KR101495840B1

KR101495840B1 - 다중안테나 시스템에서 부분 피드백을 이용한 효율적인전송 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101495840B1
Application number: KR20070048608A
Authority: KR
Inventors: 이주현; 윤상보; 권영훈; 황성수; 이혁재; 강준혁; 차종섭; 정회윤
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2015-02-27
Also published as: KR20080101460A

Abstract

본 발명은 다중안테나 시스템에서 부분 피드백을 이용한 효율적인 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 부분 피드백 정보를 이용한 송신전력을 할당하는 다중안테나 시스템에 있어서, 채널행렬을 QR 분해하여, 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백하는 수신기와, 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백정보로 수신하여, 송신전력을 할당하는 송신기를 포함하여. 수신단 복잡도를 줄이는 동시에 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

다중안테나, 피드백, QR 분해, 라그랑지 승수, 전력할당.

Description

다중안테나 시스템에서 부분 피드백을 이용한 효율적인 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT TRANSMIT USING A PARTIAL FEEDBACK IN MUTIPLE ANTENNA SYSTEM}

도 1은 종래기술에 따른 SQR 분해 기반 다중안테나 시스템에서 피드백 정보에 따른 전력할당을 위한 송ㆍ수신기 동작 흐름도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 피드백 정보에 따른 전력할당을 위한 송ㆍ수신기 블럭도,

도 3은 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널변화 속도에 따른 피드백 빈도조절을 이용한 전력할당을 위한 송신 동작 흐름도,

도 4는 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널변화 속도에 따른 피드백 빈도조절을 이용한 전력할당을 위한 수신 동작 흐름도,

도 5는 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널 값에 따른 선택적 피드백 정보를 전송하기 위한 수신 동작 흐름도,

도 6은 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널 값에 따른 선택적 피드백 정보를 전송하기 위한 송신 동작 흐름도,

도 7은 4×4 송수신안테나에 ZF 검출 기법을 기반하였을 때 종래기술과 본 발명의 BER 성능 비교 그래프,

도 8은 4×4 송수신안테나에 MMSE 검출 기법을 기반하였을 때 종래기술과 본 발명의 BER 성능 비교 그래프,

도 9는 8×8 송수신안테나에 ZF 검출 기법을 기반하였을 때 종래기술과 본 발명의 BER 성능 비교 그래프,

도 10은 8×8 송수신안테나에 MMSE 검출 기법을 기반하였을 때 종래기술과 본 발명의 BER 성능 비교 그래프,

도 11은 CQI 정보 및 송신전력제어를 사용하였을 때, BER 성능 그래프,

도 12는 채널변화 대비 피드백 빈도에 따른 BER 성능 그래프,

도 13은 선택적 피드백에 따른 BER 성능 그래프 및,

도 14는 선택적 피드백에 따른 피드백 양을 비교한 그래프.

본 발명은 다중안테나(Multiple-Input Multiple-Output: 이하 "MIMO" 라 칭함) 시스템에서 부분 피드백을 이용한 효율적인 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 폐회로(Closed-loop) 환경 QR 분해(Decomposition) 기반 MIMO 시스템에서 적은 양의 피드백 정보를 이용하여 수신단의 복잡도를 낮추는 방법 및 장치에 관한 것이다.

MIMO 시스템은 송ㆍ수신기에 다수의 안테나를 사용하여 데이터 전송의 신뢰성을 높이거나 데이터 전송량을 증가시킬 수 있는 기술이다. 상기 MIMO 시스템은 개방형(Open-loop)과 폐회로 형으로 두 가지 형태로 구분되며, 여기서는 상기 폐회로 MIMO 시스템에 중점을 두고 설명하기로 한다. 상기 폐회로 환경하에서 시스템 성능을 높이기 위해 여러 송신전력 제어기법들이 제안되어 왔다. 예를 들면, 종래기술에서 기존의 의사역행렬(Pseudoinverse)을 이용함으로써, 순차 연속 간섭 제거(Ordered Successive Interference Cancellation: 이하 "OSIC"라 칭함) 기반 MIMO 시스템의 비트에러율(Bit Error Rate: 이하 "BER"라 칭함) 성능 향상을 보인 송신전력 제어기법이 있다. 또한, QR 분해 기반 MIMO 시스템의 성능향상을 위하여 송신단에서 적용할 수 있는 여러 선처리(Precoding) 기법들이 제안되어 오고 있다. 종래 선처리 기법으로 폐회로 MIMO 시스템에서 피드백 받은 채널행렬의 특이값 분해(Singular Value Decomposition: 이하 "SVD"라 칭함)을 통해 얻은 선처리 행렬을 송신신호에 곱한 후 전송하는 방식이 있다. 이와 달리, 개방형 MIMO 시스템에서 수신단의 복잡도 감소를 위하여 채널행렬의 QR 분해를 이용한 수신기 구조가 제안되어 오고 있다. 여기서, 상기 QR분해 전에 신호검출 순서를 바꾸는 재정렬 기법을 함께 고려하여 에러율을 낮출 수 있다.

하지만, 상기에 설명한 종래 기술들은 실제 MIMO 시스템에 적용시 각기 다른 문제점을 나타낸다. 상기 송신전력 제어기법은 송신전력 계산을 위하여 전체 채널 정보를 필요로 하기 때문에, 전체 채널 정보를 피드백하는 대신 수신단에서 송신전력을 계산 후에 계산된 송신전력을 피드백해주게 되어 송신전력 계산에 따른 수신 단 복잡도 증가의 단점을 가진다. 상기 선처리 기법은 선처리를 위한 채널행렬의 SVD로 인한 복잡도 증가 및 전체 채널행렬의 피드백에 따른 피드백 양의 증가로 인하여 실제 시스템에 적용하기에 부적합하다. 또한, 상기 SQR 분해를 이용한 신호검출 기법은 수신기에서 채널행렬과 수신신호의 재정렬과정으로 인한 수신단 복잡도 증가와 주어진 채널에 대한 제한적인 시스템 성능을 보이는 문제점을 갖는다.

