KR101676456B1 - 적응형 간섭 제어 수신기, 신호 복조 방법 및 그를 도입한 무선 통신 시스템 - Google Patents

적응형 간섭 제어 수신기, 신호 복조 방법 및 그를 도입한 무선 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수신기, 그의 신호 복조 방법, 그리고 그를 도입한 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는, 채널을 추정하는 채널 추정부; 및 상기 채널의 상태에 따라 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하기 위한 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

적응형 간섭 제어 수신기, 신호 복조 방법 및 그를 도입한 무선 통신 시스템{ADAPTIVE INTERFERENCE CONTROLLING RECEIVER, SIGNAL DEMODULATING METHOD AND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM EMPLOYING THE SAME}
본 발명은 수신기, 그의 신호 복조 방법, 그리고 그를 도입한 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
최근 무선 통신 분야에서 다수의 안테나들을 이용하여 다수의 사용자들에게 동시에 데이터를 전송하는 다중 사용자 다중 입출력 시스템(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output, MU-MIMO)이 연구되어 제품에 적용되고 있다. IEEE 802.11ac 표준은 이 MU-MIMO 기술을 적용하여 높은 처리량을 달성하는 무선 통신 시스템을 정의한다. 많은 제품들이 IEEE 802.11ac 표준을 지원하도록 개발되고 출시되었으나, 대부분의 제품들은 수신기의 불충분한 성능 때문에 표준에서 제시하는 최대 데이터 전송률을 얻지 못하고 있다.
구체적으로, MU-MIMO 시스템에서는 다수의 사용자 단말들이 송신기와 동시에 데이터를 주고 받으므로, 어느 한 수신기에 있어서 다른 수신기로 전송될 신호가 간섭으로 작용해 해당 수신기의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
특히, 다운링크에서 송신기는 프리코딩(precoding)을 수행하여 간섭 제거를 시도하나, 수신기는 여전히 간섭 신호에 의한 수신 성능의 저하를 겪고 있다. 이에, 수신기에 적용하여 낮은 연산 복잡도로 우수한 성능을 얻을 수 있는 간섭 제어 기법이 요구된다.
본 발명의 실시예는 낮은 연산 복잡도로 우수한 수신 성능을 얻을 수 있는 수신기, 신호 복조 방법 및 무선 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는, 목표 신호에 관한 목표 채널 및 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정하는 채널 추정부; 상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬을 이용하여, 수신 신호로부터 상기 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 제어부; 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 상기 수신 신호에 대응하는 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 공분산 행렬을 곱하는 간섭 필터부; 및 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하거나, 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는: 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬의 놈(norm) 비율을 계산하고, 상기 놈 비율에 따라 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택할 수 있다.
상기 제어부는:
Figure 112015039978040-pat00001
에 따라 놈 비율 δ를 계산하며, 여기서 HD 및 HI는 각각 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬일 수 있다.
상기 제어부는: 상기 놈 비율이 기 설정된 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택하고, 상기 놈 비율이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택할 수 있다.
상기 제 1 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 간섭 필터부는 상기 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 상기 공분산 행렬을 곱하고, 상기 검출부는 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 유클리디안(Euclidean) 거리를 계산할 수 있다.
상기 공분산 행렬은 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 계산될 수 있다.
상기 공분산 행렬은
Figure 112015039978040-pat00002
에 따라 계산되며, 여기서 R은 상기 공분산 행렬이고, HI는 상기 간섭 채널 행렬이고, σ2은 상기 수신 신호에 부가된 잡음 신호의 잡음 분산(noise variance)이고, I는 단위 행렬일 수 있다.
상기 검출부는:
Figure 112015039978040-pat00003
에 따라 상기 유클리디안 거리를 계산하며, 여기서 yi는 상기 수신 신호 벡터이고, HD는 상기 목표 채널 행렬이고, xD는 상기 송신 신호에 대응하는 송신 신호 벡터일 수 있다.
상기 제 2 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 간섭 필터부는 상기 공분산 행렬의 곱셈을 건너뛰고, 상기 검출부는 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 유클리디안 거리를 계산할 수 있다.
