KR101210599B1 - 신호 검출 방법, 신호 검출 장치 및 수신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신호 검출 방법, 신호 검출 장치 및 수신 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 신호 검출 방법은 다중 송수신 안테나를 포함하는 통신 시스템에서 수신 장치의 신호 검출 방법으로서, 복수의 수신 안테나로부터의 수신 신호에 대한 채널 행렬을 추정하는 단계, 상기 채널 행렬을 정렬하여 적어도 하나의 채널 행렬군을 생성하고, 이에 상응하도록 추정하려는 송신 신호를 정렬하여 적어도 하나의 송신 신호군을 생성하는 단계, 상기 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대해 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하는 단계, 상기 송신 신호군의 두 번째 레이어에 대해 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하는 단계, 상기 제1 후보 벡터 및 상기 제2 후보 벡터를 포함하는 최종 후보 벡터를 생성하는 단계, 그리고 상기 최종 후보 벡터를 이용하여 연판정값을 산출하는 단계를 포함한다.
Figure R1020090036496
detection, MIMO, 연판정, LLR, 레이어정렬

Description

신호 검출 방법, 신호 검출 장치 및 수신 장치{METHOD FOR DETECTING SIGNAL, DEVICE FOR DETECTING SIGNAL AND RECEIVING DEVICE}
본 발명은 신호 검출 방법, 신호 검출 장치 및 수신 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템이 발전할수록 속도에 대한 요구가 커지고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 넓은 주파수 대역을 사용할 필요가 있는데, 주파수 자원은 한정되어 있다. 이에 따라 한정된 주파수 대역을 사용하면서 더 많은 데이터를 전송하는 방법으로 다중 입출력(multi input multi output, MIMO) 안테나 기술이 이용되고 있다.
이러한 다중 입출력 안테나 기술은 크게 송수신 안테나 수의 곱에 해당하는 다이버시티(diversity) 이득을 얻어 전송 신뢰도를 향상시키는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식 및 서로 다른 경로를 통해 다른 데이터 스트림(data stream)을 전송하는 공간 다중화(spatial multiplexing, SM)이 있다.
공간 다중화 방식의 경우에는 서로 다른 데이터 스트림 사이에 상호 간섭이 발생할 수 있어, 수신기에서는 이러한 간섭을 고려하여 신호를 검출(detection)하여 복호화(decoding)할 필요성이 있다. 이러한 신호 검출 방식은 각 데이터 비트 의 최적 우도(maximum likelihood)를 구하는 방식, 선형 검출 방식 및 비선형 검출 방식 등이 있다. 그러나, 최적 우도 방식은 안테나의 수효 등과 관련하여 복잡도가 너무 높아서 구현이 용이하지 않다. 선형 검출 방식은 제로 포싱(zero forcing, ZF) 및 최소 평균 제곱 오차(minimum mean square error, MMSE) 방식이 있는데 이들은 낮은 복잡도를 갖지만 잡음 증폭에 의한 성능 저하가 발생한다. 비선형 검출 방식으로는 VBLAST(vertical bell lab layered space time)로 알려진 OSIC(ordered successive interference cancellation) 방식이 있는데, 이는 비교적 구현이 간단하지만 만족할 만한 성능을 갖지 못한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템에서 성능을 확보하면서 낮은 복잡도로 신호 검출을 수행하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법은 다중 송수신 안테나를 포함하는 통신 시스템에서 수신 장치의 신호 검출 방법으로서, 복수의 수신 안테나로부터의 수신 신호에 대한 채널 행렬을 추정하는 단계, 상기 채널 행렬을 정렬하여 적어도 하나의 채널 행렬군을 생성하고, 이에 상응하도록 추정하려는 송신 신호를 정렬하여 적어도 하나의 송신 신호군을 생성하는 단계, 상기 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대해 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하는 단계, 상기 송신 신호군의 두 번째 레이어에 대해 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하는 단계, 상기 제1 후보 벡터 및 상기 제2 후보 벡터를 포함하는 최종 후보 벡터를 생성하는 단계, 그리고 상기 최종 후보 벡터를 이용하여 연판정값을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 채널 행렬군을 QR 분해하여 단위 행렬(unitary matrix) 및 상위 삼각 행렬(upper triangular matrix)을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 후보 벡터를 결정하는 단계는, 상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 상기 제1 후보 벡터를 결정하고, 상기 제2 후보 벡터를 결정하는 단계는, 상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 상기 제2 후보 벡터를 결정할 수 있다.
