KR101408927B1

KR101408927B1 - 단일 반송파 시스템에서 최대 우도 수신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101408927B1
Application number: KR1020080031150A
Authority: KR
Inventors: 이종호; 이주현; 김성환; 이종혁; 정성윤; 이충용; 함재상; 김명석
Original assignee: 연세대학교 산학협력단; 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2014-06-19
Also published as: US20090252246A1; KR20090105598A; US8385446B2

Abstract

본 발명은 단일 반송파 전송 방식의 무선통신시스템에서 최대 우도 방식을 통해 신호를 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 신호를 수신받는 적어도 두 개의 안테나들과, 각각의 안테나들을 통해 수신받은 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환하는 적어도 두 개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 복조기들과, 각각의 OFDM 복조기로부터 제공받은 주파수 영역의 신호에서 각각의 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 적어도 두 개의 부반송파 매핑기들과. 각각의 부반송파 매핑기로부터 제공받은 신호들을 시간 영역의 신호로 변환하는 적어도 두 개의 OFDM 변조기들과, 상기 시간 영역 신호들을 통해 확인한 채널을 기반으로 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들에 대한 적어도 하나의 집합을 구성하고 상기 집합을 이용한 최대 우도(Maximum Likelihood) 검출을 통해 수신신호를 검출하는 검출기를 포함하여 수신 단의 복잡도를 줄이면서 수신성능을 높일 수 있는 이점이 있다.

다중 안테나 시스템, 단일 반송파(Single Carrier) 시스템, 최대 우도(ML : Maximum Likelihood) 기법, 상호 거리(pair-wise density)

Description

단일 반송파 시스템에서 최대 우도 수신 장치 및 방법{RECIVING APPARATUS AND METHOD FOR MAXIMUM LIKELIHOOD IN SINGLE CARRIER SYSTEM}

본 발명은 단일 반송파(Single Carrier) 시스템에서 최대 우도(Maximum Likelihood) 방식의 수신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 상기 단일 반송파 시스템에서 다중 안테나를 이용한 최대 우도 방식의 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선통신 기술이 발전하면서 사용자들의 멀티미디어 서비스와 같은 대용량의 데이터 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라, 고속으로 대용량의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplxing) 전송 방식이 주목받고 있다.

OFDM 전송 방식을 사용하는 경우, 무선통신시스템은 하나의 데이터 스트림을 다수의 부반송파들을 통해 전송한다. 이 경우, OFDM 전송 방식의 무선통신시스템은 다수의 부반송파들에 의해 높은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)이 발생한다.

OFDM 전송 방식에 의한 높은 PAPR을 줄이기 위해 단일 반송파(Single Carrier) 전송 방식이 제안되고 있다. 즉, 단일 반송파 전송 방식을 사용하는 경우, 무선통신시스템은 하나의 데이터 스트림을 하나의 반송파를 통해 전송하므로 낮은 PAPR 성능이 발생한다.

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단일 반송파 전송 방식의 무선통신시스템은 전송 성능을 극대화하기 위해 다중 안테나 기술을 추가적으로 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 무선통신시스템은 단일 반송파 전송 방식의 장점을 유지하면서 다중 안테나 기술에 의한 다이버시티(Diversity) 이득과 공간 다중화(multiplexing) 이득을 얻을 수 있는 이점이 있다.

다중 안테나 시스템은 수신 성능을 높이기 위해 최대 우도(ML: Maximum Likelihood) 방식을 이용한다. ML방식을 사용하는 경우, 수신 단은 송신 단이 전송 가능한 모든 후보 전송 심볼들과 수신 신호와의 유클리디안 거리를 산출한다. 이후, 상기 수신 단은 유클리디안 거리가 가장 짧은 후보 전송 심볼을 상기 수신 신호의 심볼로 선택한다.
단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 ML 방식을 사용하는 경우, 수신 단은 시간 영역에서 ML 방식을 적용하여 수신신호를 검출한다. 즉, 수신 단이 n번째 시간 자원을 통해 수신받은 신호는 다중 경로 페이딩에 의해 송신 단이 n번째 시간 자원을 통해 전송한 신호뿐만 아니라 상기 송신 단이 이전 시간 자원을 통해 전송한 신호도 포함된다. 이에 따라, 상기 수신 단은 송신 단이 n번째 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 모든 후보 전송 심볼 벡터들뿐만 아니라 상기 송신 단이 이전 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 모든 후보 전송 심볼 벡터들과 자신이 n번째 시간 자원을 통해 수신한 신호와의 유클리디안 거리를 산출한다.

