, 또한, 낮은 SNR 측면에서도 높은 성능을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 수학식 7과 같이 정의된 MMSE 최소값을 통한 MMSE를 기반으로 한 다중화 기법은, 모든 SNR 구간에서 시스템의 복잡도를 감소시키며 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 여기서, 전술한 수학식들에서 Λ_K는 정보 심벌들(x_K)의 가중치, 즉 Λ_K는 수신기에서 ZF 프로세스를 통해 얻어진 유효 채널 이득 행렬 D와, 송신기의 전력 제어 가중치(power control weighting) 행렬 E와의 행렬의 곱이고, β는 송신기(200)로부터 전송되는 송신 신호의 매개 변수인 스케일링 팩터(scaling factor)로서 수신기에서 세로 포싱(Sero-forcing)을 통해서 구해진 송신기의 가중치로 구해지는 송신기 가중치 변수이다.

상기 수학식 8을 이용하여 송신 프로세스 행렬 T_K와 수신 프로세스 행렬 R_K 및 스케일링 팩터 β는 각각 하기 수학식 9, 10, 11과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

는 상기 수신기(250)의 합산기들에서 상기 N_{R,K}개의 안테나들을 통해 수신한 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위해 상기 수신한 신호에 합산하는 가우시안 잡음 n_K의 분산으로서, 상기 가우시안 잡음 n_K의 평균은 0이 된다.

이러한 수학식 9, 10, 11을 각각 만족하는 최적의 송신 프로세스 행렬 T_K와 수신 프로세스 행렬 R_K 및 스케일링 팩터 β를 산출하는 알고리즘은 하기와 같다. 여기서, 상기 수학식 9의

를 ξ로 둔 알고리즘이다.

전술한 알고리즘에서 ξ는

을 의미하며, 상기 알고리즘을 수행하여 상기 수학식 9, 10, 11의 조건을 만족하는 최적의 송신 프로세스 행렬 T_K와 수신 프로세스 행렬 R_K 및 스케일링 팩터 β를 산출한 후, 상기 수학식 8을 이용하여 수학식 6을 만족함과 동시에 수학식 7에 정의된 MMSE의 최소값을 결정한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터 송수신시스템은, 통신 시스템에서 다수의 송수신 안테나에 의해 형성된 채널 환경에 상응하여 최적의 송수신기 프로세스를 산출하고, 상기 산출한 송수신기 프로세스를 통해 MMSE의 최소값을 결정한다. 그런 다음, 상기 결정된 MMSE의 최소값을 이용한 MMSE 방식의 다중화 기법을 통해 데이터를 송수신한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 다수의 송수신 안테나에 의해 형성된 채널 환경에 상응하여 최적의 송수신기 프로세스를 산출하고, 상기 산출한 송수신기 프로세스를 통해 MMSE의 최소값을 결정하여 MMSE 방식의 다중화 기법을 통해 데이터를 송수신함으로써, 시스템의 복잡도를 감소시키며 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서,

다수의 송신 안테나들을 통해 다수의 수신 안테나들로 전송할 데이터가 발생하면, 상기 데이터를 전송하기 위한 송신부의 프로세스 행렬과, 상기 데이터를 수신할 수신부의 프로세스 행렬과, 상기 다수의 송신 안테나들과 다수의 수신 안테나들에 의해 형성된 채널 행렬과, 상기 전송할 데이터의 매개 변수를 산출하는 과정과,

상기 산출된 송신부의 프로세스 행렬, 수신부의 프로세스 행렬, 채널 행렬과 상기 산출된 매개 변수를 이용하여 최소평균자승오류(MMSE: Minimum Mean Square Error)의 최소값을 결정하는 과정과,

상기 결정된 최소평균자승오류의 최소값을 이용한 최소평균자승오류 다중화 방식으로 데이터를 송수신하는 과정을 포함하는 데이터 송수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 최소평균자승오류의 최소값은 하기의 <수학식 12>이며,

<수학식 12>

상기 <수학식 12>에서
는 전송할 데이터의 심벌을 나타내고, Λ_K는 x_K의 가중치를 나타내고, β는 상기 매개 변수를 나타내고,
는 상기 수신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 상기 채널 행렬을 나타내고,
는 송신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 가우시안(Gaussin) 잡음을 나타내는 데이터 송수신 방법.
제2항에 있어서,