상기 수신 신호에 에르미트 행렬(Hermitian matrix)을 적용하여 에르미트 수신 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 후보 벡터를 결정하는 단계는, 상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 에르미트 수신 신호를 더 이용하여 상기 제1 후보 벡터를 결정하고, 상기 제2 후보 벡터를 결정하는 단계는, 상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 에르미트 수신 신호를 더 이용하여 상기 제2 후보 벡터를 결정할 수 있다.
상기 채널 행렬군 및 상기 송신 신호군 각각의 수효는 상기 수신 안테나 수효를 2로 나눈 값을 올림(round)한 값과 동일할 수 있다.
상기 송신 신호군 각각의 첫 번째 레이어 및 두 번째 레이어는 서로 다를 수 있다.
상기 적어도 하나의 송신 신호군은 제1 송신 신호군을 포함하고, 상기 제1 송신 신호군의 첫 번째 레이어는 신뢰도가 가장 낮은 레이어가 배열되며, 두 번째, 세 번째 및 네 번째 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열될 수 있다.
상기 적어도 하나의 송신 신호군은 제2 송신 신호군을 포함하고, 상기 제2 송신 신호군은, 상기 수신 안테나의 수효에서 1을 뺀 값에 2를 곱하여 나온 숫자만큼 상기 제1 송신 신호군을 행 이동을 한 후에 첫 번째 및 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시에에 따른 신호 검출 장치는 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템의 신호 검출 장치로서, 복수의 수신 안테나로부터의 수신 신호에 대한 채널 행렬을 추정하는 채널 추정부, 상기 채널 행렬을 정렬하여 채널 행렬군을 출력하고, 이에 상응하도록 추정하려는 송신 신호를 정렬하여 송신 신호군을 출력 적어도 하나의 레이어 정렬부, 상기 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하고, 상기 송신 신호군의 두 번째 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하고, 상기 제1 후보 벡터 및 상기 제2 후보 벡터를 포함하는 최종 후보 벡터를 생성하는 적어도 하나의 후보 벡터 생성부, 그리고 상기 최종 후보 벡터를 이용하여 연판정값을 산출하는 연판정값 생성부를 포함한다.
상기 채널 행렬군을 QR 분해하여 단위 행렬 및 상위 삼각 행렬을 생성하는 적어도 하나의 QR 분해부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 결정되며, 상기 제2 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 결정될 수 있다.
상기 제1 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 수신 신호에 에르미트 행렬을 적용한 에르미트 수신 신호를 이용하여 결정되며, 상기 제2 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 에르미트 수신 신호를 이용하여 결정될 수 있다.
상기 레이어 정렬부 및 상기 후보 벡터 생성부 각각의 수효는 상기 수신 안테나의 수효를 2로 나눈 값을 올림한 값과 동일할 수 있다.
상기 레이어 정렬부 각각에서 출력되는 상기 송신 신호군 각각의 첫 번째 레이어 및 두 번째 레이어는 서로 다를 수 있다.
상기 레이어 정렬부 각각에서 출력되는 상기 송신 신호군은 제1 송신 신호군을 포함하고, 상기 제1 송신 신호군의 첫 번째 레이어는 신뢰도가 가장 낮은 레이어가 배열되며, 두 번째, 세 번째 및 네 번째 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열될 수 있다.
상기 송신 신호군은 제2 송신 신호군을 포함하고, 상기 제2 송신 신호군은, 상기 수신 안테나의 수효에서 1을 뺀 값에 2를 곱하여 나온 숫자만큼 상기 제1 송신 신호군을 행 이동을 한 후에 첫 번째 및 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수신 장치는 무선 통신 시스템의 수신 장치로서, 복수의 수신 안테나, 추정하려는 송신 신호를 정렬하여 적어도 하나의 송신 신호군을 생성하고, 상기 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하고, 상기 송신 신호군의 두 번째 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하여, 상기 제1 및 제2 후보 벡터로부터 연판정값을 생성하는 신호 검출부, 그리고 상기 연판정값을 이용하여 복호화하는 복호화부를 포함한다.
상기 송신 신호군의 수효는 상기 수신 안테나 수효를 2로 나눈 값을 올림한 값과 동일할 수 있다.