이후, 상기 수신 단은 유클리디안 거리가 가장 짧은 후보 전송 심볼을 상기 n번째 시간 자원을 통해 수신받은 신호의 심볼로 선택한다.

상술한 바와 같이 단일 반송파 전송 방식을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 ML 방식을 사용하는 경우, 수신 단은 송신 단이 이전 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 후보 전송 심볼 벡터들까지 고려해야한다. 이에 따라, 단일 반송파 전송 방식을 사용하는 다중 안테나 시스템에서 ML 방식을 사용하는 경우, 수신 단의 복잡도가 증가하는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 최대 우도 수신방식을 적용함에 따른 복잡도를 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 다중 차원에 대한 벡터 후보 심볼에 대한 성좌점들을 집합을 구성하여 최대 우도 수신 방식을 적용함에 따른 복잡도를 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 채널정보를 기반으로 다중 차원에 대한 벡터 후보 심볼에 대한 성좌점들의 집합을 구성하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 단일 반송파 전송 방식의 무선통신시스템에서 신호를 검출하기 위한 장치는, 신호를 수신받는 적어도 두 개의 안테나들과, 각각의 안테나들을 통해 수신받은 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환하는 적어도 두 개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 복조기들과, 각각의 OFDM 복조기로부터 제공받은 주파수 영역의 신호에서 각각의 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 적어도 두 개의 부반송파 매핑기들과, 각각의 부반송파 매핑기로부터 제공받은 신호들을 시간 영역의 신호로 변환하는 적어도 두 개의 OFDM 변조기들과, 상기 시간 영역 신호들을 통해 확인한 채널을 기반으로 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들에 대한 적어도 하나의 집합을 구성하고 상기 집합을 이용한 최대 우도(Maximum Likelihood) 검출을 통해 수신신호를 검출하는 검출기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 견지에 따르면, 단일 반송파 전송 방식의 무선통신시스템에서 신호를 검출하기 위한 방법은, 적어도 두 개의 안테나들을 통해 신호가 수신되는 경우, 각각의 안테나들을 통해 수신된 시간 영역의 신호들을 이용하여 채널을 추정하는 과정과, 상기 채널을 고려하여 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들에 대한 적어도 하나의 집합을 구성하는 과정과, 상기 후보 전송 심볼들에 대한 집합을 이용하여 다중 경로 페이딩에 따라 수신받을 수 있는 후보 전송 심볼들의 격자(Trellis)들을 구성하는 과정과, 상기 구성한 격자들 중 수신신호와의 오류가 가장 적은 격자를 상기 수신신호에 대한 심볼로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 단일 반송파(Single Carrier) 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 채널 정보를 기반으로 다중 차원(Multi-demension)에 대한 벡터 후보 심볼에 대한 성좌점들의 집합을 구성하여 최대 우도(Maximum Likelihood) 방식으로 신호를 검출함으로써, 최대 우도 방식에 따른 수신 단의 복잡도를 줄이면서 수신성능을 높일 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명은 단일 반송파(Single Carrier) 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 최대 우도(Maximum Likelihood : 이하, ML이라 칭함) 방식으로 신호를 검출하기 위한 기술에 대해 설명한다.

이하 설명은 다중 안테나 시스템에서 단일 반송파(SC: Single Carrier) 기반의 주파수 분할 다중 접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 것으로 가정하여 설명한다. 하지만, 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 다른 분할 다중 접속 방식을 사용하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.

SC-FDMA 전송 방식을 사용하는 경우, 다중 안테나 시스템의 송신 단은 하기 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다.

도 1은 본 발명에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 송신 단의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이 송신 단은 FFT(Fast Fourier Transform) 연산기들(101-1, 101-N_T), 부반송파 매핑기들(103-1, 103-N_T), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산기들(105-1, 105-N_T), CP(Cyclic Prefix) 삽입기들(107-1, 107-N_T) 및 RF(Radio Frequency) 처리기들(109-1, 109-N_T)를 포함하여 구성된다.

