KR101284833B1 - 다중 입출력 안테나의 최대 우도 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 입출력 안테나의 최대 우도 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 D-STTD 시스템에서 두 유니트 간의 간섭을 효율적으로 제거하여 신호를 검출하는 방법에 관한 것으로서, 특히 낮은 복잡도로 Near-ML의 성능을 가져오는 새로운 신호 검출 방법을 제공한다.
본 발명은 D-STTD 시스템에서 새로운 신호 검출 방법을 제안하여 낮은 복잡도로 Near-ML의 성능을 수행하는 효과를 기대할 수 있다.
디코딩부, 신호 검출, Near-ML, D-STTD

Description

다중 입출력 안테나의 최대 우도 검출 장치 및 방법{Apparatus and Method for Detection Maximum Likelihood of Multiple Input Multipke Output}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디코딩부의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템에서의 신호 검출 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템에서의 신호 검출 알고리즘과 다른 신호 검출 기법의 성능을 비교한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템에서의 신호 검출 알고리즘과 다른 신호 검출 기법의 복잡도를 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 최대 우도 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다중 입출력 안테나의 최대 우도(Maximum Likelihood: ML) 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 이중 시공간 전송 다이버시티(Double Space-Time Transmit Diversity, 이하 'D-STTD'라 칭함) 시스템에서 다중 입출력 안테나의 최대 우도 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
D-STTD 시스템은 다중 안테나 시스템을 이용한 여러 방법 중 한가지로 다이버시티 이득(Diversity Gain)과 멀티플렉싱 이득(Multiplexing)을 동시에 얻을 수 있는 방법으로 알려져 있다.
D-STTD 시스템의 송신부는 두 개의 STTD 유니트로 이루어져 있으며, 각 유니트 내에서 보내는 신호 사이에 간섭이 존재하지 않지만 서로 다른 유니트 사이에 간섭을 일으킨다. 따라서, D-STTD 시스템의 수신부는 서로 다른 유니트 사이에 간섭을 제거해야만 한다.
수신 신호 검출시 간섭 제거 방법은 채널 행렬의 QR Decomposition에 기반한 제로 포싱(Zero Forcing)이나 최소 평균 제곱 에러(Minimum Mean Square Error) 방식을 있으나 효율적인 간섭 제거가 이루어 지지 않아 좋은 성능을 기대하기 어려운 문제점이 있다.
D-STTD에 적합한 신호 검출 방법 중 하나로 ICML(Interference Cancellation and Maximum-Likelihood) 검출 방법이 있다.
ICML 검출 방법은 우선 두 유니트 간의 간섭을 제거한 후 두 개의 유니트에 대한 단일 검출 문제를 푸는 방식이다. 이러한 ICML 검출 방법은 적절한 복잡도를 가지고 있지만 성능 면에서 최적의 검출 방법인 최대 우도(Maximum Likelihood)의 성능과 상당한 차이를 보인다. 그러나 최대 우도 검출 방법은 다중 안테나 시스템에서 최적의 성능을 보이지만 매우 높은 복잡도로 실제 시스템에 사용되기에 적합하지 못한 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 D-STTD 시스템에서 다중 입출력 안테나의 Near-ML 검출 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 최대 우도 검출 방법은 (a) 제1 유니트 및 제2 유니트 각각 유니트 내에서는 간섭이 존재하지 않으며, 상기 제1 유니트와 상기 제2 유니트 사이에 간섭이 존재하는 R 매트릭스를 생성하는 단계; (b) 다수의 제1 후보 심볼―각 제1 후보 심볼은 상기 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―로 이루어지는 제1 후보 심볼열을 생성하고, 상기 생성한 제1 후보 심볼열의 각 제1 후보 심볼의 매트릭(Squared Euclidean Distance)이 작은 순으로 정렬하는 단계; (c) 다수의 제2 후보 심볼―각 제2 후보 심볼은 상기 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어지며, 대응하는 제1 후보 심볼에 연결된 다수의 심볼 중 가장 작은 매트릭을 나타내는 심볼로 이루어짐―로 이루어지는 제2 후보 심볼열을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 제1 후보 심볼들의 매트릭과 이에 대응하는 제2 후보 심볼들의 매트릭의 합이 최소가 되는 제1 후보 심볼과 제2 