상기 송신 신호군은 제1 및 제2 송신 신호군을 포함하고, 상기 제1 송신 신호군의 첫 번째 레이어는 신뢰도가 가장 낮은 레이어가 배열되며, 두 번째, 세 번째 및 네 번째 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열되며, 상기 제2 송신 신호군은, 상기 수신 안테나의 수효에서 1을 뺀 값에 2를 곱하여 나온 숫자만큼 상기 제1 송신 신호군을 행 이동을 한 후에 첫 번째 및 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열될 수 있다.
본 발명에 따르면 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템에서 성능을 확보하면서 낮은 복잡도로 신호 검출을 수행할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 도면을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 장치 및 신호검출 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 무선 통신 시스템은 송신 장치(100) 및 수신 장치(200)를 포함한다.
송신 장치(100)는 복수의 송신 안테나(110)를 포함한다. 송신 장치(100)는 송신 데이터를 스크램블링, 부호화, 변조 및 역다중화 등을 수행하여 각각의 송신 안테나(110)를 통하여 공기 중으로 방사한다. 여기서 역다중화는 송신 안테나(110)의 개수에 따라 복수의 데이터 레이어(layer)로 나누는 작업을 말하며, 레이어는 스트림과 동일한 의미로 사용된다.
수신 장치(200)는 복수의 수신 안테나(210), 신호 검출부(220) 및 복호화부(280)를 포함한다.
수신 안테나(210)는 송신 안테나(110)로부터 신호를 병렬로 수신한다.
신호 검출부(220)는 채널 추정부(230), 복수의 레이어 정렬부(241, 242), 복수의 QR 분해부(251, 252), 복수의 후보 벡터 생성부(261, 262) 및 연판정값 생성부(270)를 포함한다.
채널 추정부(230)는 수신된 신호에 대하여 채널 추정을 한다.
레이어 정렬부(241, 242)는 추정된 채널(H)을 정렬하여 정렬된 행렬을 출력하며, 이에 따라 추정하려는 송신 신호도 정렬된 행렬의 순서와 일치하도록 정렬된다. 레이어 정렬부(241, 242)의 수효(L)는 수신 안테나(210)의 수효에 따라 정해지며, 다음 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
L=round(m/2)
여기서 m은 수신 안테나(210)의 수효이며, round는 올림을 의미한다.
즉, 수신 안테나(210)가 2개, 3개, 4개, 5개 및 6개 인 경우에 레이어 정렬부(241, 242)는 각각 1개, 2개, 2개, 3개 및 3개이다. 본 실시예에서는 수신 안테나(210)가 4개이며, 레이어 정렬부(241, 242)가 두 개인 경우를 예를 들어 설명한다.
레이어 정렬부(241)는 추정된 채널(H)을 정렬하여 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00001
을 생성하고, 이에 상응하도록 추정하려는 송신 신호를 정렬하여 제1 송신 신호군을 생성하여 QR 분해부(251) 및 레이어 정렬부(252)로 출력한다. 레이어 정렬부(252)는 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00002
및 제1 송신 신호군을 다시 정렬하여 제2 채널 행렬 군
Figure 112009025414032-pat00003
및 제2 송신 신호군을 생성하여 QR 분해부(252)로 출력한다.
QR 분해부(251, 252)는 각각 전송받은 제1 채널 행렬군 및 제2 채널 행렬군 을 각각 QR 분해한다. QR 분해부(251, 252)의 수효는 레이어 정렬부(241, 242)의 수효와 동일하다.
후보 벡터 생성부(261, 262)는 각각 수신 신호(y) 및 QR 분해된 채널 행렬을 이용하여 후보 벡터를 결정한다. 이 때 후보 벡터 생성부(261, 262)는 각각 레이어 정렬부(241, 242) 각각에서 정렬된 제1 송신 신호군 중 첫 번째 레이어 및 두 번째 레이어 에 대하여 가능한 모든 성상도(constellation) 상의 점(이하 "성상점"이라 한다.)을 고려하여 후보 벡터를 결정한다. 즉 후보 벡터 생성부(261)는 제1 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대하여 가능한 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하고, 두 번째 레이어에 대하여 가능한 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하고, 제1 및 제2 후보 벡터를 포함하는 최종 후보 벡터를 생성한다. 또한 후보 벡터 생성부(262) 역시 레이어 정렬부(242)에서 정렬된 제2 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대하여 가능한 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하고, 두 번째 레이어에 대하여 가능한 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하고, 제1 및 제2 후보 벡터를 포함하는 최종 후보 벡터를 생성한다.