도 1은 종래기술에 따른 SQR 분해 기반 다중안테나 시스템에서 피드백 정보에 따른 전력할당을 위한 송ㆍ수신기 동작 흐름도를 도시하고 있다.

상기 도 1을 참조하면, 먼저 송신기는 100 단계에서 수신기로부터 피드백 정보를 받아 수신전력이 일정하도록 전력을 할당한다.

이후, 송신기는 102 단계에서 수신기로부터의 신호를 수신하여 채널행렬을 구성한 후 상기 채널행렬을 정렬하여 QR 분해를 수행한다.

이후, 상기 송신기는 104 단계에서 SQR 분해 결과로부터 간섭제거를 수행하여 수신신호에서 송신신호를 검출한다.

이후, 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

상술한 바와 같이, 폐회로 시스템은 피드백을 이용한 수신단의 채널정보를 필요로 하는데, 이때 송신단은 주어진 채널정보에 기반하여 보다 효율적인 전송을 할 수 있다. 이러한 이점을 기반으로 폐회로 시스템은 개회로 시스템에 비해 좋은 성능을 나타내지만, 피드백 정보의 양 및 지연 문제가 발생한다.

따라서, 상기 종래 기술들의 문제점을 극복하기 위해 폐회로 QR 기반 MIMO 시스템에서 부분적인 채널정보를 이용하여 시스템의 성능을 향상시키는 한편, 수신단의 복잡도를 줄이기 위한 효율적인 전송방법 및 장치가 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 다중안테나 시스템에서 부분 피드백을 이용한 전송 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 QR 분해를 기반으로 하는 다중안테나 시스템에서 R 행렬의 대각 성분을 피드백하여 송신안테나 별 최적의 송신전력을 결정하여 전송하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 QR 분해를 기반으로 하는 다중안테나 시스템에서 채널의 변화 속도에 따른 피드백 빈도 조절을 이용한 효율적인 전송 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 QR 분해를 기반으로 하는 다중안테나 시스템에서 채널값에 따른 선택적인 피드백을 이용한 효율적인 전송 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 수신방법에 있어서, 채널행렬을 QR 분해하는 과정과, 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 송신방법에 있어서, QR 분해시 R 행렬의 대각성분을 피드백정보로 수신하는 과정과, 상기 R 행렬의 대각성분을 이용하여 송신전력을 할당하는 과정과, 상기 할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 수신방법에 있어서, 피드백 전송 횟수에 대한 정보를 송신기로부터 수신하는 과정과, 상기 피드백 전송 횟수에 따라, 채널행렬을 QR 분해하여 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 송신방법에 있어서, 피드백 전송 횟수를 계산하여 수신기로 전송하는 과정과, 상기 피드백 전송 횟수에 따라 수신기로부터 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백정보로 수신하는 과정과, 상기 R 행렬의 대각성분을 이용하여 송신전력을 할당하는 과정과, 상기 할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 수신방법에 있어서,수신전력이 일정한지를 판단하는 과정과, 상기 수신전력이 일정하지 않을 시, 채널행렬을 QR 분해하여 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 수신장치에 있어서, 채널행렬을 QR 분해하는 QR 분해기와, 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백하는 피드백 제공기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 7 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 송신장치에 있어서, QR 분해시 R 행렬의 대각성분을 피드백정보로 수신하는 피드백 확인기와, 상기 R 행렬의 대각성분을 이용하여 송신전력을 할당하는 전력할당기와, 상기 할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 RF 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 8 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 송신장치에 있어서, 피드백 전송 횟수를 계산하여 수신기로 전송하고, 상기 피드백 전송 횟수에 따라 수신기로부터 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백 정보로 수신하는 피드백 확인기와, 상기 R 행렬의 대각성분을 이용하여 송신전력을 할당하는 전력할당기와, 상기 할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 RF 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 9 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 부분 피드백 정보를 위한 수신장치에 있어서, 수신전력이 일정한지를 판단하는 MIMO 검출부와, 상기 수신전력이 일정하지 않을 시, 채널행렬을 QR 분해하여 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백하는 피드백 제공기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 10 견지에 따르면, 부분 피드백 정보를 이용한 송신전력을 할당하는 다중안테나 시스템에 있어서, 채널행렬을 QR 분해하여, 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백하는 수신기와, 상기 분해된 R 행렬의 대각성분을 피드백정보로 수신하여, 송신전력을 할당하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조와 함께 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 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명은 QR 분해를 기반으로 하는 다중안테나 시스템에서 R 행렬의 대각성분을 피드백하여 최적의 송신전력을 결정하여 시스템의 성능을 향상시키는 한편, 수신단의 복잡도를 줄이기 위한 전송하는 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.

하기 도 1 내지 하기 도 6의 설명하기 전에 발명의 동작 설명을 위해 신호모델을 설명하기로 한다.

송신 안테나의 수가 M 이고 수신 안테나의 수가 N일 때 송신신호 벡터와 수신신호 벡터는 하기 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.

여기서, 상기

는 수신신호 벡터로써

로 표현되고, 상기

는 송신신호로써

로 표현되고, 상기

는 잡음(Noise) 벡터로

으로 표현되고, 상기

는 채널행렬로써 하기 <수학식 2>와 같이 표현된다.

여기서, 상기

는 수신안테나 i와 송신안테나 j 사이 채널계수이고 M은 송신안테나 수이고, N은 수신안테나 수를 나타낸다.