후보 심볼을 심볼 그룹으로 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 최대 우도 검출 방법은 (a) 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들을 이용하여 다수의 제1 후보 심볼들―각 제1 후보 심볼은 상기 제1 유니트의 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―을 생성하는 단계; (b) 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들과 상기 다수의 제1 후보 심볼을 이용하여 상기 각 제1 후보 심볼에 대응하는 다수의 제2 후보 심볼들―각 제2 후보 심볼은 상기 제2 유니트의 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―을 생성하는 단계; (c) 다수의 심볼 그룹―각 심볼 그룹은 하나의 제1 후보 심볼과 이에 대응하는 하나의 제2 후보 심볼로 이루어짐―을 생성하는 단계; 및 (d) 각 심볼 그룹의 매트릭을 이용하여 상기 다수의 심볼 그룹 중 하나의 심볼 그룹을 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 최대 우도 검출 장치는 제1 유니트 및 제2 유니트 각각 유니트 내에서 간섭이 존재하지 않으며 상기 제1 유니트와 상기 제2 유니트 사이에 간섭이 존재하는 R 매트릭스를 생성하는 매트릭스 생성부;
상기 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들을 이용하여 다수의 제1 후보 심볼―각 제1 후보 심볼은 상기 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―로 이루어지는 제1 후보 심볼열을 생성하고, 상기 생성한 제1 후보 심볼열의 각 제1 후보 심볼의 매트릭(Squared Euclidean Distance)이 작은 순으로 정렬하는 제1 후보 심볼열 생성부; 상기 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들과 상기 다수의 제1 후보 심볼을 이용하여 다수의 제2 후보 심볼―각 제2 후보 심볼은 상기 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어지며, 대응하는 제1 후보 심볼에 연결된 다수의 심볼 중 가장 작은 매트릭을 나타내는 심볼로 이루어짐―로 이루어지는 제2 후보 심볼열을 생성하는 제2 후보 심볼열 생성부; 및 상기 제1 후보 심볼열 생성부와 상기 제2 후보 심볼열 생성부를 통해 다수의 심볼 그룹―각 심볼 그룹은 하나의 제1 후보 심볼과 이에 대응하는 하나의 제2 후보 심볼로 이루어짐―을 생성하고, 각 심볼 그룹의 매트릭을 이용하여 상기 다수의 심볼 그룹 중 하나의 심볼 그룹을 선택하는 제어부를 포함한다.
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 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 다중 입출력 안테나의 최대 우도 검출 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예는 D-STTD 시스템에서 다중 입출력 안테나의 단순 반 복적(Simplified Iterative) 최대 우도 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
이하, D-STTD 시스템은 다중 안테나 시스템을 이용한 여러 방법 중 하나로 일반적인 공지된 기술이다.
본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템은 송신 안테나 4개, 수신 안테나 2개로 구성되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템은 디코딩부에서 낮은 복잡도로 Near-ML의 성능을 가져오는 새로운 최대 우도 검출 방법을 제안하는 데 특징이 있다. 여기서, 디코딩부에서는 D-STTD 시스템에서 제1 유니트와 제2 유니트 사이에 간섭을 효율적으로 제거하여 신호를 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템은 디지털 신호를 송신하는 송신부(100)와 디지털 신호를 수신하는 수신부(200)를 포함한다.
송신부(100)는 송신 신호를 변조할 변조부(110), 변조부(110)의 4 개의 송신 신호를 두 개의 그룹으로 나눠서 두 개의 시공간 블록 코드(Space-Time Block Code)를 생성하는 인코딩부(120) 및 인코딩부(120)로부터 수신한 송신 신호를 두 타임 슬롯에 걸쳐 무선 송신하는 송신 안테나(130)를 포함한다.
수신부(200)는 송신부(100)로부터 송신 신호를 두 타임 슬롯에 걸쳐 무선 수신하는 수신 안테나(210), 수신 안테나(210)로부터 수신한 수신 신호와 백색 가우시안 잡음을 가산하는 가산부(220), 왜곡 신호가 아닌 정상적인 수신 신호의 검출 을 위해 채널 정보를 추정하는 채널 추정부(230), 채널 추정부(230)에서 추정된 채널 정보와 수신 안테나(210)에서 수신한 수신 신호를 기반으로 송신 신호를 검출하는 디코딩부(240) 및 디코딩부(240)로부터 전송받은 신호를 복조하는 복조부(250)를 포함한다.