상기 검출부는:
Figure 112015039978040-pat00004
에 따라 상기 유클리디안 거리를 계산하며, 여기서 yi는 상기 수신 신호 벡터이고, HD 및 HI는 각각 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬이고, xD 및 xI는 각각 상기 송신 신호에 대응하는 송신 신호 벡터 및 상기 간섭 신호에 대응하는 간섭 신호 벡터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는, 채널을 추정하는 채널 추정부; 및 상기 채널의 상태에 따라 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하기 위한 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 복조 방법은 수신기가 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하여 신호를 복조하는 방법으로서, 목표 신호에 관한 목표 채널 및 상기 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정하는 단계; 상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬을 이용하여, 상기 수신 신호로부터 상기 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 단계; 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 상기 수신 신호에 대응하는 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 공분산 행렬을 곱하는 단계; 및 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하거나, 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 단계는: 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬의 놈 비율을 계산하는 단계; 및 상기 놈 비율에 따라 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 놈 비율을 계산하는 단계는:
Figure 112015039978040-pat00005
에 따라 놈 비율 δ를 계산하는 단계를 포함하며, 여기서 HD 및 HI는 각각 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬일 수 있다.
상기 놈 비율에 따라 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택하는 단계는: 상기 놈 비율이 기 설정된 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택하는 단계; 및 상기 놈 비율이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제 1 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 공분산 행렬을 곱하는 단계는: 상기 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 상기 공분산 행렬을 곱하는 단계를 포함하고, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 송신 신호를 검출하는 단계는: 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 유클리디안 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 공분산 행렬을 곱하는 단계는: 상기 공분산 행렬의 곱셈을 건너뛰는 단계를 포함하고, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 송신 신호를 검출하는 단계는: 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 유클리디안 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 신호 복조 방법은 수신기에서 실행될 수 있도록 프로그램으로 구현되어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 신호 복조 방법은 컴퓨터와 결합되어 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 송신기와 다수의 수신기들이 동시에 신호를 주고 받는 무선 통신 시스템으로서, 송신할 데이터에 따라 신호를 변조하여 상기 수신기들에 송신하는 송신기; 및 상기 송신기로부터 신호를 수신하고 복조하여 데이터를 획득하는 다수의 수신기들을 포함하되, 상기 수신기들 중 일부 또는 전부는: 목표 신호에 관한 목표 채널 및 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정하는 채널 추정부; 상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬을 이용하여, 수신 신호로부터 상기 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 제어부; 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 상기 수신 신호에 대응하는 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 공분산 행렬을 곱하는 간섭 필터부; 및 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하거나, 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낮은 연산 복잡도로 우수한 수신 성능을 발휘하는 수신기를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 예시적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 복조 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 복조 방법을 보다 구체적으로 나타내는 예시적인 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 송신기와 수신기 간의 채널 상태에 따라 적응적으로 최적의 간섭 제거 알고리즘을 결정하고, 그에 따라 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하는 기법을 제공한다.
본 발명의 실시예는, 상기 채널 상태가 양호한 경우 성능은 다소 낮아도 연산 복잡도가 낮은 간섭 제거 알고리즘을 적용하고, 상기 채널 상태가 열악한 경우에는 연산 복잡도는 높지만 성능이 우수한 간섭 제거 알고리즘을 적용한다.
그 결과, 본 발명의 실시예에 따르면, 비교적 낮은 연산 복잡도로 최적에 가까운 수신 성능을 얻을 수 있다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)의 개략도이다.
본 발명의 실시예가 적용되는 무선 통신 시스템(10)은 송신기(100)와 다수의 수신기들(2001 내지 200K)이 신호를 주고 받는 다중 사용자 시스템이다. 특히, 상기 송신기(100)로부터 상기 수신기들(2001 내지 200K)로 데이터가 전송되는 다운링크 통신에서는 상기 송신기(100)가 상기 수신기들(2001 내지 200K)에 동시에 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 송신기(100)는 NT 개의 안테나를 가질 수 있으며, 각각의 수신기는 NR 개의 안테나를 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, NT 및 NR이 모두 복수인 경우, 상기 무선 통신 시스템(10)은 MU-MIMO 시스템이 된다.
그러나, 후술하는 본 발명의 실시예는 다중 사용자 환경에서 타 사용자 단말로 송신되는 신호가 해당 사용자 단말에서 간섭 신호로 작용하는 간섭 문제를 해결하기 위한 것이므로, NT와 NR 중 어느 하나가 1인 경우에도 적용될 수 있으며, 수신기의 개수 K가 2 이상인 한 NT와 NR 둘 모두가 1인 경우에도 적용될 수 있을 것이다.