수신기에서 상기 <수학식 1>의 수신신호를 검출하기 위해서 채널행렬(

)을 QR 분해를 수행한다. 그리고, 더욱 정확한 신호검출을 위한 재정렬과정은 에러 전파 효과를 줄임으로써 시스템의 성능을 높여주는 반면, 수신기의 복잡도를 증가시키게 되며 주어진 채널행렬에 따라 시스템의 성능을 제한하는 한계점을 가진다. 상기 QR 분해에 따른 수신신호는 하기 <수학식 3>과 같이 표현될 수 있다.

여기서, 상기

는 수신신호 벡터이고, 상기 Q는 유니터리(Unitary) 행렬이고 R은 상삼각(upper triangle) 행렬이고, 상기

는 송신신호 벡터. 상기

는 잡음 벡터이다. 여기서, 상기 <수학식 3>에 Q 행렬의 에르미트 행렬(Hermitian Matrix)을 곱하면 하기 <수학식 4>와 같은 형태의 수신신호를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 Q는 QR 분해시 유니터리 행렬이고, 상기

는 수신신호 벡터이고, 상기 R은 QR 분해시 상삼각 행렬이고, 상기

는 송신신호 벡터. 상기

는 잡음 벡터이다.

상기 QR 분해 기반 MIMO 시스템의 M, M-1, M-2번째 단계에서 비트 에러 확률은 충분히 높은 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio: 이하 "SNR"라 칭함) 가정하에 하기 <수학식 5>와 같이 근사화될 수 있다.

여기서, 상기

,

은 각각 M, M-1, M-2 번째 신호검출 과정에서의 비트에러 확률로써, 상기

은 M 번째 신호가 성공적으로 검출된 다음 M-1 번째 신호검출시 비트에러가 발생할 조건부 확률로 산출되고, 상기

은 M, M-1 번째 신호가 성공적으로 검출된 다음 M-2 번째 신호검출시 비트에러가 발생할 조건부 확률로 산출된다. 상기 <수학식 5>으로부터

는 k 번째 단계의 신호검출이 정확하게 이루어질 확률이고,

는 k 번째 단계의 신호검출에서 에러가 발생할 확률이라고 하면, 일반적인 k 번째 단계에서의 비트에러 확률은 하기 <수학식 6>으로 표현될 수 있다.

즉, 상기 <수학식 6>은 k 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률

은 M, M-1,...,k+1 번째 신호가 성공적으로 검출된 다음 k 번째 신호검출시 비트에러가 발생할 조건부 확률로 산출된다.

여기서, 기존의 순차 연속 간섭 제거(Ordered Successive Interference Cancellation: OSIC)를 이용한 신호검출기법과 달리 QR 분해 기반 MIMO 시스템에서는 이전의 신호검출 단계들에서 정확한 신호검출이 이루어지면 간섭의 영향이 완전히 없어지게 되므로 이때의 k 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률은 하기 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 상기

는 Q 함수이고, 상기

은 k 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값이고, 상기

은 QR 분해시 R 행렬의 k 번째 행 k 번째 열에 있는 값이다. 상기

는 잡음의 표준편차이다.

상기 <수학식 7>을 바탕으로 QR분해 기반 MIMO 시스템의 전체 비트에러 확률은 하기 <수학식 8>로 산출할 수 있다.

여기서, 상기

는 전체 비트에러 확률이고, 상기

는 첫 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률, 상기

은 두 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률,

은 M 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률이다.

QR 분해 기반 MIMO 시스템의 BER을 최소화시키기 위한 송신전력을 찾기 위해서, 라그랑지 승수(Lagrange Multiplier)를 이용한다. 이때, 송신기의 송신전력은 하기 <수학식 9>와 같은 조건을 만족해야 한다.

여기서, 상기 M은 송신 안테나 수이고, 상기 P_i는 i 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값이다. 즉, 상기 <수학식 9>는 송신전력 제한을 나타내는 식으로, 송신안테나가 총 M개가 있을시, 송신전력의 제한을 M으로 보면, 안테나당 평균 1의 송신전력를 가지고 있다고 가정할 시, M개의 송신안테나가 존재하므로 송신기에서 총 M의 송신전력으로 제한된다.

상기 <수학식 8>을 목적(objective)함수로 갖고, 상기 <수학식 9>를 제약( constraint) 함수로 갖는 비용(cost) 함수는 하기 <수학식 10>과 같다.

상기 <수학식 10>은 시스템의 비트에러 확률을 최소화하기 위한 송신전력을 구하기 위한 식으로써, 전력제약 조건식

을 만족하면서 상기 비트에러확률을 최소화하는 전력

를 구하는 것이다. 여기서,

와 같다. 이러한 비용함수의

를 만족하는 최적의 송신전력을 구하면 하기 <수학식 11>과 같다.

여기서, 상기

는 k 번째 송신안테나에 할당되는 송신전력이고, 상기

는 수신기에서 채널행렬을 QR 분해하였을 때 얻어지는 R 행렬의 k번째 행 k번째 열의 값이다. 총 송신안테나가 M개가 있기 때문에 R 행렬은 M x M의 크기를 갖고 할당해야 할 송신전력 값 또한 M개의 값을 갖는다. 한편, 물리적으로 R 행렬은 송신기가 수신기 사이 채널환경을 수학적으로 나타내주는 수치이므로 이에 대응하여 송신기에서 주어진 채널환경에 적절한 송신전력을 할당해 주어야 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. 상기

값은 R₁ _,1내지 R_M _,M값에 의존적이며 k는 1부터 M까지의 송신안테나 인덱스이다.

상술한 바와 같이, QR 분해 기반 MIMO 시스템에서 각 신호검출 단계별 수신신호의 전력이 동일하도록 송신전력 제어를 수행할 시, 시스템의 BER 성능이 최적화될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 피드백 정보에 따른 전력할당을 위한 송ㆍ수신기 블럭도를 도시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 송신기는 선처리기(200), 복수의 RF 처리부(202_1 내지 202_M), 피드백 확인부(204), 전력계산기(206), 전력할당기(208)를 포함하여 구성된다.

