KR100936245B1 - 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명은 두 개의 송신 안테나가 송신한 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신 안테나를 통해 수신하고, 수신된 신호로부터 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치에 있어서, 수신된 신호로부터 제 1 임시 데이터 심볼을 추정하는 제 1 추정기; 상기 수신된 신호로부터 상기 제 1 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼과, 상기 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하는 제 2 추정기; 및 상기 제 1 임시 데이터 심볼과 제 1 간섭제거 데이터 심볼이 동일한지를 비교하고, 그 비교결과에 따라 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 결정부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, ZF-DML 방식과 MF-DML 방식을 혼용하여 오류 정정 확률이 높고, 오류 전파 가능성이 낮으며, 도플러 주파수가 높고 채널의 변화가 심할수록 성능이 개선되는 효과가 있다.
데이터 검출, 송신 다이버시티, 시공간 블록 부호, ZF, ISI, 시변 채널
Description
본 발명은 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 시공간 블록 부호화된 안테나 송신 다이버시티 방식으로 송출된 데이터를 시변 채널환경에서 검출하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템에서는 다중경로 페이딩을 완화시키기 위해 다이버시티 기술을 사용하는데, 다이버시티의 종류로는 시간 다이버시티(Time Diversity), 주파수 다이버시티(Frequency Diversity) 및 안테나 다이버시티(Antenna) 등이 있다.
안테나 다이버시티는 다중 안테나를 사용하는 방식으로서, 다수 개의 수신 안테나를 사용하는 수신 안테나 다이버시티 방식, 다수 개의 송신 안테나를 사용하는 송신 안테나 다이버시티 방식 및 다수 개의 송신 안테나와 다수 개의 수신 안테나를 사용하는 다중 입력 다중 출력 방식(Multiple Input Multiple Output; 이하, MIMO라고 함) 등이 있다.
시공간 블록 부호화(Space-Time Block Coding; 이하, STBC라고 함) 방식은 2개 이상의 송신 안테나에 송신 안테나 다이버시티 방식(Transmit Antenna Diversity)을 적용한 방식으로서, 시간에 따라 특성이 일정한 고정채널(Fixed Channel)을 기반으로 설계되었다.
2개의 안테나를 구비한 무선 통신 송신기가 2개의 데이터 심볼(Transmitted Data Symbol)을 Alamouti 방식으로 STBC 부호화한 다음, 2심볼 주기 동안 2개의 안테나를 통해 전송하였을 때 무선 통신 수신기가 데이터를 검출하는 과정을 하기 수학식들을 참조하여 설명해본다.
무선 통신 수신기가 수신한 신호는 하기 수학식 1의 벡터로 표현될 수 있다.
여기서, hn :i는 i(=1, 2)번째 심볼주기에 n(=1, 2)번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 계수를 나타내며, {x1, x2}는 STBC 부호화된 정보 데이터 심볼, wi는 가산성 백색 가우스 잡음(Additive White Gaussian Noise; 이하, AWGN이라고 함)이다.
무선 통신 수신기는 상기 수학식 1로 표현되는 신호 y에 다양한 복호화(Decoding) 방식을 적용하여 송신된 데이터 심볼을 검출한다.
결합된 최우(Coupled Maximum Likelihood; 이하, CML이라고 함) 복호화 방식은 수신된 신호에 직접 최우(Maximum Likelihood; 이하, ML이라고 함) 복호화를 적용하며, 다른 송신기에 의해 간섭신호가 존재하지 않을 경우 최적의 검출성능을 제공한다.
CML 방식은 검출성능이 우수하나 2개의 정보 데이터 심볼이 선형으로 결합된 수신된 신호에 직접 사용되므로, 정보 데이터 심볼의 성상의 크기에 따라 복호화 복잡도가 지수적으로 증가한다는 단점이 있다.
즉, 16-QAM, 64-QAM과 같은 고차 성상도에서는 복호화가 매우 복잡하여 적용이 어려운 문제가 있다.
정합필터 및 결합된 최대우도추정(Matched Filter Decoupled Maximum Likelihood; 이하, MF-DML) 복호화 방식은 수신된 신호에 정합필터(Matched Filter; MF라고 함)를 적용하여 수신된 신호로부터 송신 데이터 심볼 검출을 위한 M개의 결정변수를 분리한 다음, 분리된 최우(Decoupled Maximum Likelihood; 이하, DML이라고 함) 복호화 방식을 적용하는 방식이다.