송신부(100)로부터 수신한 송신 신호가 채널을 거쳐 수신부(200)에서 수신된 수신 신호는 다음의 [수학식 1]과 같이 표현된다.
Figure 112007047637334-pat00001
Figure 112007047637334-pat00002
는 각각 t번째 심볼 구간 동안 i번째 안테나를 통해 수신된 신호와 잡음 신호를 의미한다.
W 벡터는 평균이 0인 복소 백색 가우시안 잡음이고, X는 송신 신호이며, 채널 매트릭스 H는 i번째 수신 안테나(210)와 j번째 송신 안테나(130) 사이의 채널 행렬로 상호 상관성이 없는 복소 가우시안 페이딩 이득 값들 hij를 포함하고 있다. 이때, i=1,2, j=1,2,3,4이다.
본 발명의 실시예에서는 수신부(200)에서 채널 정보를 알고 있다고 가정한 다.
전술한 디코딩부(240)에서는 효율적인 간섭 제거를 위하여 채널 매트릭스를 QR Decomposition한 후, 양변에 유니터리 행렬인
Figure 112007047637334-pat00003
를 곱하면 다음의 [수학식 2]와 같이 나타내어진다.
Figure 112007047637334-pat00004
여기서, R은 4×4 사이즈의 Upper Triangular 매트릭스를 나타낸다. D-STTD 시스템의 특성 때문에 R 매트릭스는 다음의 [수학식 3]과 같은 형태를 갖는다.
Figure 112007047637334-pat00005
여기서, ri,j는 채널 상태를 나타내는 파라미터이고, i=1,2,3,4, j=1,2,3,4이다. 전술한 [수학식 3]은 Upper Triangular 형태를 가지는 R 매트릭스의 두 부분이 0인 것을 알 수 있다. 이러한 R의 형태는 제1 유니트(122)와 제2 유니트(124)의 각각 동일 유니트(Unit) 내에서 전송된 신호(제1 유니트(122)에서 전송된 X4와 X3, 제2 유니트(124)에서 전송된 X2와 X1) 사이에 간섭이 존재하지 않지만, 제1 유니 트(122)와 제2 유니트(124) 사이에 간섭이 존재하여 시스템에 성능 열화를 가져온다. 이러한 간섭을 일으키는 성분에 대해 [수학식 3]에 박스 처리를 하였다.
디코딩부(240)에서는 D-STTD만의 독특한 특성(Upper Triangular 형태, R 매트릭스의 두 부분이 0인 점 등)을 최대한 이용하면서 동시에 제1 유니트(122)와 제2 유니트(124) 간의 간섭을 효율적으로 제거하기 위하여 반복 검출 알고리즘(Iterative Detection Algorithm: IDA)라 명명되는 D-STTD 시스템에서의 신호 검출 알고리즘을 제안한다.
다음, 도 2를 참조하여 D-STTD 시스템의 디코딩부(240)를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디코딩부(240)의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
이하, 도 2를 설명함에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 변조 방식이 QPSK이고,
Figure 112007047637334-pat00006
인 경우, D-STTD 시스템의 신호 검출 알고리즘을 참고로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디코딩부(240)는 매트릭스 생성부(241), 제1 후보 심볼열 생성부(242), 제2 후보 심볼열 생성부(243), 제어부(244) 및 부분 후보열 크기 할당부(245)를 포함한다.
매트릭스 생성부(241)는 효율적인 간섭 제거를 위하여 채널 매트릭스를 QR Decomposition한 후, 양변에 유니터리 행렬을 곱하여 Upper Triangular 형태를 가지는 R 매트릭스를 형성한다. 여기서, R 매트릭스는 전술한 [수학식 3]에 기재된 바와 같이 제1 유니트(122)와 제2 유니트(124) 각 동일한 유니트 내부에 간섭이 존재하지 않지만, 제1 유니트(122)와 제2 유니트(124) 사이에서 간섭이 존재하는 특성이 있다.
제1 후보 심볼열 생성부(242)는 제1 유니트(122)에서 생성된 송신 신호(X4와 X3 )들을 이용하여 다수의 제1 후보 심볼로 이루어진 제1 후보 심볼열(300)을 생성한다. 여기서, 다수의 제1 후보 심볼은 제1 유니트(122)에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어진다.