상기 FFT연산기들(101-1, 101-N_T)은 고속 푸리에 변환을 통해 시간 영역(Time domain)의 전송신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.

상기 부반송파 매핑기들(103-1, 103-N_T)은 각각의 FFT연산기(101-1, 101-N_T)로부터 제공받은 주파수 영역의 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 이때, 상기 부반송파 매핑기들(103-1, 103-N_T)은 각각의 안테나가 사용하는 일부 주파수 대역의 부반송파에 각각의 FFT연산기(101-1, 101-N_T)로부터 제공받은 주파수 영역의 신호를 매핑한다.

상기 IFFT연산기들(105-1, 105-N_T)은 역 고속 푸리에 변환을 통해 각각의 부반송파 매핑기(103-1, 103-N_T)에서 해당 부반송파에 매핑한 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다.

상기 CP삽입기들(107-1, 107-N_T)은 무선 채널의 다중 경로 페이딩 현상 때문에 발생하는 자기신호에 의한 잡음(Inter Symbol Interference)을 제거하기 위해 각각의 IFFT연산기(105-1, 105-N_T)로부터 제공받은 신호에 보호 구간(예: Prefix)을 삽입한다.

상기 RF처리기들(109-1, 109-N_T)은 각각의 CP삽입기(107-1, 107-N_T)로부터 제공받은 기저대역 신호를 고주파 신호로 변환하여 각각의 안테나를 통해 출력한다.

상술한 바와 같이 구성된 송신 단에서 신호를 전송하는 경우, 수신 단은 각각의 안테나를 통해 수신되는 신호를 검출하기 위해 하기 도 2에 도시된 바와 같이 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 수신 단의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 수신 단은 RF처리기들(201-1, 201-N_R), CP제거기들(203-1, 203-N_R), FFT연산기들(205-1, 205-N_R), 부반송파 디매핑기들(207-1, 207-N_R), IFFT연산기들(209-1, 209-N_R) 및 검출기(211)를 포함하여 구성된다.

상기 RF처리기들(201-1, 201-N_R)은 각각의 안테나를 통해 수신된 고주파 수신호를 기저대역 신호로 변환한다.

상기 CP제거기들(203-1, 203-N_R)은 각각의 RF처리기(201-1, 201-N_R)로부터 제공받은 기저대역 신호에서 보호 구간을 제거한다.

상기 FFT연산기들(205-1, 205-N_R)은 고속 푸리에 변환을 통해 각각의 CP제거기(203-1, 203-N_R)로부터 제공받은 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.

상기 부반송파 디매핑기들(207-1, 207-N_R)은 각각의 FFT연산기(205-1, 205-N_R)로부터 제공받은 주파수 영역의 신호에서 특정 대역의 신호를 추출한다.

상기 IFFT연산기들(209-1, 209-N_R)은 역 고속 푸리에 변환을 통해 각각의 부반송파 디매핑기(207-1, 207-N_R)에서 추출한 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다.

상기 검출기(211)는 상기 IFFT연산기들(209-1, 209-N_R)로부터 제공받은 신호를 이용하여 수신 신호를 검출한다. 예를 들어, 상기 검출기(211)에서 ML 방식을 사용하는 경우, 상기 검출기(211)는 하기 <수학식 1>을 이용하여 수신 신호를 검출한다.

여기서, 상기

는 상기 검출기(211)에서 ML 방식을 이용하여 검출한 수신신호를 나타내고, 상기 r_n은 수신 단이 n번째 시간 자원을 통해 수신받은 신호를 나타내며, 상기 H_l은 송신 단과의 채널 행렬을 나타내고, 상기 s_n은 송신 단에서 n번째 시간 자원을 통해 전송한 신호에 대한 후보 전송 심볼 벡터들을 나타낸다. 여기서, 상기 r_n은 다중 경로 페이딩에 의해 송신 단에서 n번째 시간 자원을 통해 전송한 신호뿐만 아니라 상기 송신 단이 이전 시간 자원을 통해 전송한 신호들도 포함한다. 이때, 상기 r_n에 포함되는 송신 단이 이전 시간 자원을 통해 전송한 신호의 양은 상기 r_n의 채널 길이에 따라 결정된다. 예를 들어, r_n의 채널 길이가 2인 경우, 수신 단은 송신 단이 n번째 시간 자원과 n-1번째 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 모든 후보 전송 심볼 벡터들을 고려하여 수신신호와의 유클리디안 거리를 산출한다.