후보 벡터 생성부(261, 262)의 수효는 QR 분해부(251, 252)의 수효 및 레이어 정렬부(241, 242)의 수효와 동일하다.
연판정값 생성부(270)은 후보 벡터 생성부(261, 262)로부터의 최종 후보 벡터를 이용하여 연판정값(soft output)을 산출한다.
복호화부(280)는 연판정값을 기초로 복호화를 수행한다.
이제 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.
먼저, 수신 안테나(210)를 통하여 수신된 수신 신호(y)에 대하여 채널 추정을 수행한다(S210).
송신 안테나(110)가 m 개 존재하며, 수신 안테나(210)가 n 개 존재하는 통신 시스템에서 송신 신호
Figure 112009025414032-pat00004
와 수신 신호
Figure 112009025414032-pat00005
의 관계는 다음 [수학식 2]과 같이 표현된다.
[수학식 2]
Figure 112009025414032-pat00006
여기서 H는 채널 행렬을 의미하며 xi, i=1,2,…,m은 i 번째 송신 안테나(110)에서 보낸 신호이며, yj, j=1,2,…,n 는 j 번째 수신 안테나(210)에서 수신되는 신호이고, zj, j=1,2,…,n는 잡음이며, hij, i=1,2,…,m, j=1,2,…,n는 i 번째 송신 안테나(110)와 j번째 수신 안테나(210) 사이의 채널 이득을 나타낸다.
그런 후 레이어 정렬부(241, 242)에서 채널 행렬(H)을 정렬한다(S220). 더 욱 상세하게 설명하면, 레이어 정렬부(241)는 채널 행렬(H)를 정렬하여, 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00007
을 생성하고 이에 상응하도록 송신 신호도 정렬하여 제1 송신 신호군을 출력하고, 레이어 정렬부(242)는 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00008
을 다시 정렬하여 제2 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00009
을 생성하고 이에 상응하도록 송신 신호도 정렬하여 제2 송신 신호군을 출력한다. 이때 제1 송신 신호군 및 제2 송신 신호군 각각에서 첫 번째 및 두 번째 정렬된 레이어는 서로 상이하다. 이제, 이와 같이 정렬하는 규칙의 한 예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00010
은 먼저 신뢰도가 가장 낮은 레이어(least reliable layer, LRL)를 첫 번째 레이어로 배열하고, 신뢰도가 가장 높은 레이어(most reliable layer, MRL)를 두 번째 레이어로 배열하고, 나머지 레이어들은 신뢰도가 높은 순서로 배열한다.
송신 안테나(110)의 개수가 4개이고 수신 안테나(210)의 개수가 4개인 경우, 이러한 규칙에 따라 정렬된 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00011
은 다음 [수학식 3]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112009025414032-pat00012
제2 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00013
은 먼저 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00014
을 2×(j-1) 만큼 순환적인 행 이동을 하고, 첫 번째 및 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이 어들은 신뢰도가 높은 순서로 배열한다. 이와 같이 정렬된 제2 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00015
은 다음 [수학식 4]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112009025414032-pat00016
[수학식 3] 및 [수학식 4]를 참고하면 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00017
에서 첫 번째 및 두 번째에 배열된 레이어는 신뢰도가 가장 낮은 레이어
Figure 112009025414032-pat00018
및 신뢰도가 가장 높은 레이어
Figure 112009025414032-pat00019
로서, 제2 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00020
에서 첫 번째 및 두 번째에 배열된 레이어인 신뢰도가 두 번째 높은 레이어
Figure 112009025414032-pat00021
및 신뢰도가 세 번째 높은 레이어
Figure 112009025414032-pat00022
와 다르다.
이어서, QR 분해부(251, 252)는 각각 전송받은 제1 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00023
및 제2 채널 행렬군
Figure 112009025414032-pat00024
을 다음 [수학식 5]와 같이 QR 분해(QR-decomposition)한다(S230).
[수학식 5]
Figure 112009025414032-pat00025
여기서 Q는 단위 행렬(unitary matrix)이고 R은 대각 성분을 포함 그 윗부분 만 갖는 상위 삼각 행렬(upper triangular matrix)이다.
그런 후, 후보 벡터 생성부(261, 262) 각각은 각각 후보 벡터(V)를 생성한다(S240). 후보 벡터(Vf)의 생성 방법은 다음과 같다.