MF를 통과한 신호(출력 벡터(zMF=[z1 MF,z2 MF]T)는 하기 수학식 3과 같이 표현된다.
여기서, hH는 채널계수 h의 Hermitian transpose이다.
MF-DML 방식의 결정변수는 상기 수학식 3에 상기 수학식 1을 대입하여 산출되며, 하기 수학식 4 및 하기 수학식 5와 같이 표현된다.
그런데, MF-DML 방식의 결정변수는 하나의 정보 데이터 심볼만을 포함하므로 CML 방식과 달리 복호화 복잡도가 성상도의 크기 증가에 따라 선형적으로 증가한다는 장점이 있다. 또한 다른 송신기에 의한 간섭 신호가 존재하지 않을 경우 CML 방식과 동일한 검출 성능을 가지게 된다.
그러나, STBC는 고정채널을 기반으로 설계되었으므로, 심볼의 수신시간 동안 무선채널의 특성이 변화하는 경우 즉, 시변채널(Time-Varying Channel)이 되는 경우에는 데이터 검출 성능이 열화될 수 있다.
즉, 시변채널에서는 결정변수에 데이터 심볼 간 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)이 발생하여 데이터 검출 성능이 열화될 수 있다.
한편, 무선채널의 특성변화는 도플러 효과, 송수신기 오실레이터 특성변화에 의한 반송파의 주파수 차이 등에 의해 빈번하게 발생할 수 있어 그에 대한 대책이 필요하다.
본 발명의 목적은 시공간 블록 부호화 방식으로 부호화되어 시변 채널에서 전송된 데이터를 심볼 간 간섭 제거된 데이터를 검출하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 ZF, MF 및 DML 방식을 혼용하여 시변 채널에서 검출 성능이 우수한 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 문제점을 해결하고자, 본 발명의 일면에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 두 개의 송신 안테나가 송신한 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신 안테나를 통해 수신하고, 수신된 신호로부터 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치에 있어서, 수신된 신호로부터 제 1 임시 데이터 심볼을 추정하는 제 1 추정기; 상기 수신된 신호로부터 상기 제 1 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼과, 상기 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하는 제 2 추정기; 및 상기 제 1 임시 데이터 심볼과 제 1 간섭제거 데이터 심볼이 동일한지를 비교하고, 그 비교결과에 따라 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법은, 두 개의 송신 안테나가 송신한 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신 안테나를 통해 수신하고, 수신된 신호로부터 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법에 있어서, 수신된 신호로부터 제 1 임시 데이터 심볼을 추정하는 제 1 단계; 상기 수신된 신호로부터 상기 제 1 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 추정하는 제 2 단계; 상기 수신된 신호로부터 상기 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하는 제 3 단계; 상기 제 1 임시 데이터 심볼과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 기반으로 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 시스템은 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 송신하는 두 개의 송신 안테나; 상기 송신된 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신하는 수신 안테나; 및 상기 수신된 신호로부터 임시 데이터 심볼을 추정하여 상기 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 추정하고, 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하여 심볼 간 간섭이 제거된 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 추정하는 데이터 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, DF-DML 방식의 단점을 보완하여 오류 정정 확률이 높고, 오류 전파 가능성이 낮으며, 도플러 주파수가 높고 채널의 변화가 심할수록 타 방식의 데이터 검출 장치에 대비하여 성능이 개선되는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 시스템은 다수의 송신 안테나(10), 수신 안테나(20), 데이터 검출 장치(30)를 포함한다.
송신 안테나(10)는 적어도 두 개로 구성되어 각각 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 송신하며, 수신 안테나(20)는 하나로 구성되어 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신한다.
데이터 검출 장치(30)는 수신된 신호로부터 임시 데이터 심볼을 추정하여 그에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 추정하고, 추정한 제 1 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하여 간섭이 제거된 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정한다.
데이터 검출 장치(30)는 데이터 심볼 검출시에 서로 다른 데이터 심볼에 의 한 간섭을 방지하기 위해 ZF-DMF(Zero Forcing Decoupled Maximum Likelihood; 이하, ZF-DML이라고 함), DF-DML(Decsion Feeback Decoupled Maximum Likelihood; 이하, DF-DML이라고 함) 방식 등을 사용한다.
ZF-DML 방식은 하기 수학식 8과 같이 수신된 신호 벡터에 채널행렬의 역행렬을 곱하여 최종 결정변수에 간섭신호가 발생하지 않도록 한다.