상기 검출기(211)는 상기 <수학식 1>과 같이 송신 단이 n번째 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 모든 후보 전송 심볼 벡터들뿐만 아니라 상기 송신 단이 이전 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 후보 전송 심볼 벡터들을 고려하여 n번째 시간 자원을 통해 수신한 신호와의 유클리디안 거리를 산출한다. 이후, 상기 수신 단은 유클리디안 거리가 가장 짧은 후보 전송 심볼 벡터를 수신 신호의 심볼로 선택한다.

하지만 상기 <수학식 1>과 같이 송신 단에서 이전 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 후보 전송 심볼 벡터들까지 고려하는 경우, 상기 수신 단의 검출기(211)에서 유클리디안 거리를 산출할 복잡도는 채널 길이의 지수 승으로 증가한다.
이를 해결하기 위해, 상기 검출기(211)는 채널을 기반으로 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들의 집합을 구성한다. 예를 들어, 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들은 채널을 거치면서 하기 도 6에 도시된 바와 같이 변형된다. 여기서, 송신 단은 변조 방식에 따라 결정되는 성좌 점에 각각의 전송 심볼을 매핑하여 전송하므로 상기 후보 전송 심볼은 성좌 점과 동일한 의미로 사용된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 채널에 따른 성좌점의 변화를 도시하고 있다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이 송신 단과 수신 단이 각각 2개의 안테나들을 구비하고 상기 송신 단에서 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식을 사용하는 경우, 상기 송신 단은 16개의 성좌점(600)을 이용하여 전송 신호를 전송한다.

상기 송신 단에서 신호를 전송하기 위해 사용한 16개의 성좌 점(600)은 채널(H₀)을 거치면서 변형된다(610). 즉, 수신 단은 변형된 성좌 점(610)을 이용하여 신호를 수신받는다.

상술한 바와 같이 송신 단에서 사용하는 성좌 점이 채널을 통과하면 변형되므로 상기 검출기(211)는 채널을 기반으로 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들의 집합을 구성한다.

이후, 상기 검출기(211)는 후보 전송 심볼들의 집합을 이용하여 수신 신호와의 유클리디안 거리를 산출한다. 예를 들어, 상기 검출기(211)는 하기 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 검출기의 상세 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 검출기(211)는 채널 추정기(301), 집합 구성기(303), 격자 구성기(305) 및 경로 선택기(307)를 포함하여 구성된다.

상기 채널 추정기(301)는 상기 IFFT연산기들(209-1, 209-N_R)로부터 제공받은 각각의 안테나를 통해 수신받은 신호에 포함된 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정한다.

상기 집합 구성기(303)는 상기 채널 추정기(301)로부터 제공받은 채널 정보를 고려하여 후보 전송 심볼들의 집합을 구성한다. 예를 들어, 상기 집합 구성기(303)는 채널을 통해 변형된 후보 전송 심볼들 간 거리를 산출한다. 이후, 상기 집합 구성기(301)는 후보 전송 심볼들 간 거리가 작은 후보 전송 심볼들이 분리되도록 후보 전송 심볼들의 집합을 구성한다.

상기 격자 구성기(305)는 상기 집합 구성기(303)에서 구성한 후보 전송 심볼들의 집합을 이용하여 격자(Trellis)를 구성한다. 예를 들어, 상기 격자 구성기(305)는 수신신호의 채널길이에 따라 n번째 시간 자원을 통해 수신받은 신호를 검출하는데 사용할 신호의 개수를 결정한다. 즉, 채널 길이가 3인 경우, 상기 검출기(211)는 n번째 시간 자원을 통해 수신받은 신호를 검출하기 위해 송신 단이 n-2번째 시간 자원과 n-1번째 시간 자원 및 n번째 시간 자원을 통해 전송할 수 있는 모든 후보 전송심볼들 고려한다. 따라서, 상기 격자 구성기(305)는 상기 후보 전송심볼들의 집합을 통해 상기 n-2번째 시간 자원부터 n번째 시간 자원까지 송신 단이 전송할 수 있는 후보 전송심볼들의 격자를 구성한다. 여기서, 상기 격자는 상기 수신 단에서 수신받은 신호의 경로를 의미한다. 즉, 송신 단이 각각의 시간 자원을 통해 첫 번째 집합 또는 두 번째 집합을 선택할 수 있는 경우, 수신 단은 n-2번째 시간 자원부터 n번째 시간 자원까지 상기 송신 단이 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들의 집합에 대한 경로를 구성한다. 예를 들어, 상기 수신 단은 상기 송신 단이 n-2번째 시간 자원을 통해 첫 번째 집합, n-1번째 시간 자원을 통해 두 번째 집합 및 n번째 시간 자원을 통해 첫 번째 집합을 통해 전송한 신호를 수신받을 수 있다.