또한, 제1 후보 심볼열 생성부(242)는 생성한 제1 후보 심볼열(300)의 매트릭(Squared Euclidean Distance)이 작은 순으로 정렬한다. 제1 후보 심볼열 생성부(242)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단계(3a)를 수행한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 후보 심볼열(300)은 후보열 개수만큼 존재하며, 이에 상응하는 매트릭도 후보열 개수만큼 존재한다. 여기서, 후보열은 제1 후보 심볼과 동일한 의미를 나타낸다.
제1 유니트(122)에서 전송된 두 신호(X4와 X3 )에 대한 각각의 매트릭 계산법은 다음의 [수학식 4]을 이용하여 계산한다.
Figure 112007047637334-pat00007
전술한 [수학식 4]를 통해 얻은 매트릭을 이용한 조합의 수는
Figure 112007047637334-pat00008
(=K)개 이 며,
Figure 112007047637334-pat00009
은 변조 방식에 따른 성상도의 심볼 수를 나타내고, QPSK인 경우 4, 16QAM인 경우 16이다.
부분적인 후보 심볼열은
Figure 112007047637334-pat00010
이며, 이에 상응하는 매트릭을 포함한 벡터를
Figure 112007047637334-pat00011
로 정의한다. 여기서,
Figure 112007047637334-pat00012
과
Figure 112007047637334-pat00013
을 나타낸다.
제2 후보 심볼열 생성부(243)는 제2 유니트(124)에서 생성된 송신 신호(X2와 X1)과 제1 후보 심볼을 이용하여 다수의 제2 후보 심볼로 이루어지는 제2 후보 심볼열(310)을 생성한다. 여기서, 다수의 제2 후보 심볼은 제2 유니트(124)에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어진다.
또한, 제2 후보 심볼열 생성부(243)는 다수의 제2 후보 심볼 중 가장 작은 매트릭을 나타내는 하나의 제2 후보 심볼을 선택한다. 또한, 제2 후보 심볼열 생성부(243)는 다수의 제2 후보 심볼을 후보열의 개수만큼 생성한다.
다시 말해, 제2 후보 심볼열 생성부(243)는 제2 후보 심볼열(310)의 각 제2 후보 심볼의 매트릭을 이하 [수학식 5]을 이용하여 계산하고, 이 중 가장 작은 매트릭을 나타내는 최소 후보 심볼(320)을 찾는다. 제2 후보 심볼열 생성부(243)는 도 3에 도시된 제2 단계(3b)를 수행한다.
예를 들어, 다수의 제1 후보 심볼 중 하나의 제1 후보 심볼 중
Figure 112007047637334-pat00014
을 이용 하여 계산하는 X2와 X1에 대한 매트릭의 연산은 다음의 [수학식 5]을 이용하여 계산한다.
Figure 112007047637334-pat00015
이러한 경우,
Figure 112007047637334-pat00016
각각의 가장 작은 값에 상응하는 심볼이
Figure 112007047637334-pat00017
을 가지고 검출한 최상의 X2와 X1 신호가 된다.
이렇게 구해진 네 개의 심볼을
Figure 112007047637334-pat00018
로 나타내며, 이에 상응하는 매트릭을 포함한 벡터를
Figure 112007047637334-pat00019
로 나타내어진다.
여기서,
Figure 112007047637334-pat00020
는 각각 변조 방식에 따른 P번째, q번째 성상도 점을 나타내며,
Figure 112007047637334-pat00021
는 그에 상응하는 매트릭을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 후보 심볼열(310)은 제1 후보 심볼의 각각에 연결되어 후보열 개수만큼 존재하며, 이에 상응하는 매트릭도 후보열 개수만큼 존재한다.
제어부(244)는 제1 후보 심볼열 생성부(300)에서 생성된 제1 후보 심볼열(300)의 각 제1 후보 심볼과 각 제1 후보 심볼에 연결된 최소 후보 심볼(320)을 포함하는 심볼 그룹(Xfull)과 이에 대응하는 매트릭(mfull)을 계산한다. 또한, 제어 부(244)는 다수의 심볼 그룹 중 각 심볼 그룹의 매트릭을 이용하여 다수의 심볼 그룹 중 하나의 심볼 그룹을 선택한다. 즉, 제어부(244)는 다수의 심볼 그룹 중 각 심볼 그룹을 이루는 제1 후보 심볼의 매트릭과 제2 후보 심볼의 매트릭의 합이 최소가 되는 심볼 그룹을 선택한다.