먼저 수신 신호(y)에 에르미트 행렬(Hermitian matrix)(
Figure 112009025414032-pat00026
)을 적용하여 다음 [수학식 6]과 같이 신호(
Figure 112009025414032-pat00027
)를 생성한다.
[수학식 6]
Figure 112009025414032-pat00028
그런 후 첫 번째 레이어 (
Figure 112009025414032-pat00029
)에 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터(V1)를 결정한다. 첫 번째 레이어 (
Figure 112009025414032-pat00030
)를 제외한 다른 레이어(
Figure 112009025414032-pat00031
,
Figure 112009025414032-pat00032
,
Figure 112009025414032-pat00033
)는 채널 행렬에서 얻어진 R 성분과 신호(
Figure 112009025414032-pat00034
)로부터 연속적으로 얻어진다.
예를 들어 두 번째, 세 번째 및 네 번째 배열되어 있는 레이어(
Figure 112009025414032-pat00035
,
Figure 112009025414032-pat00036
,
Figure 112009025414032-pat00037
)는 각각 다음 [수학식 7], [수학식 8] 및 [수학식 9]과 같이 얻을 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112009025414032-pat00038
[수학식 8]
Figure 112009025414032-pat00039
[수학식 9]
Figure 112009025414032-pat00040
여기서 slicing은 가장 가까운 성상점으로 매핑(mapping) 시키는 작업이다.
이와 같이 첫 번째 레이어(
Figure 112009025414032-pat00041
)의 모든 성상점에 대하여 최종적으로 성상점 개수만큼의 제1 후보 벡터(V1=
Figure 112009025414032-pat00042
)를 얻을 수 있다.
이어서, 두 번째 레이어 (
Figure 112009025414032-pat00043
)에 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터(V2)를 결정한다. 두 번째 레이어 (
Figure 112009025414032-pat00044
)를 제외한 다른 레이어(
Figure 112009025414032-pat00045
,
Figure 112009025414032-pat00046
,
Figure 112009025414032-pat00047
)는 채널 행렬에서 얻어진 R 성분과 신호(
Figure 112009025414032-pat00048
)로부터 연속적으로 얻어진다.
예를 들어 첫 번째 배열되어 있는 레이어(
Figure 112009025414032-pat00049
)는 각각 다음 [수학식 10]과 같이 얻을 수 있으며, 세 번째 및 네 번째 배열되어 있는 레이어(
Figure 112009025414032-pat00050
,
Figure 112009025414032-pat00051
)는 앞서 설명한 [수학식 8] 및 [수학식 9]와 같이 얻을 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112009025414032-pat00052
이와 같이 두 번째 레이어(
Figure 112009025414032-pat00053
)의 모든 성상점에 대하여 최종적으로 성상점 개수만큼의 제2 후보 벡터(V2=
Figure 112009025414032-pat00054
)를 얻을 수 있다.
이와 같이 얻어진 제1 및 제2 후보 벡터(V1, V2)를 모아 최종 후보 벡터(V)를 생성한다.
후보 벡터 생성부(261, 262)는 이러한 과정을 각각 수행한다.
그런 후 최종 후보 벡터(V)를 이용하여 연판정값을 산출한다(S250). l 번째 심볼 내의 k 번째 비트에 해당하는 연판정값은 로그 우도 비(log likelihood ratio)로서, 최대 로그 근사화를 통해서 다음 [수학식 11]과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112009025414032-pat00055
여기서
Figure 112009025414032-pat00056
는
Figure 112009025414032-pat00057
에 해당하는 후보 벡터 집합을 의미하며,
Figure 112009025414032-pat00058
은
Figure 112009025414032-pat00059
에 해당하는 후보 벡터 집합을 의미한다. 또한,
Figure 112009025414032-pat00060
는 송신 신호의 각 비트(
Figure 112009025414032-pat00061
)의 후보 벡터에 대한 유클리디언(Euclidean) 거리를 의 미하며, 본 발명의 실시 예에서는
Figure 112009025414032-pat00062
로 정의되며, V는 후보 벡터 집합을 의미한다. 한편, 하나의 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하는 경우에는 특정 비트에 대한
Figure 112009025414032-pat00063
및
Figure 112009025414032-pat00064
이 존재하지 않을 수 있다. 이러한 경우를 공 벡터 세트(empty vector set)라고 한다. 공 벡터 세트(empty vector set)의 경우에는 연판정값을 산출하지 못하여, 성능이 저하된다. 공 벡터 세트 문제를 해결하기 위해서는 모든 레이어에 가능한 모든 성상점을 고려해야 하지만, 이러한 방법은 복잡도를 과도하게 증가시킨다. 따라서 본 발명과 같이 일정한 방법으로 정렬된 레이어군 중 첫 번째 및 두 번째의 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 후보 벡터를 생성하고, 다른 방법으로 정렬된 레이어군 중 첫 번째 및 두 번째의 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 다른 후보 벡터를 생성하고, 생성된 모든 후보 벡터를 기초로 연판정값을 산출하면, 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서 공 벡터 세트 문제를 해결할 수 있다.