상기 경로 선택기(307)는 상기 격자 구성기(305)에서 구성한 각각의 경로들을 수신신호에 적용하여 오류가 가장 적은 경로를 선택한다.

이하 설명은 단일 반송파 전송 방식을 사용하는 다중안테나 시스템의 수신 단에서 ML 방식을 이용하여 수신신호를 검출하기 위한 방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 신호를 검출하기 위한 절차를 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면 먼저 수신 단은 401단계에서 다수 개의 수신 안테나를 통해 신호가 수신되는지 확인한다.

상기 신호가 수신되는 경우, 상기 수신 단은 403단계로 진행하여 상기 수신 신호에서 특정 주파수 대역의 부반송파에 매핑되어 있는 신호를 추출한다. 예를 들어, 수신 단은 상기 수신신호를 주파수 영역 신호로 변환한다. 이후, 상기 수신 단은 상기 주파수 영역의 신호에서 특정 주파수 대역의 부반송파에 매핑되어 있는 신호를 추출한다.

상기 신호를 추출한 후, 상기 수신 단은 405단계로 진행하여 상기 수신신호에 채널을 추정하여 채널정보를 기반으로 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들의 집합을 구성한다. 이때, 상기 수신 단은 상기 후보 전송 심볼들 간 거리를 산출하여 거리가 가까운 후보 전송 심볼들이 서로 다른 집합으로 분리되도록 집합을 구성한다. 여기서, 송신 단은 변조 방식에 따라 결정되는 성좌 점에 각각의 전송 심볼을 매핑하여 전송하므로 후보 전송 심볼과 성좌 점이 동일한 의미로 사용된다.

상기 후보 전송 심볼들의 집합을 구성한 후, 상기 수신 단은 407단계로 진행하여 상기 후보 전송 심볼들의 집합을 고려하여 격자를 구성한다. 이때, 상기 수신 단은 수신신호의 채널 길이를 고려하여 격자의 길이를 결정한다. 여기서, 상기 격자는 수신 단에서 채널 길이 따라 송신 단으로부터 신호를 수신받을 수 있는 신호의 경로를 의미한다. 즉, 송신 단에서 각각의 시간 자원을 통해 첫 번째 집합 또는 두 번째 집합을 선택할 수 있는 경우, 수신 단은 n-2번째 시간 자원부터 n번째 시간 자원까지 상기 송신 단이 전송할 수 있는 후보 전송심볼들의 집합의 경로를 구성한다. 예를 들어, 상기 수신 단은 상기 송신 단이 n-2번째 시간 자원을 통해 첫 번째 집합, n-1번째 시간 자원을 통해 두 번째 집합, n번째 시간 자원을 통해 첫 번째 집합을 통해 전송한 신호를 수신받을 수 있다.

상기 격자를 구성한 후, 상기 수신 단은 409단계로 진행하여 상기 격자들 중 수신신호에 적용하여 오류가 가장 적은 격자를 선택한다.

이후, 상기 수신 단은 본 알고리즘을 종료한다.

상술한 바와 같이 수신 단은 채널을 고려한 후보 전송 심볼들의 집합을 고려하여 격자를 구성하여 ML 방식의 복잡도를 줄일 수 있다. 이때, 상기 수신 단은 하기 도 5에 도시된 바와 같이 후보 전송 심볼들의 집합을 구성한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 성좌점들의 집합을 구성하기 위한 절차를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면 먼저 수신 단은 501단계에서 각각의 안테나들을 통해 수신된 시간 영역의 신호를 이용하여 송신 단과의 채널을 추정한다. 이때, 상기 수신 단은 시간 영역의 신호들 중 파일럿 신호를 이용하여 송신 단과의 채널을 추정한다.