상기 선처리기(200)는 추정된 채널행렬 값을 참조하여 빔포임 가중치나 프리코딩 가중치를 계산하여, 입력 데이터와 곱하여 상기 RF 처리부(202_1 내지 202_M)로 출력한다. 즉, 상기 선처리부(200)는 입력 데이터를 프리코딩함으로써, 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference: ISI) 혹은 지향성의 빔을 방사함으로써 신호간섭을 최소화할 수 있다. 상기 RF 처리부(202)는 각각은 M개의 송신안테나들 각각에 대응되며, 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 해당 안테나를 통해 프리코딩된 신호를 무선채널로 전송한다. 이때, 상기 RF 처리부(202_1 내지 202_M)는 상기 전력 할당기(207)로부터의 최적의 송신전력으로 상기 신호를 전송한다. 상기 최적의 송신전력 값은 수신전력이 일정하도록 해준다. 상기 피드백 확인부(204)는 수신기로부터 피드백 정보(QR 분해시 R 행렬의 대각성분)를 수신하여 해당 R 행렬의 대 각성분을 상기 전력계산기(206)로 제공한다. 구현에 따라, 도플러 주파수와 전송신호 주기를 이용하여 피드백 전송 횟수를(240) 계산하여 수신기로 알려준다. 상기 전력 계산기(206)는 상기 피드백 확인부(204)로부터 R 행렬의 대각성분을 제공받아 라그랑지 승수(Lagrange Multiplier)를 이용하여 각 송신 안테나별로 최적의 송신전력을 계산하여 전력 할당기(208)로 출력한다. 상기 최적의 송신전력은 상기 <수학식 11>로 계산되며, R 행렬의 대각성분(230)과 송신안테나 수에 의해 결정된다. 상기 전력 할당기(208)는 상기 전력 계산기(206)로부터 산출된 최적의 송신전력 값을 복수의 RF 처리부(202_1 내지 202_M)들로 공급한다.

다음 수신기는 RF 처리부(201_1 내지 201_N), MIMO 검출기(210), 피드백 제공기(215)를 포함하여 구성된다. 상기 MIMO 검출기(210)는 QR 분해기(211), 신호 검출기(213)로 나누어진다.

상기 RF 처리부(201_1 내지 201_N)는 각각은 N개의 수신안테나들 각각에 대응되며, 해당 안테나를 통해 수신된 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 그리고, 상기 RF 처리부(202)는 채널추정을 통해 채널행렬을 구성하여 상기 MIMO 검출부(206)로 제공한다.

상기 MIMO 검출기(210)는 상기 QR 분해기(211)와 상기 신호 검출기(213)를 포함하여 상기 RF 처리부(201)로부터의 채널행렬을 QR 분해한 후 수신신호로부터 송신신호를 검출한다. 상기 QR 분해된 수신신호는 상기 <수학식 4>로 표현된다.

상기 QR 분해기(211)는 QR 분해 알고리즘에 따라 상기 채널행렬(H)을 Q 행렬 과 R 행렬로 분해하여 상기 신호 검출기(213)로 출력한다. 여기서, 상기 M×N 크기의 Q 행렬은 유니터리 행렬로써 나타나고, 상기 M×M 크기의 R 행렬은 상삼각형 행렬로 나타난다. 상기 신호 검출기(213)는 상기 QR 분해기(211)로부터의 QR 분해 결과를 참조하여 수신신호로부터 송신신호를 추정한다. 여기서, 상기 신호 검출부(206)는 제로포싱(Zero Forcing: ZF) 검출기법 또는 최소평균제곱에러(Minimum Mean Square Error: MMSE) 검출기법에 따라 수신신호벡터로부터 송신신호벡터를 추정할 수 있다. 상기 피드백 제공기(215)는 QR 분해기(211)로부터의 R 행렬의 대각성분을 제공받아 상기 송신기로부터 피드백 전송 횟수 정보에 따라 상기 송신기로 피드백해준다. 구현에 따라, 상기 피드백 제공기(215)는 수신전력이 일정한지를 판단하여, 수신전력이 일정할 경우 송신기로 피드백 정보를 전송하지 않고, 수신전력일 일정하지 않을 경우 송신기로 피드백 정보를 전송한다.

부분 피드백을 이용한 전력할당에 대해 상기 수신기와 상기 송신기의 동작 중심으로 설명하기로 한다. 먼저 수신기에서는 채널행렬을 QR 분해한 이후에, R 행렬의 대각성분들을 송신기로 피드백한다. 채널의 시변속도가 느리다는 가정하에 송신기는 피드백을 통해 현재의 채널상태와 근사한 채널정보를 갖게 된다. 이러한 채널정보에 기반하여 상기와 같은 전송기법을 이용하면, 순차적 신호검출시 모든 순서에 대해 동일한 BER 성능을 나타내어 신호검출 순서가 시스템 성능에 영향을 미치지 않는다. 즉, 에러 전파가 존재한다고 하더라도 그 영향이 신호검출 순서와 무관하게 되는 것이다. 따라서, 수신기에서의 수신신호벡터 및 채널행렬의 재정렬이 불필요하고 기존의 SQR 분해 기반 MIMO 시스템보다 수신기의 복잡도를 낮출 수 있다. 또한, SQR 분해 기반 MIMO 시스템이 주어진 채널행렬에 대해 제한적인 성능을 나타내는데 반하여 본 발명의 경우 주어진 채널에 최적화된 송신전력으로 전송함으로써, 기존기법에 비교하여 더욱 정확한 신호검출을 가능하게 한다.