여기서, h- 1는 h의 역행렬이고, △는 h의 determinant(행렬식)이다.
ZF-DML 방식의 결정변수는 상기 수학식 8에 상기 수학식 1을 대입하여 하기 수학식 9 및 수학식 10과 같이 산출된다.
ZF-DML 방식은 상기 수학식 9 및 상기 수학식 10에 x1과 x2에 ML을 각각 적 용하여 하기 수학식 11과 같이 제 1 데이터 심볼 및 제 2 데이터 심볼(, )을 산출한다.
ZF 방식과 대비되는 결정궤환(Decision Feedback; 이하, DF라고 함) 방식은 수신된 신호 y에 whitened Matched Filter(이하, WMF라고 함)을 적용하여 하나의 결정변수에는 상기 수학식 11과 같이 심볼간 간섭이 포함되지 않고, 나머지 결정변수에는 상기 수학식 4 또는 상기 수학식 5와 같이 심볼간 간섭이 포함된 상태에서 최대 결합이득을 얻도록 하며, 하기 수학식 12와 같이 표현된다.
WMF 방식의 결정변수는 WMF 계수에 상기 수학식 8을 적용하여 산출되며, 하기 수학식 13 및 16과 같이 표현될 수 있다.
DF-DML 방식은 상기 수학식 13 및 상기 수학식 14의 x1과 x2에 각각 ML을 적용하여 하기 수학식 15 및 수학식 16과 같이 제 1 데이터 심볼 및 제 2 데이터 심볼을 추정한다.
한편, ZF-DML 방식만을 사용하면 결합이득(Combining Gain)이 적어진다는 단점이 있으며, DF-DML 방식은 심볼간 간섭이 포함되지 않은 결정변수를 하나밖에 이용할 수 없어, 심볼간 간섭이 포함되지 않은 결정변수에 오류가 발생하면 오류 전파(Error Propagation)가 발생하는 것을 막을 수 없다는 단점이 있다.
ZF-DML 방식과 MF-DML 방식을 혼용하여 DF-DML 방식의 단점을 보완하는 본 발명에 따른 방식이 있다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1b은 본 발명의 일실시예에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치를 도시한 구성도이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 두 개의 송신 안테나가 송신한 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신 안테나를 통해 수신하고, 수신된 신호로부터 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하며, 제 1 추정기(110), 제 2 추정기(120) 및 결정부(130)를 포함한다.
제 1 추정기(110)는 수신된 신호로부터 예컨대, ZF-DML 방식으로 제 1 임시 데이터 심볼 또는 제 2 임시 데이터 심볼을 추정한다.
제 2 추정기(120)는 수신된 신호로부터 예컨대, MF-DML 방식으로 제 1 추정기(110)가 전달한 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 데이터 심볼을 추정한다
또한, 제 2 추정기(120)는 자신이 추정한 일 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 타 데이터 심볼을 추정한다.
결정부(130)는 제 1 추정기(110)가 추정한 데이터 심볼과 제 2 추정기(120)가 추정한 데이터 심볼이 동일한지 확인하여, 동일하면 제 1 추정기(110)가 추정한 데이터 심볼과 제 2 추정기(120)가 추정한 데이터 심볼을 각각 최종 데이터 심볼로 결정한다.
이하, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치가 두 개의 송신안테나로 전송한 데이터 심볼을 검출하는 과정을 하기 수학식들과 함께 설명한다. 두 개의 데이터 심볼이 모두 오류가 발생하거나 또는 두 데이터 심볼 모두 오류가 발생하지 않았을 경우에는 기존의 방식과 차이가 없으므로 이하의 과정에서는 두 개의 데이터 심볼 중 한 심볼만 오류가 발생하였다고 가정한다.
여기서, : ZF-DML 방식의 결정 변수, , : wi 가산성 백색 가우스 잡음, hn:i:i(0≤i≤1)번째 심볼주기에 n(0≤n≤1)번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 계수이다.
제 2 추정기(120)는 수신된 신호로부터 MF-DML 방식으로 제 1 송신 데이터 심볼에 의한 간섭()이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼()과 제 2 송신 데이터 심볼에 의한 간섭()이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼()을 추정한다.
여기서, : 제 1 임시 데이터 심볼, , , , wi : 가산성 백색 가우스 잡음, hn :i:i(0≤i≤1)번째 심볼주기에 n(0≤n≤1)번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 계수이다.