상기 채널을 추정한 후, 상기 수신 단은 503단계로 진행하여 채널을 통해 변형된 성좌 점들 간 거리를 산출한다. 예를 들어, 상기 성좌 점들은 채널을 통해 하기 도 7에 도시된 바와 같이 일정한 패턴으로 변형된다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 성좌점들 간 거리를 도시하고 있다.

상기 도 7에 도시된 바와 같이 채널을 통해 성좌점들이 변형되는 경우, 성좌점들은 일정한 패턴으로 변형하며 동일한 거리의 성좌 점들이 발생한다. 예를 들어, 제 1 성좌 점(700)과 제 2 성좌 점(710)의 거리는 제 2 성좌 점(710)과 제 3 성좌 점(720)의 거리와 동일하다. 또한, 제 1 성좌 점(700)과 제 4 성좌 점(730)의 거리는 제 4 성좌 점(730)과 제 5 성좌 점(740)의 거리와 동일하다.

상술한 바와 같이 채널을 통해 변형된 성좌점들이 일정한 패턴을 가지므로 상기 수신 단은 채널 행렬의 첫 번째 탭(tap)의 열 벡터를 이용하여 모든 성좌 점들 간의 거리를 산출한다. 이때, 상기 수신 단은 상기 성좌 점들 간 동일한 거리는 반복하여 산출하지 않는다. 또한, 상기 수신 단은 성좌 점들 간 거리가 짧은 성좌 점들이 서로 다른 집합으로 분리되도록 집합을 구성하므로 성좌 점들 간 거리가 기준 값보다 큰 성좌 점들 간의 거리를 산출하지 않는다.

상기 성좌 점들 간 거리를 산출한 후, 상기 수신 단은 505단계로 진행하여 상기 성좌 점들 간의 거리를 길이 순으로 정렬한다.

이후, 상기 수신 단은 507단계로 진행하여 상기 성좌 점들 간 거리를 고려하여 하나의 성좌 점 집합을 두 개의 성좌 점 집합으로 분할한다. 만일, 상기 성좌 점들의 집합을 처음 분할하는 경우, 상기 수신 단은 전체 성좌 점들이 하나의 집합으로 구성되는 것으로 인식하여 상기 전체 성좌 점들을 두 개의 성좌 점들의 집합으로 분할한다. 이때, 상기 수신 단은 상기 성좌 점들 간 거리가 짧은 성좌 점들이 분리되도록 집합을 분할한다. 예를 들어, 상기 수신 단은 하기 도 8에 도시된 바와 같이 성좌 점들의 집합을 구성한다.

상기 성좌점 집합을 분할한 후, 상기 수신 단은 509단계로 진행하여 ML 검출을 위해 사용할 부분 집합을 생성하였는지 확인한다.

만일, 상기 ML 검출을 위해 사용할 부분 집합을 생성하지 못한 경우, 상기 수신 단은 상기 507단계로 되돌아가 각각의 집합을 두 개의 집합으로 다시 분할한다.

한편, 상기 ML 검출을 위해 사용할 부분 집합을 생성한 경우, 상기 수신 단은 본 알고리즘을 종료한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 성좌 점들의 집합을 구성하기 위한 절차를 도시하고 있다.

상기 도 8을 참조하면 상기 도 8의 (a)는 집합을 구성하기 위한 성좌 점들의 거리를 나타내고, 상기 도 8의 (b)와 상기 도 8의 (c)와 상기 도 8의 (d)는 집합을 구성하기 위한 절차를 나타낸다.

상기 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 하나의 집합에 4개의 성좌 점들이 존재하는 경우, A 성좌 점(800)과 C 성좌 점(820)의 거리 및 B 성좌 점(810)과 D 성좌 점(830)의 거리가 가장 짧다. 또한, A 성좌 점(800)과 D 성좌 점(830)의 거리가 다음으로 짧고, B 성좌 점(810)과 C 성좌 점(820)의 거리가 가장 길다.

이때, 상기 수신 단은 집합을 두 개의 집합으로 분할하기 위해 상기 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 성좌 점들 간 거리가 가장 짧은 성좌 점들을 확인한다. 이후, 상기 수신 단은 상기 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 성좌 점들 간의 거리가 두 번째로 짧은 성좌 점들을 확인한다.