상기 송신부의 프로세스 행렬은 하기 <수학식 13>을 통해 산출되며,

<수학식 13>

상기 <수학식 13>에서 λ는 라그랑쥬 승수(Lagrange multiplier)를 의미하는 데이터 송수신 방법.
제2항에 있어서,

상기 수신부의 프로세스 행렬은 하기의 <수학식 14>을 통해 산출되며,

<수학식 14>

상기 <수학식 14>에서
는 가우시안 잡음의 분산인 데이터 송수신 방법.
제2항에 있어서,

상기 매개 변수는 하기의 <수학식 15>를 통해 산출되며,

<수학식 15>

상기 <수학식 15>에서
는 트레이스(trace) 연산을 나타내고,
는 가우시안 잡음의 분산인 데이터 송수신 방법.
제2항에 있어서,

상기 전송할 데이터의 송신 전력은, 하기 <수학식 16>을 통해 산출되며,

<수학식 16>

상기 <수학식 16>에서
는 트레이스(trace) 연산을 나타내고,
는 송신부의 최대 송신 전력을 나타내는 데이터 송수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 최소평균자승오류의 최소값은 라그랑쥬 함수(Lagrangian function)를 이용하여 결정하는 데이터 송수신 방법.
제7항에 있어서,

상기 라그랑쥬 함수를 이용한 상기 최소평균자승오류의 최소값은 하기 <수학식 17>을 통해 결정되며,

<수학식 17>

상기 <수학식 17>에서
는 전송할 데이터의 심벌을 나타내고, Λ_K는 x_K의 가중치를 나타내고, β는 상기 매개 변수를 나타내고,
는 상기 수신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 상기 채널 행렬을 나타내고,
는 송신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 가우시안(Gaussin) 잡음을 나타내고,
는 트레이스(trace) 연산을 나타내고,
는 송신부의 최대 송신 전력을 나타내고, λ는 라그랑쥬 승수(Lagrange multiplier)를 의미하는 데이터 송수신 방법.
통신 시스템에서 데이터 송수신 시스템에 있어서,

다수의 송신 안테나들을 통해 다수의 수신 안테나들로 전송할 데이터가 발생하면, 상기 데이터를 전송하기 위한 송신부의 프로세스 행렬과, 상기 데이터를 수신할 수신부의 프로세스 행렬과, 상기 다수의 송신 안테나들과 상기 다수의 수신 안테나들에 의해 형성된 채널 행렬과, 상기 전송할 데이터의 매개 변수를 산출하고, 상기 산출된 송신부의 프로세스 행렬, 수신부의 프로세스 행렬, 채널 행렬과 상기 산출된 매개 변수를 이용하여 최소평균자승오류(MMSE: Minimum Mean Square Error)의 최소값을 결정한 후, 상기 결정한 최소평균자승오류의 최소값을 이용한 최소평균자승오류 다중화 방식으로 데이터를 송신하는 송신기를 포함하는 데이터 송수신 시스템.
제9항에 있어서,

상기 최소평균자승오류의 최소값은 하기 <수학식 18>을 통해 결정되며,

<수학식 18>

상기 <수학식 18>에서
는 전송할 데이터의 심벌을 나타내고, Λ_K는 x_K의 가중치를 나타내고, β는 상기 매개 변수를 나타내고,
는 상기 수신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 상기 채널 행렬을 나타내고,
는 송신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 가우시안(Gaussin) 잡음을 나타내는 데이터 송수신 시스템.
제10항에 있어서,

상기 송신부의 프로세스 행렬은 하기의 <수학식 19>을 통해 산출되며,

<수학식 19>

상기 <수학식 19>에서 λ는 라그랑쥬 승수(Lagrange multiplier)를 의미하는 데이터 송수신 시스템.
제10항에 있어서,

상기 수신부의 프로세스 행렬은 하기 <수학식 20>을 통해 산출되며,

<수학식 20>

상기 <수학식 20>에서
는 가우시안 잡음의 분산인 데이터 송수신 방법.
제10항에 있어서,

상기 매개 변수는 하기의 <수학식 21>을 통해 산출되며,

<수학식 21>

상기 <수학식 21>에서
는 트레이스(trace) 연산을 나타내며,
는 가우시안 잡음의 분산인 데이터 송수신 시스템.
제10항에 있어서,

상기 전송할 데이터의 송신 전력은, 하기 <수학식 22>를 통해 산출되며,

<수학식 22>

상기 <수학식 22>에서
는 트레이스(trace) 연산을 나타내고,
는 송신부의 최대 송신 전력을 나타내는 데이터 송수신 시스템.
제9항에 있어서,

상기 최소평균자승오류의 최소값은 라그랑쥬 함수(Lagrangian function)를 통해 결정되는 데이터 송수신 시스템.
제15항에 있어서,

상기 최소평균자승오류의 최소값은 하기 <수학식 23>을 통해 산출되며,

<수학식 23>

상기 <수학식 23>에서
는 전송할 데이터의 심벌을 나타내고, Λ_K는 x_K의 가중치를 나타내고, β는 상기 매개 변수를 나타내고,
는 상기 수신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 상기 채널 행렬을 나타내고,
는 송신부의 프로세스 행렬을 나타내고,
는 가우시안(Gaussin) 잡음을 나타내고,
는 트레이스(trace) 연산을 나타내고,
는 송신부의 최대 송신 전력을 나타내고, λ는 라그랑쥬 승수(Lagrange multiplier)를 의미하는 데이터 송수신 시스템.