하기 도 3 내지 하기 도 4에서는 본 발명에서 제안하는 시스템에서 피드백의 양을 줄이기 위한 추가적인 기술로써, 채널의 변화 속도에 따른 피드백 빈도 조절 기법과 채널 값에 따른 선택적인 피드백 기법을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널변화 속도에 따른 피드백 빈도조절을 이용한 전력할당을 위한 송신 동작 흐름도를 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 송신기는 300 단계에서 도플러 주파수와 전송신호 주기를 이용하여 피드백 전송횟수(FR)를 결정한다. 즉, 상기 피드백 횟수는 최대 도플러 주파수

와 전송신호의 주기

의 곱으로 정의되며, 구현에 따라 수신기에 의해 산출되어 송신기가 수신할 수도 있다. 이러한 가변적인 피드백 빈도의 적용으로 채널의 변화속도에 따라 시스템의 성능은 유지하는 한편 피드백에 필요한 노력을 줄일 수 있다.

이후, 상기 송신기는 302 단계에서 수신기로부터 QR 분해시 상삼각행렬(R 행렬)의 대각성분을 피드백 정보로 수신한다.

이후, 상기 송신기는 304 단계에서 라그랑지 승수를 이용하여 최적의 송신전력을 산출한다. 이러한 송신전력 제어는 신호검출시 수신신호의 전력을 동일하게 하여, BER 성능을 최적화시킬 수 있다.

이후, 상기 송신기는 306 단계에서 산출된 최적의 송신전력에 따라 전력을 할당하여 데이터를 전송한다.

이후, 상기 송신기는 308 단계에서 피드백 전송 횟수에 따라 상기 302 단계 내지 306 단계를 반복수행하여 송신전력 산출하여 할당한다.

이후, 상기 송신기는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

도 4는 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널변화 속도에 따른 피드백 빈도조절을 이용한 피드백 정보를 전송하기 위한 수신 동작 흐름도를 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 수신기는 401 단계에서 다중 수신안테나를 신호를 수신하여 채널행렬을 구성한 후 상기 채널행렬을 QR 분해를 수행하여 Q 행렬과 R 행렬로 분해한다.

이후, 상기 수신기는 403 단계에서 QR 분해 결과로부터 간섭제거 등을 수행하여 수신신호에서 송신신호를 검출한다.

이후, 상기 수신기는 405 단계에서 피드백 전송 횟수만큼 피드백 정보를 전송하였는지 판단하여, 피드백 전송 횟수만큼 피드백 정보를 전송하였으면 상기 401 단계 내지 403 단계를 반복수행한다. 구현에 따라 피드백 정보를 횟수에 따라 피드백 정보 전송 완료 후, 다른 동작을 수행할 수도 있다.

만약, 피드백 전송 횟수만큼 피드백 정보가 전송되지 않았으면, 상기 수신기 는 상기 407 단계로 진행하여, 피드백 정보인 R 행렬의 대각성분을 독출하여 송신기로 피드백한다. 여기서, 상기 R 행렬의 대각성분은 6비트 매핑을 통한 CQI(Channel Quality Indicator) 정보 형태로 전송된다. 하기 표 1은 CQI 정보의 매핑은 피드백 정보인 R 행렬의 대각성분 또는 송신안테나별 송신전력이 모두 양수이면 일정범위 내에 분포한다는 확률ㆍ통계적 특성에 기반한 매핑 테이블이다.

채널(R) 또는 전력 값	CQI 매핑	채널(R) 또는 전력 값	CQI 매핑
0.0~0.1	000000	3.1~3.2	100000
0.1~0.2	000001	3.2~3.3	100001
0.2~0.3	000010	3.3~3.4	100010
0.3~0.4	000011	3.4~3.5	100011
0.4~0.5	000100	3.5~3.6	100100
0.5~0.6	000101	3.6~3.7	100101
0.6~0.7	000110	3.7~3.8	100110
0.7~0.8	000111	3.8~3.9	100111
0.8~0.9	001000	3.9~4.0	101000
0.9~1.0	001001	4.0~4.1	101001
1.0~1.1	001010	4.1~4.2	101010
1.1~1.2	001011	4.2~4.3	101011
1.2~1.3	001100	4.3~4.4	101100
1.3~1.4	001101	4.4~4.5	101101
1.4~1.5	001110	4.5~4.6	101110
1.5~1.6	001111	4.6~4.7	101111
1.6~1.7	010000	4.7~4.8	110000
1.7~1.8	010001	4.8~4.9	110001
1.8~1.9	010010	4.9~5.0	110010
1.9~2.0	010011	5.0~5.1	110011
2.0~2.1	010100	5.1~5.2	110100
2.1~2.2	010101	5.2~5.3	110101
2.2~2.3	010110	5.3~5.4	110110
2.3~2.4	010111	5.4~5.5	110111
2.4~2.5	011000	5.5~5.6	111000
2.5~2.6	011001	5.6~5.7	111001
2.6~2.7	011010	5.7~5.8	111010
2.7~2.8	011011	5.8~5.9	111011
2.8~2.9	011100	5.9~6.0	111100
2.9~3.0	011101	6.0~6.1	111101
3.0~3.1	011110	6.1~6.2	111110
3.1~3.2	011111	6.2~	111111

이후, 상기 수신기는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

도 5는 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널 값에 따른 선택적 피드백 정보를 전송하기 위한 수신 동작 흐름도를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면, 수신기는 500 단계에서 다중 수신안테나를 신호를 수신하여 채널행렬을 구성한 후 상기 채널행렬을 QR 분해를 수행하여 Q 행렬과 R 행렬로 분해한다.

이후, 상기 수신기는 502 단계에서 QR 분해 결과로부터 간섭제거 등을 수행하여 수신신호에서 송신신호를 검출한다.