상술한 바와 같이 성좌 점들 간 거리가 짧은 성좌 점들이 확인되면, 상기 수신 단은 상기 도 8의(d)에 도시된 바와 같이 성좌 점들 간 거리가 짧은 성좌 점들이 서로 다른 집합으로 분리되도록 성좌 점들의 집합을 구성한다.

상술한 실시 예에서 수신 단은 집합을 구성하기 위한 연산 복잡도를 줄이기 위해 필요한 성좌 점들 간 거리만을 산출하고, 상기 성좌 점들을 두 개의 집합으로 순차적으로 분할한다.
다른 실시 예에서, 수신 단은 채널을 기반으로 변형된 모든 성좌 점들 간의 거리를 산출하여 성좌 점들의 집합을 구성할 수도 있다.

이하 설명은 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 채널을 기반으로 성좌 점들의 집합을 구성하고, 성좌 점들의 집합을 고려한 ML 방식을 통해 신호를 검출하는 경우 성능 변화에 대해 설명한다. 이하 설명에서 다중 안테나 시스템은 2개의 안테나를 구비하는 송신 단에서 BPSK(Binary PSK)를 사용하고, 수신신호의 채널 길이가 3인 것으로 가정한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하고 있다.

상기 9를 참조하면 채널을 기반으로 성좌 점들의 집합을 구성하는 제 1 방식(910)과 채널을 통해 변형되기 전 성좌 점들의 집합을 구성하는 제 2 방식(900) 및 집합을 구성하지 않는 제 3 방식(920)의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)에 대한 비트 에러율(Bit Error Rate)를 비교한다. 따라서, 가로축은 신호대 잡음비를 나타내고, 세로축은 비트 에러율을 나타낸다.

도시된 바와 같이 동일한 신호대 잡음비에서 상기 제 3 방식(920)이 가장 낮은 비트 에러율을 갖고 다음으로 상기 제 1 방식(910)이 낮은 비트 에러율을 가지며 상기 제 2 방식(900)이 가장 높은 비트 에러율을 갖는다.

하지만, 상기 제 3 방식(920)은 상기 제 1 방식(910)과 제 2 방식(900)에 비해 복잡도가 4배 정도 높으므로 복잡도와 비트 에러율을 동시에 고려하는 겨우 본 발명에 따른 제 1 방안(910)의 성능이 가장 좋게 나타난다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 송신 단의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 수신 단의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 검출기의 상세 블록 구성을 도시하는 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 신호를 검출하기 위한 절차를 도시하는 도면,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 성좌점들의 집합을 구성하기 위한 절차를 도시하는 도면,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 채널에 따른 성좌점의 변화를 도시하는 도면,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 성좌점들 간 거리를 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 반송파 전송 방식의 다중 안테나 시스템에서 성좌점들의 집합을 구성하기 위한 절차를 도시하는 도면, 및

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하는 도면.

Claims

단일 반송파 전송 방식의 무선통신시스템에서 신호를 검출하기 위한 장치에 있어서,

신호를 수신받는 적어도 두 개의 안테나들과,

각각의 안테나들을 통해 수신받은 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환하는 적어도 두 개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 복조기들과,

각각의 OFDM 복조기로부터 제공받은 주파수 영역의 신호에서 각각의 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 적어도 두 개의 부반송파 매핑기들과,

각각의 부반송파 매핑기로부터 제공받은 신호들을 시간 영역의 신호로 변환하는 적어도 두 개의 OFDM 변조기들과,

상기 시간 영역 신호들을 통해 채널을 추정하고, 추정된 채널을 기반으로 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들에 대한 적어도 하나의 집합을 구성하고, 상기 집합을 이용하여 다중 경로 페이딩에 따라 송신단으로부터 수신받을 수 있는 후보 전송 심볼들의 격자(Trellis)들을 구성하고, 최대 우도(Maximum Likelihood) 검출을 통해 상기 격자들 중에서 수신 신호와의 오류가 가장 적은 격자를 상시 수신 신호에 대한 심볼로 선택하여 수신신호를 검출하는 검출기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 검출기는, 상기 추정된 채널을 통해 변형된 후보 전송 심볼들 간의 거리를 산출하여 후보 전송 심볼들 간 거리가 짧은 후보 전송 심볼들이 서로 다른 집합으로 분리되도록 집합을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 검출기는, 채널 행렬의 첫 번째 채널 탭(tap)의 열 벡터를 이용하여 후보 전송 심볼들 간 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 검출기는, 상기 추정된 채널을 통해 변형된 후보 전송 심볼들 간의 거리를 산출하여 상기 후보 전송 심볼들 간의 거리에 따라 하나의 집합을 두 개의 집합으로 순차적으로 분할하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5항에 있어서,