부분 후보열 크기 할당부(245)는 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'라 칭함)와 채널 상태에 따라 후보열 크기(K)를 할당한다. 더욱 상세하게 설명하면, 부분 후보열 크기 할당부(245)는 낮은 SNR 대역에서 후보열 크기를 작게 할당하고, 높은 SNR 대역에서 후보열 크기를 많이 할당한다.
낮은 SNR 대역에서는 잡음이 심하고, 후보열의 서로 다른 단계의 매트릭 간에 차이가 많이 나지 않기 때문에 최적의 검출 방법인 최대 우도 검출 방법을 사용하여도 좋은 성능을 기대하기 어렵다. 이에 비해, 높은 SNR 대역에서는 서로 다른 단계의 매트릭 간에 확연하게 차이가 나기 때문에 최적의 신호열이 쉽게 찾아진다.
또한, 부분 후보열 크기 할당부(245)는 채널 상태가 좋은 경우, 후보열 크기를 작게 할당하고, 채널 상태가 나쁜 경우, 후보열 크기를 크게 할당한다. 즉 부분 후보열 크기 할당부(245)는 전체적인 시스템 성능을 향상시키기 위하여 채널 상태에 따라 조건적으로 부분적인 후보 심볼열 개수를 선택한다. 여기서, 채널 상태는 다음의 [표 1]에 기재된 R 매트릭스의 (4, 4) 성분을 보고 알 수 있다. 큰
Figure 112007047637334-pat00022
값은 채널 상태가 좋은 것을 나타내고 K 값을 작게 할당하고, 작은
Figure 112007047637334-pat00023
는 채널 상태가 나쁜 것을 나타내며 K 값을 크게 할당한다.
Figure 112007047637334-pat00024
또한, 부분 후보열 크기 할당부(245)는 시스템의 복잡도와 성능을 고려한 기준 임계치 이하인 일부 심볼들만 가지고 조합을 만들어 후보 심볼열로 사용하면 전체적인 시스템 복잡도를 줄일 수 있다. 여기서, 기준 임계치는 복잡도와 성능을 고려하여 X4와 X3 각각의 가능성 높은(즉 매트릭이 작은값을 의미함) 매트릭의 기준값을 의미한다. 즉, 기준 임계치 이상인 후보 심볼열은 매트릭이 큰 값이기 때문에 신호 검출에 의미가 없다.
예를 들어, 변조 방식이 16QAM인 경우, 후보열의 개수인 K를
Figure 112007047637334-pat00025
로 정하였을 때, 즉 X4와 X3 각각에 대해 매트릭이 가장 작은 7개의 심볼들을 조합하여 후보열을 구성하는 경우 Near-ML의 성능을 얻을 수 있다.
(4, 2) D-STTD 시스템에서 Rayleigh 플랫 페이딩 채널 환경에서 16QAM을 변조 방식으로 사용한 경우, 실험적으로 얻은 K값을 다음의 [표 2]로 정리하여 나타내었다.
Figure 112007047637334-pat00026
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템에서의 신호 검출 알고리즘과 다른 신호 검출 기법의 성능을 비교한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템에서의 신호 검출 알고리즘과 다른 신호 검출 기법의 복잡도를 비교한 도면이다.
도 4 및 도 5는 전술한 [표 2]에 기재된 파라미터들을 사용하여 시뮬레이션을 하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 신호 검출 알고리즘은
Figure 112007047637334-pat00027
개의 부분 후보 심볼열을 사용하는 경우, Near-ML 성능을 얻을 수 있다. 이때, 복잡도는 성능이 같은 SD(Sphere Detection)보다 상당히 작은 것을 알 수 있다.
또한, K(후보열 개수)값과 성능 관계는 트레이드 오프(Trade-Off)가 존재함을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 신호 검출 알고리즘은 복잡도 개선을 위한 조건적인 부분 후보열 크기를 적용하는 경우, 낮은 복잡도로 Near-ML 성능을 보이는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 신호 검출 알고리즘은 ICML과 같은 종래 신호 검출 기법에 비해서도 낮은 복잡도와 월등히 좋은 성능을 보임을 알 수 있다.
다음, 도 6을 참조하여 D-STTD 시스템에서 MIMO 안테나의 최대 우도 검출 방법을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 최대 우도 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
매트릭스 생성부(241)는 채널 매트릭스를 QR Decomposition한 후, 양변에 유니터리 행렬을 곱하여 Upper Triangular 형태를 가지는 R 매트릭스를 형성한다(S100, S102).