여기서,(: 제 1 간섭제거 데이터 심볼, , , : 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭, , , wi : 가산성 백색 가우스 잡음, hn :i:i(0≤i≤1)번째 심볼주기에 n(0≤n≤1)번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 계수)이다.
결정부(130)는 오류전파 또는 오류정정을 검사하기 위해 제 1 임시 데이터 심볼()과 제 1 간섭제거 데이터 심볼이 동일한지를 비교하고, 그 비교결과에 따라 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정한다.
결정부(130)는 비교결과가 동일하면, 제 1 간섭제거 데이터 심볼 및 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정한다. 이하, 결정부(130)가 오류전파 또는 오류정정을 검사하고, 최종 데이터 심 볼을 결정하는 과정을 수학식을 참조하여 상세하게 설명한다.
그를 위해서, 상기 수학식 5을 상기 수학식 18에 대입하여 가산성 백색 가우스 잡음에 의한 영향을 무시하고, 과 의 수학관계와 그로 인해 발생할 수 있는 현상들을 아래에 나열해 보았다.
1)의 경우는 심볼 간의 간섭이 성공적으로 제거되어 오류가 정정되었다고 볼 수 있다.
2)의 경우는 제 1 임시 데이터 심볼의 간섭은 제거되었음에도 불구하고, 잡음으로 인해 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 오류가 발생하였으므로 성능이 개선되었다고는 볼 수는 없다. 따라서, 잘못 결정된 에 의해 간섭이 증가되어 을 추정할 때 아래 2-1) 및 2-2)와 같은 경우가 발생할 수 있다.
3)의 경우는 잘못된 에 의해 간섭의 증가에도 불구하고, 오류 전파가 발생하지 않은 경우이다. 즉, 에 오류가 없으므로 을 결정할 때 간섭이 제거되며, 아래 3-1) 및 3-2)와 같은 경우가 발생할 수 있다.
4)의 경우는 잘못된 에 의하여 간섭이 증가하여 오류 전파가 발생한 경우이다. 때문에, 의 결정에도 오류가 전파되어 아래 4-1) 및 4-2)와 같은 MF-DML에 의한 오류가 발생한다.
상세하게는, 결정부(130)는 1)의 경우 오류 정정에 성공하였으므로, 2-1), 3-1-2), 4-1)의 경우는 오류가 발생하였으나 비교결과가 동일하므로(), 의 신뢰도가 높다고 판단하여 및 을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정한다. 또한, 결정부(130)는 비교결과가 동일하지 않은() 그외의 경우엔 의 신뢰도가 낮다고 판단하여 제 1 추정기(110)와 제 2 추정기(120)가 제 2 임시 데이터 심볼()을 추정하여 그를 기반으로 최종 데이터 심볼을 검출 및 결정하도록 한다.
즉, 결정부(130)는 비교결과가 동일하지 않으면 제 1 추정기(110)와 제 2 추정기(120)가 수신된 신호로부터 ZF-DML 방식으로 검출된 제 2 임시 데이터 심볼을 기준으로 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 과정을 실행하도록 한다.
이하, 하기의 수학식들을 참조하여 제 1 추정기(110)와 제 2 추정기(120)가 제 2 임시 데이터 심볼을 기준으로 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심 볼을 결정하는 과정을 설명한다.
제 1 추정기(110)는 결정부(130)의 비교결과가 동일하지 않음을 전달받으면, 수신된 신호로부터 하기 수학식 20와 같이 ZF-DML 방식으로 제 2 임시 데이터 심볼을 추정한다.
제 2 추정기(120)는 제 1 추정기(110)로부터 제 2 임시 데이터 심볼()을 전달받아 수신된 신호로부터 하기 수학식 21과 같이 MF-DML 방식으로 제 2 임시 데이터 심볼()에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼()을 추정한다.
여기서, : 제 2 임시 데이터 심볼, : 제 1 간섭제거 데이터 심볼, , , , , , : 제 2 임시 데이터 심볼에 의한 간섭, , wi : 가산성 백색 가우스 잡음, hn :i:i(0≤i≤1)번째 심볼주기에 n(0≤n≤1)번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 계수이다.
결정부(130)는 제 2 추정기(120)가 추정한 제 1 간섭제거 데이터 심볼과 제 1 추정기(110)가 추정한 제 2 임시 데이터 심볼을 각각 제 1 최종 데이터 심볼과 제 2 최종 데이터 심볼로 결정한다.