상기 검출기는, 후보 전송 심볼들에 대한 집합을 처음 분할하는 경우, 전체 후보 전송 심볼들을 하나의 집합으로 인식하여 두 개의 집합으로 분할하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5항에 있어서,

상기 검출기는, 채널 행렬의 첫 번째 채널 탭(tap)의 열 벡터를 이용하여 후보 전송 심볼들 간 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 검출기는, 상기 후보 전송 심볼들에 대한 집합을 이용하여 상기 수신신호에 대한 채널의 길이에 따라 수신받을 수 있는 후보 전송 심볼들의 격자(Trellis)들을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 OFDM 복조기들은, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 통해 각각의 안테나들을 통해 수신받은 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환하는 것을 특징으로 장치.
제 1항에 있어서,

상기 OFDM 변조기들은, 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 각각의 부반송파 매핑기로부터 제공받은 신호들을 시간 영역의 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 장치.
단일 반송파 전송 방식의 무선통신시스템에서 신호를 검출하기 위한 방법에 있어서,

적어도 두 개의 안테나들을 통해 신호가 수신되는 경우, 각각의 안테나들을 통해 수신된 시간 영역의 신호들을 이용하여 채널을 추정하는 과정과,

상기 추정한 채널을 고려하여 송신 단에서 전송할 수 있는 후보 전송 심볼들에 대한 적어도 하나의 집합을 구성하는 과정과,

상기 후보 전송 심볼들에 대한 집합을 이용하여 다중 경로 페이딩에 따라 수신받을 수 있는 후보 전송 심볼들의 격자(Trellis)들을 구성하는 과정과,

상기 구성한 격자들 중 수신신호와의 오류가 가장 적은 격자를 상기 수신신호에 대한 심볼로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서,

상기 채널을 추정하기 전에 각각의 안테나를 통해 수신된 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 과정과,

상기 주파수 영역의 신호에서 각각의 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 과정과,

상기 확인한 주파수 영역의 신호들을 시간 영역의 신호로 변환하는 과정을 더 포함하여,

상기 변환한 시간 영역의 신호를 이용하여 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,

상기 주파수 영역의 신호로 변환하는 과정은,

고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 통해 각각의 안테나들을 통해 수신받은 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 방법.
제 12항에 있어서,

상기 시간 영역의 신호로 변환하는 과정은,

역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 상기 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서,

상기 집합을 구성하는 과정은,

상기 추정한 채널을 통해 변형된 후보 전송 심볼들 간 거리를 산출하는 과정과,

상기 후보 전송 심볼들 간 거리가 짧은 후보 전송 심볼들이 서로 다른 집합으로 분리되도록 집합을 구성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 거리를 산출하는 과정은,

채널 행렬의 첫 번째 채널 탭(tap)의 열 벡터를 이용하여 후보 전송 심볼들 간 거리를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 집합을 구성하는 과정은,

상기 후보 전송 심볼들 간 거리가 짧은 후보 전송 심볼들이 서로 다른 집합으로 분리되도록 하나의 집합을 두 개의 집합으로 반복적으로 분할하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서,

상기 두 개의 집합으로 반복적으로 분할하는 과정은,

후보 전송 심볼들에 대한 집합을 처음 분할하는 경우, 전체 후보 전송 심볼들을 하나의 집합으로 인식하여 상기 후보 전송 심볼들 간 거리가 짧은 후보 전송 심볼들이 서로 다른 집합으로 분리되도록 두 개의 집합으로 분할하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서,

상기 격자들을 구성하는 과정은,

상기 후보 전송 심볼들의 집합을 이용하여 상기 수신신호에 대한 채널의 길이에 따라 수신받을 수 있는 후보 전송 심볼들의 격자(Trellis)들을 구성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.