이후, 상기 수신기는 504 단계에서 수신안테나별로 수신전력이 일정한지를 판단하여, 수신전력이 일정할 시 피드백 정보를 전송하지 않고 상기 500 단계 내지 상기 502 단계를 반복수행한다. 여기서, 상기 수신전력이 일정한지를 판단하는 기준은 M, M-1 번째 R 행렬의 대각성분의 차가 기설정된 임계값보다 크면 수신전력이 일정하지 않는 경우이고, 상기 임계값보다 작거나 같으면 수신전력이 일정한 경우다.

만약, 수신전력이 일정하지 않을 시, 상기 수신기는 506 단계로 진행하여 피드백 정보인 R 행렬의 대각성분을 독출하여 송신기로 피드백한다.

이후, 상기 수신기는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

도 6은 본 발명의 실시 따른 다중안테나 시스템에서 채널 값에 따른 선택적 피드백 정보를 전송하기 위한 송신 동작 흐름도를 도시하고 있다.

상기 도 6을 참조하면, 먼저 송신기는 600 단계에서 수신안테나별 수신전력이 일정하지를 판단하여, 603 단계에서 수신전력이 일정할 시 피드백 정보 없이 전송전력을 할당한다.

만약, 수신전력이 일정하지 않을 시, 상기 수신기는 605 단계로 진행하여 수신기로부터 QR 분해시 상삼각행렬(R 행렬)의 대각성분을 피드백 정보로 수신한다.

이후, 상기 송신기는 607 단계에서 라그랑지 승수를 이용하여 최적의 송신전력을 산출하여 할당한다.

이후, 상기 송신기는 609 단계로 진행하여 할당된 전송전력으로 데이터를 전송한다.

이후, 상기 송신기는 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

상기 도 5 내지 상기 도 6은 채널 값에 따른 선택적인 피드백 기법으로써, 제안하는 시스템의 목적이 신호검출 단계별 수신신호의 전력을 동일화하는 것이므로 만약 현재 채널이 각 신호검출 단계별로 거의 동일한 수신신호전력을 제공한다면 송신안테나 별 같은 송신전력으로 전송하더라도 제안하는 기법과 유사한 시스템 성능을 얻을 수 있다. 이에 기반하여 수신단에서 측정한 채널정보가 일정한 기준을 만족하면 피드백을 하는 대신 동일한 전력으로 전송함으로써 피드백에 대한 노력을 줄일 수 있다.

하기 도 6 내지 하기 도 14는 모의실험에 따른 성능 그래프를 도시하고 있다. 상기 모의실험을 위한 환경 파라미터는 하기 <표 2>에 나타내고 있다.

먼저, 하기 도 7 내지 하기 도 10은 기존 시스템과 본 발명의 시스템 성능을 비교한 그래프이다. 상기 도 7은 ZF 검출기법 기반에서 QR 분해, SQR 분해, 본 발명의 알고리즘을 이용하였을 때의 BER 그래프이다(V-BLAST, QPSK, 4Tx, 4Rx, ZF 검출, 레일레이 페이딩 채널을 사용함). 상기 도 8은 MMSE 검출기법 기반에서 QR 분해, SQR 분해, 본 발명의 알고리즘을 이용하였을 때의 BER 그래프이다(V-BLAST, QPSK, 4Tx, 4Rx, MMSE 검출, 레일레이 페이딩 채널을 사용함). 상기 도 9는 ZF 검출기법 기반에서 QR 분해, SQR 분해, 본 발명의 알고리즘을 이용하였을 때의 BER 그래프이다(V-BLAST, QPSK, 8Tx, 8Rx, ZF 검출, 레일레이 페이딩 채널을 사용함). 상기 도 10은 MMSE 검출기법 기반에서 QR 분해, SQR 분해, 본 발명의 알고리즘을 이용하였을 때의 BER 그래프이다(V-BLAST, QPSK, 8Tx, 8Rx, MMSE 검출, 레일레이 페이딩 채널을 사용함).

결과를 보면, 제안 알고리즘은 기존의 SQR 분해 기반 시스템 대비 BER 0.1% 구간에서 평균 약 3dB의 이득이 있음을 확인할 수 있다. 특히, 송ㆍ수신 안테나의 수가 8인 ZF 검출 환경에서는 약 5dB의 이득을 확인할 수 있으며, MMSE 검출 환경에서는 송ㆍ수신 안테나 수와 상관없이 다이버시티 차수(diversity order)가 증가함을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명은 기존 SQR 분해 기반 MIMO 시스템에서 수신단의 수신신호 및 채널행렬 재정렬과정을 제거함으로써, 수신단 복잡도 또한 줄일 수 있다.

다음 도 11은 CQI 정보 및 송신전력 제어기법에 따른 BER 성능 그래프를 도시하고 있다. 상기 도 11의 결과를 보면 R 행렬을 피드백하여 송신기에서 송신전력을 계산하여 할당하는 기법과 수신기에서 송신전력을 계산한 후 계산된 송신전력을 송신기로 피드백하여 전력을 할당하는 기법은 CQI 매핑을 이용한 성능검증결과, 비슷한 성능을 나타냄을 확인할 수 있다. 이때, V-BLAST, QPSK, 4Tx, 4Rx, ZF 검출, 레일레이 페이딩 채널을 사용하였다.

상기 도 12는 채널변화에 대비 피드백 빈도에 따른 BER 성능 그래프를 도시하였고, 상기 도 13은 선택적 피드백에 따른 BER 성능 그래프를 도시하고 있다. 그리고, 상기 도 14는 선택적 피드백에 따른 피드백 양을 비교한 그래프를 도시하고 있다. 이때, V-BLAST, QPSK, 4Tx, 4Rx, ZF 검출, 레일레이 페이딩 채널을 사용하였다.