결정부(130)는 상기 수학식 6을 상기 수학식 27에 대입하여 가산성 백색 가우스 잡음에 의한 영향을 무시하고, 과 의 수학관계가 상기 1) 내지 4)인 경우를 수행하여 오류 전파 및 오류 정정 여부를 확인한다.
4-2)의 경우는 역시 이 되고, 이로 인해 또는 이 발생할 수 있으나, 간섭이 제거되므로 본 발명에 따른 데이터 검출 장치는 두 송신 데이터 심볼에 대하여 오류가 발생한 DF-DML에 비해 2배 정도 성능이 개선될 가능성이 크다.
본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 심볼 간 간섭을 제거한 결정변수를 하나만 사용하는 DF-DML 방식의 단점을 극복하기 위해 ZF-DML과 MF-DML의 혼용 방식을 사용하고 있다. 이하, 본 발명에 따른 데이터 검출 장치의 성능을 ZF-DML 방식 및 DF-DML 방식을 사용한 장치와 비교해 본다.
여기서, 상기 수학식 22 및 상기 수학식 23는 아래와 같은 상관 특성을 이용하여 전개되었다.
따라서, 상기 수학식 22 및 상기 수학식 23의 비교 결과는 하기 수학식 24과 같다.
하지만, 일정수준 이상의 SNR 환경에서는 이므로, 오류 정정 확률이 오류 전파 확률보다 높으므로 ZF-DML 방식에 비해 DF-DML 방식의 데이터 검출 성능이 향상될 수 있다.
즉, DF-DML 방식보다 ZF-DML 방식을 사용한 본 발명에 따른 데이터 검출 장치의 성능을 향상시키기 위해서는 오류 정정 확률을 증가시키거나 오류 전파 확률을 감소시키면 된다.
즉, 본 발명은 ZF-DML 방식과 MF-DML 방식을 혼용하여 데이터 심볼간 간섭이 제거된 결정변수를 두 개 모두 이용함으로써, 오류 정정 확률을 증가시키고 오류 전파 확률을 감소시켜 성능을 개선하였다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치를 예시한 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 수신된 신호(y1, y2)를 입력받아 다수의 곱셈기, 다수의 합산기, MF Combiner, CMP(Comperator) 등을 사용하여 송신 데이터 심볼을 추정한다.
다수의 곱셈기 및 다수의 합산기는 상기 수학식 17 내지 수학식 20와 같은 연산을 위해 사용된다.
MF Combiner는 i(=1, 2)번째 심볼주기에 n(=1, 2)번째 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 계수 hn :i를 출력한다.
CMP는 결정부(130)의 비교기능블록이며, 임시 데이터 심볼과 간섭이 제거된 데이터 심볼을 비교하여 간섭이 제거 여부의 판단기준을 제공한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치와, 그외 다른 방식(ZF-DML, DF-DML 등)의 데이터 검출 장치의 성능을 비교한 모의 실험 결과 그래프이다.
도 3 및 도 4의 모의 실험에서는, 채널로 Rayleigh flat fading 모델을 사용하였고, 2개의 송신 안테나와 1 개의 수신 안테나를 사용하였다. 또한, 본 모의 실험에서는 심볼 및 주파수 동기와 채널 추정이 완벽하다고 가정하고, 그로 인한 오차를 무시하였다.
도 3과 도 5의 그래프는 Normalized Maximum Doppler Frequency의 변화에 따른 각 데이터 검출 장치의 BER 성능을 도시하였으며, 도 4와 도 6의 그래프는 Eb/N0의 변화에 따른 각 데이터 검출 장치의 BER 성능을 도시하였다.
도 3과 도 4의 그래프는 QPSK를 사용한 모의 실험 결과를, 도 5와 도 6의 그래프는 16QPSK를 사용한 모의 실험 결과를 도시하였다.
도 3 내지 도 6의 그래프에서 다른 방식의 데이터 검출 장치와 비교하여 본 발명에 따른 데이터 검출 장치의 성능이 우수함을 해석할 수 있다.
도 3에서는 도플러 주파수(Doppler Frequency)가 높을수록 다른 방식의 데이터 검출 장치와 본 발명에 따른 데이터 검출 장치의 성능 차가 더욱 커지는 것을 해석할 수 있다.
도 4에서는 채널의 변화가 심할수록 본 발명에 따른 데이터 검출 장치와 다른 방식의 데이터 검출 장치의 성능 차가 더욱 커지는 것을 알 수 있다. 왜냐하면, 채널의 변화가 낮을 때보다 채널의 변화가 심할 때에 심볼 간 간섭이 더 크기 때문에 데이터 검출 장치가 더욱 필요하기 때문이다.