마지막으로 산출된 연판정값을 이용하여 복호화를 수행한다(S260).
이제 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법의 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법 및 종래 기술에 따른 신호 검출 방법에서 신호대 잡음비에 따른 비트 오류율을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참고하면, A의 경우는 어느 하나의 레이어에 대해서만 모든 성상점을 고려한 경우로서, 특히 신뢰도가 가장 낮은 레이어에 대해서 모든 성상점을 고려한 경우이며, B의 경우는 모든 레이어에 대해서 모든 성상점을 고려한 경우이다. 도 3은 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, 이하 "QPSK"라 한다.), 16-직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, 이하 "QAM"이라 한다.) 및 64-QAM의 경우를 예로 들어 각각의 신호 검출 방법의 성능을 비트 오류율로 표시하였다.
B의 경우는 모든 레이어에 대하여 가능한 성상점을 고려한 경우이므로 복잡도가 매우 높지만, 도 3에 따르면 동일한 신호대 잡음비에서 A의 경우나 본 발명의 한 실시예보다 비트 오류율이 낮아 성능이 좋은 것을 알 수 있다. A의 경우는 하나의 레이어에 대해서만 가능한 성상점을 고려한 경우이므로 복잡도가 B의 경우보다 낮지만, 도 3에 따르면 동일한 신호대 잡음비에서 B의 경우나 본 발명보다 비트 오류율이 높아아 성능이 상대적으로 나쁜 것을 알 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 수신 안테나 수효를 2로 나눈 수를 올림한 값에 2를 곱한 수효만큼의 레이어에 대하여 가능한 성상점을 고려한 경우이므로 복잡도는 A의 경우보다는 높지만 B의 경우보다는 훨씬 작다. 그러나 도 3에 따르면 본 발명의 한 실시예는 동일한 신호대 잡음비에서 거의 B의 경우에 근접한 비트 오류율을 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 한 실시예에 따르면 신호 검출의 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서 성능은 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법 및 종래 기술에 따른 신호 검출 방법에서 신호대 잡음비에 따른 비트 오류율을 나타내는 그래프이다.

Claims (20)

  1. 다중 송수신 안테나를 포함하는 통신 시스템에서 수신 장치의 신호 검출 방법으로서,
    복수의 수신 안테나로부터의 수신 신호에 대한 채널 행렬을 추정하는 단계,
    상기 채널 행렬을 정렬하여 적어도 하나의 채널 행렬군을 생성하고, 이에 상응하도록 추정하려는 송신 신호를 정렬하여 적어도 하나의 송신 신호군을 생성하는 단계,
    상기 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대해 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하는 단계,
    상기 송신 신호군의 두 번째 레이어에 대해 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하는 단계,
    상기 제1 후보 벡터 및 상기 제2 후보 벡터를 포함하는 최종 후보 벡터를 생성하는 단계, 그리고
    상기 최종 후보 벡터를 이용하여 연판정값을 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 채널 행렬군을 QR 분해하여 단위 행렬(unitary matrix) 및 상위 삼각 행렬(upper triangular matrix)을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 후보 벡터를 결정하는 단계는,
    상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 상기 제1 후보 벡터를 결정하고,
    상기 제2 후보 벡터를 결정하는 단계는,
    상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 상기 제2 후보 벡터를 결정하는
    신호 검출 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 수신 신호에 에르미트 행렬(Hermitian matrix)을 적용하여 에르미트 수신 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 신호 검출 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 후보 벡터를 결정하는 단계는,
    상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 에르미트 수신 신호를 더 이용하여 상기 제1 후보 벡터를 결정하고,
    상기 제2 후보 벡터를 결정하는 단계는,
    상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대해 상기 에르미트 수신 신호를 더 이용하여 상기 제2 후보 벡터를 결정하는
    신호 검출 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 채널 행렬군 및 상기 송신 신호군 각각의 수효는 상기 수신 안테나 수효를 2로 나눈 값을 올림(round)한 값과 동일한 신호 검출 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 송신 신호군 각각의 첫 번째 레이어 및 두 번째 레이어는 서로 다른 신호 검출 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 송신 신호군은 제1 송신 신호군을 포함하고,
    상기 제1 송신 신호군의 첫 번째 레이어는 신뢰도가 가장 낮은 레이어가 배열되며, 두 번째, 세 번째 및 네 번째 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열되는
    신호 검출 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 적어도 하나의 송신 신호군은 제2 송신 신호군을 포함하고,
    상기 제2 송신 신호군은,
    상기 수신 안테나의 수효에서 1을 뺀 값에 2를 곱하여 나온 숫자만큼 상기 제1 송신 신호군을 행 이동을 한 후에 첫 번째 및 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열되는
    신호 검출 방법.