성능 결과를 보면 채널 변화에 따른 피드백 빈도수 조절 기법을 이용하여 정규화된 도플러 주파수 당 피드백 빈도를 100 이상만 유지하면 채널변화 속도에 따라 비슷한 시스템 성능을 유지하면서 피드백 양을 줄일 수 있다. 또한, 채널정보에 기반한 선택적 피드백 기법을 이용하면, 근사한 시스템 성능을 유지하면서 피드백 양의 약 20%를 감소시킬 수 있다. 약 1dB의 시스템 성능저하를 감수한다면 피드백의 양을 약 45% 정도 줄일 수 있다. 따라서 본 발명은 폐회로 QR 분해 기반 MIMO 시스템 및 여러 응용 시스템에 적용이 가능하다.

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

상술한 바와 같이, QR 분해 기반 다중안테나 시스템에서 피드백된 R 행렬의 대각성분을 이용하여 송신전력을 할당함으로써, 수신단 복잡도를 줄이는 동시에 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 즉, 수신단의 복잡도 감소 및 시스템 성능향상을 통하여 QR 분해 기반 MIMO 시스템의 현실적 구현가능성을 높일 수 있다.

Claims

다중 안테나 시스템에서 수신단의 동작 방법에 있어서,

채널행렬을 QR 분해함으로써 Q 행렬 및 R 행렬을 결정하는 과정과,

상기 R 행렬의 대각 성분들을 송신단으로 피드백하는 과정을 포함하고,

상기 R 행렬의 대각 성분들은, 상기 송신단에서의 송신 전력 할당에 사용되며,

상기 송신 전력은, 상기 R 행렬의 대각 성분들의 역수의 합 및 상기 송신단의 송신 안테나 개수에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 R 행렬의 대각 성분들은 소정의 비트로 매핑된 CQI(Channel Quality Indicator) 정보로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 QR 분해시 Q 행렬은 유니터리(Unitary) 행렬로 R 행렬은 상삼각(Upper Triangular) 행렬로 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
다중 안테나 시스템에서 송신단의 동작 방법에 있어서,

QR 분해시 R 행렬의 대각 성분을 피드백정보로 수신하는 과정과,

상기 R 행렬의 대각 성분의 역수의 합과 송신안테나 개수를 이용하여 송신전력을 할당하는 과정과,

할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4항에 있어서,

상기 R 행렬의 대각 성분을 이용한 송신전력의 할당은 라그랑지 승수(Lagrange Multiplier) 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 라그랑지 승수 방법을 이용한 송신전력은 하기 <수학식 12>로 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 k 번째 송신안테나에 할당되는 송신전력이고, 상기
는 수신기에서 채널행렬을 QR 분해하였을 때 얻어지는 R 행렬의 k번째 행 k번째 열의 값이고, 상기 M은 송신안테나의 인덱스임.
제 5항에 있어서,

상기 라그랑지 승수 방법에서 목적함수(objective fuction)는 시스템 전체 비트에러 확률(
)함수로써, 제약함수(Constraint Fuction)는 송신전력 제약하는 함수로써 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7항에 있어서,

상기 목적함수와 상기 제약함수는 하기 <수학식 13>와 하기 <수학식 14>으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 전체 비트에러 확률이고, 상기
는 첫 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률, 상기
은 두 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률,
은 M 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률이고, 상기
는 함수임.

여기서, 상기 M은 송신 안테나 수이고, 상기 P_i는 i 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값임.
제 7항에 있어서,

상기 목적함수와 상기 제약함수로 갖는 비용(cost)함수는 하기 <수학식 15>로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기
는 Q 함수이고, 상기
은 k 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값이고, 상기
은 QR 분해시 R 행렬의 k 번째 행 k 번째 열에 있는 값이고, 상기 M은 송신 안테나 수이고, 상기 P_i는 i 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값임.
다중 안테나 시스템에서 수신단의 동작 방법에 있어서,

피드백 전송 횟수에 대한 정보를 송신기로부터 수신하는 과정과,

상기 피드백 전송 횟수에 따라, 채널행렬을 QR 분해하여 Q 행렬 및 R 행렬을 결정하는 과정과,

상기 R 행렬의 대각 성분들을 송신단으로 피드백하는 과정을 포함하고,

상기 R 행렬의 대각 성분들은, 상기 송신단에서의 송신 전력 할당에 사용되며,

상기 송신 전력은, 상기 R 행렬의 대각 성분들의 역수의 합 및 상기 송신단의 송신 안테나 개수에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
다중안테나 시스템에서 송신단의 동작 방법에 있어서,

피드백 전송 횟수를 계산하여 수신기로 전송하는 과정과,

상기 피드백 전송 횟수에 따라 수신기로부터 분해된 R 행렬의 대각 성분을 피드백정보로 수신하는 과정과,

상기 R 행렬의 대각 성분의 역수의 합과 송신안테나 개수를 이용하여 송신전력을 할당하는 과정과,

할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서,

상기 피드백 전송 횟수는 정규화된 도플러 주파수와 전송신호의 주기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
다중안테나 시스템에서 수신단의 동작 방법에 있어서,

수신전력이 일정한지를 판단하는 과정과,

상기 수신전력이 일정하지 않을 시, 채널행렬을 QR 분해함으로써 Q 행렬 및 R 행렬을 결정하는 과정과,

상기 R 행렬의 대각 성분을 피드백하는 과정을 포함하고,

상기 R 행렬의 대각 성분들은, 송신단에서의 송신 전력 할당에 사용되며,

상기 송신 전력은, 상기 R 행렬의 대각 성분들의 역수의 합 및 상기 송신단의 송신 안테나 개수에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13항에 있어서,

상기 수신전력이 일정할 시, 피드백 정보를 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13항에 있어서,