부분 후보열 크기 할당부(245)는 SNR과 채널 상태를 고려하여 후보열 개수(K)를 조건적으로 할당한다(S104).
제1 후보 심볼열 생성부(242)는 제1 유니트(122)에서 전송된 X4와 X3의 조합을 하나 이상의 쌍을 만들어 K개의 부분적인 제1 후보 심볼열(300)을 생성한다(S106).
제1 후보 심볼열 생성부(242)는 X4와 X3의 각각의 가능한 심볼들의 매트릭(Squared Euclidean Distance)을 구한 후, 제1 후보 심볼열(300)의 매트릭이 작은 순으로 정렬한다.
제2 후보 심볼열 생성부(243)는 초기치를 i=1, T=무한대로 설정하고(S108), 제1 후보 심볼열(300)의 신호 검출을 모두 완료하였는지 판단한다(S110).
제2 후보 심볼열 생성부(243)는 제1 후보 심볼열(300)의 신호 검출을 모두 완료하지 못한 경우, 제1 후보 심볼열(
Figure 112007047637334-pat00028
)(300)을 이용하여 제2 유니트(124)에서 생성된 송신 신호(X2와 X1 )들을 전술한 [수학식 5]을 이용하여 K개의 제2 후보 심볼열(310)을 생성하고, 이에 대응하는 매트릭을 계산한다(S112). 또한, 제2 후보 심볼열 생성부(243)는 K개의 제2 후보 심볼열(310)의 각 제2 후보 심볼의 매트릭을 계산함으로써 이 중 가장 작은 매트릭을 나타내는 최소 후보 심볼(320)을 찾아낸다.
제어부(244)는 i번째 제1 후보 심볼 및 i번째 제1 후보 심볼에 연결된 제2 후보 심볼열(310)의 최소 후보 심볼(320)을 포함하는 심볼 그룹(
Figure 112007047637334-pat00029
)과 이에 대응하는 매트릭(
Figure 112007047637334-pat00030
)을 계산하여 저장한다(S114).
이어서, 제어부(244)는 저장된 심볼 그룹의 매트릭이 T보다 작은지 여부를 판단한다(S116). 제어부(244)는 저장된 심볼 그룹의 매트릭이 T보다 작은 경우, 저장된 심볼 그룹을 최적 신호열(Optimal Sequence)로, T=저장된 심볼 그룹의 매트릭으로 재설정한다(S118).
이 후, 제어부(244)는 i+1번째 제1 후보 심볼의 매트릭이 T보다 작은지 여부를 판단한다(S120). 제어부(244)는 i+1번째 제1 후보 심볼의 매트릭이 T보다 작은 경우, i=i+1로 설정하여 단계 S110로 진행하여 새로운 최적의 신호열을 검출하기 위한 제2 단계를 반복한다(S122). 여기서,
Figure 112007047637334-pat00031
인 경우,
Figure 112007047637334-pat00032
을 가지고 구한 신호열 Xfull이 X4와 X3를 위해서 최적의 신호열일지라도 X2와 X1에게 간섭으로 인해 최적이 아님을 의미한다.
또한, 제어부(244)는 i+1번째 제1 후보 심볼의 매트릭이 T보다 큰 경우, 신호 검출 알고리즘을 종료하며 이를 조건부 종료(Conditional Termination)라 명명한다.
본 발명의 실시예에 따른 D-STTD 시스템에서의 신호 검출 알고리즘은 도 2, 도 3 및 도 6에서 설명한 바와 같이, 최적의 신호열(즉 심볼 그룹)을 검출하기 위한 일련의 방법을 의미한다.