  10. 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템의 신호 검출 장치로서,
    복수의 수신 안테나로부터의 수신 신호에 대한 채널 행렬을 추정하는 채널 추정부,
    상기 채널 행렬을 정렬하여 채널 행렬군을 출력하고, 이에 상응하도록 추정하려는 송신 신호를 정렬하여 송신 신호군을 출력 적어도 하나의 레이어 정렬부,
    상기 송신 신호군의 첫 번째 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 제1 후보 벡터를 결정하고, 상기 송신 신호군의 두 번째 레이어에 대하여 모든 성상점을 고려하여 제2 후보 벡터를 결정하고, 상기 제1 후보 벡터 및 상기 제2 후보 벡터를 포함하는 최종 후보 벡터를 생성하는 적어도 하나의 후보 벡터 생성부,
    상기 최종 후보 벡터를 이용하여 연판정값을 산출하는 연판정값 생성부, 그리고
    상기 채널 행렬군을 QR 분해하여 단위 행렬 및 상위 삼각 행렬을 생성하는 적어도 하나의 QR 분해부
    를 포함하고,
    상기 제1 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 결정되며,
    상기 제2 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 상위 삼각 행렬을 이용하여 결정되는
    신호 검출 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에서,
    상기 제1 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 첫 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 수신 신호에 에르미트 행렬을 적용한 에르미트 수신 신호를 이용하여 결정되며,
    상기 제2 후보 벡터는, 상기 송신 신호군 중 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어에 대하여 상기 에르미트 수신 신호를 이용하여 결정되는
    신호 검출 장치.
  14. 제10항에서,
    상기 레이어 정렬부 및 상기 후보 벡터 생성부 각각의 수효는 상기 수신 안테나의 수효를 2로 나눈 값을 올림한 값과 동일한 신호 검출 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 레이어 정렬부 각각에서 출력되는 상기 송신 신호군 각각의 첫 번째 레이어 및 두 번째 레이어는 서로 다른 신호 검출 장치.
  16. 제10항에서,
    상기 레이어 정렬부 각각에서 출력되는 상기 송신 신호군은 제1 송신 신호군을 포함하고,
    상기 제1 송신 신호군의 첫 번째 레이어는 신뢰도가 가장 낮은 레이어가 배열되며, 두 번째, 세 번째 및 네 번째 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열되는
    신호 검출 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 송신 신호군은 제2 송신 신호군을 포함하고,
    상기 제2 송신 신호군은,
    상기 수신 안테나의 수효에서 1을 뺀 값에 2를 곱하여 나온 숫자만큼 상기 제1 송신 신호군을 행 이동을 한 후에 첫 번째 및 두 번째 레이어를 제외한 나머지 레이어는 신뢰도가 높은 순서로 배열되는
    신호 검출 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080240277A1 (en) 2007-03-26 2008-10-02 Micha Anholt Reducing computational complexity in maximum likelihood MIMO OFDM decoder
JP2009033636A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Hitachi Kokusai Electric Inc 最尤復号方法及び受信機
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US20100172443A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-08 Qualcomm Incorporated Systems and methods of classifying and decoding wireless signals

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080240277A1 (en) 2007-03-26 2008-10-02 Micha Anholt Reducing computational complexity in maximum likelihood MIMO OFDM decoder
JP2009033636A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Hitachi Kokusai Electric Inc 最尤復号方法及び受信機
JP2009055217A (ja) 2007-08-24 2009-03-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 信号検出装置及び信号検出方法並びにそのプログラムと記録媒体

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