수신전력이 일정한지를 판단하는 기준은 R 행렬의 M 번째 성분과, M-1 번째 성분의 차와 기설정된 임계값의 크기를 비교하는 것을 특징으로 하는 방법.
다중 안테나 시스템에서 수신장치에 있어서,

채널행렬을 QR 분해함으로써 Q 행렬 및 R 행렬을 결정하는 QR 분해기와,

상기 R 행렬의 대각 성분들을 송신 장치로 피드백하는 피드백 제공기를 포함하고,

상기 R 행렬의 대각 성분들은, 상기 송신 장치에서의 송신 전력 할당에 사용되며,

상기 송신 전력은, 상기 R 행렬의 대각 성분들의 역수의 합 및 상기 송신 장치의 송신 안테나 개수에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 16항에 있어서,

상기 R 행렬의 대각 성분들은 소정의 비트로 매핑된 CQI(Channel Quality Indicator) 정보로 전송되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 16항에 있어서,

상기 QR 분해시 Q 행렬은 유니터리(Unitary) 행렬로 R 행렬은 상삼각(Upper Triangular) 행렬로 나타나는 것을 특징으로 하는 장치.
다중 안테나 시스템에서 송신 장치에 있어서,

QR 분해시 R 행렬의 대각 성분을 피드백정보로 수신하는 피드백 확인기와,

상기 R 행렬의 대각 성분의 역수의 합과 송신 안테나 개수를 이용하여 송신전력을 할당하는 전력할당기와,

할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 RF 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 19항에 있어서,

상기 R 행렬의 대각 성분을 이용하여 송신전력을 할당은 라그랑지 승수(Lagrange Multiplier) 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 20항에 있어서,

상기 라그랑지 승수 방법에서 목적함수(objective fuction)는 시스템 전체 비트에러 확률(
)함수로써, 제약함수(Constraint Fuction)는 송신전력 제약으로써 나타나는 것을 특징으로 하는 장치.
제 20항에 있어서,

상기 라그랑지 승수 방법을 이용한 송신전력은 하기 <수학식 16>로 산출되는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 k 번째 송신안테나에 할당되는 송신전력이고, 상기
는 수신기에서 채널행렬을 QR 분해하였을 때 얻어지는 R 행렬의 k번째 행 k번째 열의 값이고, 상기 M은 송신안테나의 인덱스임.
제 21항에 있어서,

상기 목적함수와 상기 제약함수는 하기 <수학식 17>와 하기 <수학식 18>으로 표현되는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 전체 비트에러 확률이고, 상기
는 첫 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률, 상기
은 두 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률,
은 M 번째 신호검출 단계에서의 비트에러 확률이고, 상기
는 함수임.

여기서, 상기 M은 송신 안테나 수이고, 상기 P_i는 i 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값임.
제 23항에 있어서,

상기 목적함수와 상기 제약함수로 갖는 비용(cost)함수는 하기 <수학식 19>로 표현되는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기
는 Q 함수이고, 상기
은 k 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값이고, 상기
은 QR 분해시 R 행렬의 k 번째 행 k 번째 열에 있는 값이고, 상기 M은 송신 안테나 수이고, 상기 P_i는 i 번째 송신신호에 할당된 송신전력 값임.
다중안테나 시스템에서 수신장치에 있어서,

피드백 전송 횟수에 대한 정보를 송신기로부터 수신하는 RF 처리부와,

상기 피드백 전송 횟수에 따라, 채널행렬을 QR 분해함으로써 Q 행렬 및 R 행렬을 결정하여, 상기 R 행렬의 대각 성분들을 송신 장치로 피드백하는 피드백 제공기를 포함하고,

상기 R 행렬의 대각 성분들은, 상기 송신 장치에서의 송신 전력 할당에 사용되며, 상기 송신 전력은, 상기 R 행렬의 대각 성분들의 역수의 합 및 상기 송신 장치의 송신 안테나 개수에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
다중안테나 시스템에서 송신장치에 있어서,

피드백 전송 횟수를 계산하여 수신기로 전송하고, 상기 피드백 전송 횟수에 따라 수신기로부터 분해된 R 행렬의 대각 성분들을 피드백 정보로 수신하는 피드백 확인기와,

상기 R 행렬의 대각 성분의 역수의 합과 송신 안테나 개수를 이용하여 송신전력을 할당하는 전력할당기와,

할당된 송신전력으로 데이터를 전송하는 RF 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 26항에 있어서,

상기 피드백 전송 횟수는 정규화된 도플러 주파수와 전송신호의 주기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
다중안테나 시스템에서 수신장치에 있어서,

수신 전력이 일정한지를 판단하는 MIMO 검출부와,

상기 수신 전력이 일정하지 않을 시, 채널행렬을 QR 분해함으로써 Q 행렬 및R 행렬을 결정하고, 상기 R 행렬의 대각 성분들을 피드백하는 피드백 제공기를 포함하고,

상기 R 행렬의 대각 성분들은, 송신 장치에서의 송신 전력 할당에 사용되며, 상기 송신 전력은, 상기 R 행렬의 대각 성분들의 역수의 합 및 상기 송신 장치의 송신 안테나 개수에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 28항에 있어서,

상기 수신전력이 일정할 시, 피드백 정보를 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
제 28항에 있어서,

수신전력이 일정한지를 판단하는 기준은 R 행렬의 M 번째 성분과, M-1 번째 성분의 차와 기설정된 임계값의 크기를 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
송신 전력을 할당하는 다중안테나 시스템에 있어서,

채널행렬을 QR 분해하여, 상기 R 행렬의 대각 성분을 피드백하는 수신기와,

상기 R 행렬의 대각 성분을 피드백정보로 수신하여, 송신 전력을 할당하는 송신기를 포함하고,

상기 전력할당은, 피드백정보로 수신된 상기 R 행렬들의 역수의 합 및 상기 송신기의 송신 안테나 개수에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 시스템.