도 5 및 도 6의 그래프에서도 도 3 및 도 4의 그래프와 유사한 양상을 해석할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출하는 방법을 도시한 흐름도이다. 이하, 도 7을 참조하여 설명한다.
이어서, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 수신된 신호로부터 MF-DML 방식으로 제 1 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼()을 상기 수학식 18과 같이 추정한다(S720).
그리고, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 수신된 신호로부터 MF-DML 방식으로 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼()을 상기 수학식 19과 같이 추정한다(S730).
그 다음으로, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 제 1 임시 데이터 심볼과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼()이 동일한지를 비교하고(S740), 그 비교결과에 따라 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정한다.
이때, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 비교결과 동일하면 제 1 간섭제거 데이터 심볼() 및 제 2 간섭제거 데이터 심볼()을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정한다(S780).
반면, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 비교결과 동일하지 않으면 아래와 같은 과정을 통하여 제 2 임시 데이터 심볼()을 기준으로 최종 데이터 심볼들을 검출 및 결정한다.
이어서, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 수신된 신호로부터 MF-DML 방식으로 제 2 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼()을 추정한다(S760).
그리고, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 제 2 임시 데이터 심볼()과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼()을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정한다(S770).
한편, 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치는 비교결과에 상관없이 제 1 간섭제거 데이터 심볼() 및 제 2 간섭제거 데이터 심볼()을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정할 수도 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자 라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허 청구범위의 기재에 의하여 정하여져야 할 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 시스템을 도시한 구성도.
도 1b은 본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치를 예시한 회로도.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치와, 그외 방식의 데이터 검출 장치의 성능을 비교한 모의 실험 결과 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출하는 방법을 도시한 흐름도.
Claims (16)
- 두 개의 송신 안테나가 송신한 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신 안테나를 통해 수신하고, 수신된 신호로부터 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치에 있어서,수신된 신호로부터 제 1 임시 데이터 심볼을 추정하는 제 1 추정기;상기 수신된 신호로부터 상기 제 1 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼과, 상기 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하는 제 2 추정기; 및상기 제 1 임시 데이터 심볼과 제 1 간섭제거 데이터 심볼이 동일한지를 비교하고, 그 비교결과에 따라 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 결정부는,상기 비교결과 동일하면, 제 1 간섭제거 데이터 심볼 및 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 결정부는,상기 비교결과 동일하지 않으면, 상기 제 1 추정기가 수신된 신호로부터 제 2 임시 데이터 심볼을 추정하고, 상기 제 2 추정기가 상기 제 2 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 검출하도록 하여, 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼과 상기 제 2 임시 데이터 심볼을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 장치.
- 두 개의 송신 안테나가 송신한 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신 안테나를 통해 수신하고, 수신된 신호로부터 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이 터 심볼을 결정하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법에 있어서,수신된 신호로부터 제 1 임시 데이터 심볼을 추정하는 제 1 단계;상기 수신된 신호로부터 상기 제 1 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 추정하는 제 2 단계;상기 수신된 신호로부터 상기 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하는 제 3 단계;상기 제 1 임시 데이터 심볼과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 기반으로 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제 4 단계는,상기 제 1 임시 데이터 심볼과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제 4 단계는,상기 제 1 임시 데이터 심볼과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 비교하여 동일하면, 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼 및 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제 4 단계에서,상기 제 1 임시 데이터 심볼과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 비교하여 동일하지 않으면, 제 2 임시 데이터 심볼을 추정하여 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 결정하는 제 5 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제 5 단계는,상기 제 2 임시 데이터 심볼과 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 각각 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 방법.
- 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 송신하는 두 개의 송신 안테나;상기 송신된 제 1 및 제 2 송신 데이터 심볼을 수신하는 수신 안테나; 및상기 수신된 신호로부터 임시 데이터 심볼을 추정하여 상기 임시 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 1 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 2 간섭제거 데이터 심볼을 추정하고, 상기 제 1 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 2 간섭제거 데이터 심볼에 의한 간섭이 제거된 제 2 간섭제거 데이터 심볼 또는 제 1 간섭제거 데이터 심볼을 추정하여 심볼 간 간섭이 제거된 제 1 최종 데이터 심볼 및 제 2 최종 데이터 심볼을 추정하는 데이터 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시변 채널 시공간 블록 부호 데이터 검출 시스템.
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