본 발명의 실시예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
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.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 D-STTD 시스템에서 새로운 신호 검출 방법 을 제안하여 낮은 복잡도로 Near-ML의 성능을 수행하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (7)

  1. (a) 제1 유니트 및 제2 유니트 각각 유니트 내에서는 간섭이 존재하지 않으며, 상기 제1 유니트와 상기 제2 유니트 사이에 간섭이 존재하는 R 매트릭스를 생성하는 단계;
    (b) 다수의 제1 후보 심볼―각 제1 후보 심볼은 상기 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―로 이루어지는 제1 후보 심볼열을 생성하고, 상기 생성한 제1 후보 심볼열의 각 제1 후보 심볼의 매트릭(Squared Euclidean Distance)이 작은 순으로 정렬하는 단계;
    (c) 다수의 제2 후보 심볼―각 제2 후보 심볼은 상기 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어지며, 대응하는 제1 후보 심볼에 연결된 다수의 심볼 중 가장 작은 매트릭을 나타내는 심볼로 이루어짐―로 이루어지는 제2 후보 심볼열을 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 제1 후보 심볼들의 매트릭과 이에 대응하는 제2 후보 심볼들의 매트릭의 합이 최소가 되는 제1 후보 심볼과 제2 후보 심볼을 심볼 그룹으로 선택하는 단계
    를 포함하는 최대 우도 검출 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서,
    선순위의 제1 후보 심볼과 제2 후보 심볼에 해당하는 매트릭의 합과 후순위의 제1 후보 심볼과 제2 후보 심볼에 해당하는 매트릭의 합을 비교하여 상기 후순위의 매트릭의 합이 큰 경우, 상기 선순위의 제1 후보 심볼과 제2 후보 심볼을 심볼 그룹으로 선택하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 검출 방법.
  3. (a) 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들을 이용하여 다수의 제1 후보 심볼들―각 제1 후보 심볼은 상기 제1 유니트의 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―을 생성하는 단계;
    (b) 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들과 상기 다수의 제1 후보 심볼을 이용하여 상기 각 제1 후보 심볼에 대응하는 다수의 제2 후보 심볼들―각 제2 후보 심볼은 상기 제2 유니트의 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―을 생성하는 단계;
    (c) 다수의 심볼 그룹―각 심볼 그룹은 하나의 제1 후보 심볼과 이에 대응하는 하나의 제2 후보 심볼로 이루어짐―을 생성하는 단계; 및
    (d) 각 심볼 그룹의 매트릭을 이용하여 상기 다수의 심볼 그룹 중 하나의 심볼 그룹을 선택하는 단계
    를 포함하는 최대 우도 검출 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 (d)단계는 상기 다수의 심볼 그룹 중 각 심볼 그룹을 이루는 제1 후보 심볼의 매트릭과 제2 후보 심볼의 매트릭의 합이 최소가 되는 심볼 그룹을 선택하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 검출 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 (d)단계에서, 상기 각 제2 후보 심볼은 대응하는 제1 후보 심볼에 연결되는 다수의 심볼들 중 매트릭이 최소가 되는 심볼인 것을 특징으로 하는 최대 우도 검출 방법.
  6. 제1 유니트 및 제2 유니트 각각 유니트 내에서 간섭이 존재하지 않으며 상기 제1 유니트와 상기 제2 유니트 사이에 간섭이 존재하는 R 매트릭스를 생성하는 매트릭스 생성부;
    상기 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들을 이용하여 다수의 제1 후보 심볼―각 제1 후보 심볼은 상기 제1 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어짐―로 이루어지는 제1 후보 심볼열을 생성하고, 상기 생성한 제1 후보 심볼열의 각 제1 후보 심볼의 매트릭(Squared Euclidean Distance)이 작은 순으로 정렬하는 제1 후보 심볼열 생성부;
    상기 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들과 상기 다수의 제1 후보 심볼을 이용하여 다수의 제2 후보 심볼―각 제2 후보 심볼은 상기 제2 유니트에서 생성된 송신 신호들의 하나 이상의 쌍으로 이루어지며, 대응하는 제1 후보 심볼에 연결된 다수의 심볼 중 가장 작은 매트릭을 나타내는 심볼로 이루어짐―로 이루어지는 제2 후보 심볼열을 생성하는 제2 후보 심볼열 생성부; 및
    상기 제1 후보 심볼열 생성부와 상기 제2 후보 심볼열 생성부를 통해 다수의 심볼 그룹―각 심볼 그룹은 하나의 제1 후보 심볼과 이에 대응하는 하나의 제2 후보 심볼로 이루어짐―을 생성하고, 각 심볼 그룹의 매트릭을 이용하여 상기 다수의 심볼 그룹 중 하나의 심볼 그룹을 선택하는 제어부
    를 포함하는 최대 우도 검출 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 다수의 심볼 그룹 중 각 심볼 그룹을 이루는 제1 후보 심볼의 매트릭과 제2 후보 심볼의 매트릭의 합이 최소가 되는 심볼 그룹을 선택하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 검출 장치.
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