상기 송신기(100)는 송신할 데이터에 따라 신호를 변조하여 수신기들(2001 내지 200K)에 송신할 수 있다. 상기 수신기들(2001 내지 200K)은 송신기(100)로부터 신호를 수신하고 복조하여 데이터를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수신기들(2001 내지 200K) 중 일부 또는 전부는 송신기(100)와 수신기 간의 채널 상태에 따라 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하기 위한 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택하여 실행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기(200)의 예시적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 수신기(200)는 채널 추정부(210), 제어부(220), 간섭 필터부(230) 및 검출부(240)를 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템(10)에서 수신기(200)가 수신하는 수신 신호는 목표 신호(desired signal), 간섭 신호(interference signal) 그리고 잡음 신호(noise signal)의 합으로 모델링할 수 있다. 만약 도 1에 도시된 바와 같이, 수신기(200)의 안테나 수가 NR인 경우, 상기 수신 신호는 NR × 1의 수신 신호 벡터 yi로 나타낼 수 있다. 이 수신 신호 벡터 yi는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112015039978040-pat00006
여기서, HD는 목표 신호에 관한 유효 채널(effective channel), 즉 목표 채널을 나타내는 행렬이고, HI는 간섭 신호에 관한 유효 채널, 즉 간섭 채널을 나타내는 행렬이고, xD는 송신 신호를 나타내는 NT × 1의 송신 신호 벡터이다.
상기 채널 추정부(210)는 송신기(100)와 수신기(200) 간의 채널 상태를 추정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 채널 추정부(210)는 목표 신호에 관한 목표 채널 및 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정할 수 있다.
상기 채널 추정부(210)에 의해 추정된 채널에 관한 정보는 행렬로 표현될 수 있다. 만약 도 1에 도시된 바와 같이, 송신기(100)의 안테나 수가 NT이고 수신기(200)의 안테나 수가 NR인 경우, 목표 채널 행렬 및 간섭 채널 행렬은 NR × NT의 행렬일 수 있다.
상기 제어부(220)는 상기 추정된 채널 상태에 따라 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부(220)는 상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬 HD 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬 HI을 이용하여 간섭 제거 알고리즘을 결정할 수 있다.
그리고, 상기 간섭 필터부(230)는 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 수신 신호 벡터 yi 및 목표 채널 행렬 HD에 공분산 행렬(covariance matrix) R을 곱할 수 있다.
또한, 상기 검출부(240)는 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호 xD를 검출하거나, 또는 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 송신 신호 xD를 검출할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(220)는 상기 목표 채널 행렬 HD 및 상기 간섭 채널 행렬 HI의 놈(norm) 비율을 계산하고, 상기 놈 비율에 따라 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택할 수 있다. 상기 놈 비율 δ는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112015039978040-pat00007
그러고 나서, 상기 제어부(220)는, 상기 놈 비율 δ가 기 설정된 임계값 θ보다 크거나 같은 경우(δ ≥ θ), 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택하고; 상기 놈 비율 δ가 상기 임계값 θ보다 작은 경우(δ < θ), 상기 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택할 수 있다.
만약 상기 제어부(220)가 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택한 경우, 상기 간섭 필터부(230)는 수신 신호 벡터 yi 및 목표 채널 행렬 HD에 공분산 행렬 R을 곱할 수 있다. 상기 공분산 행렬 R은 간섭 채널 행렬 HI를 이용하여 계산된다. 일 실시예에 따르면, 상기 공분산 행렬 R은 상기 간섭 필터부(230)에 의해 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112015039978040-pat00008
여기서, σ2은 잡음 신호 ni의 잡음 분산(noise variance)이고, I는 단위 행렬이다.
그러고 나서, 상기 검출부(240)는 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 유클리디안(Euclidean) 거리를 계산함으로써 송신 신호 xD를 검출할 수 있다. 이 때, 상기 유클리디안 거리는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112015039978040-pat00009
이와 같이, 상기 제 1 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 검출부(240)는 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 R-1/2yi 및 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬 R-1/2HD를 이용하여 송신 신호 xD를 검출할 수 있다.
위 수학식 4는 미지수가 xD 하나이므로 연산 복잡도가 낮다는 장점이 있다. 본 발명의 실시예는 송신기(100)와 수신기(200) 간 채널 상태가 양호한 경우(예컨대, δ ≥ θ), 수신 신호 벡터 yi와 목표 채널 행렬 HD에 공분산 행렬 R을 곱한 뒤 수학식 4에 따라 유클리디안 거리를 계산함으로써 송신 신호 xD를 검출할 수 있다.
반면 상기 제어부(220)가 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택한 경우, 상기 간섭 필터부(230)는 상기 공분산 행렬 R의 곱셈 과정을 건너뛰고, 상기 검출부(240)는 수신 신호 벡터 yi, 목표 채널 행렬 HD 및 간섭 채널 행렬 HI를 이용하여 유클리디안 거리를 계산함으로써 송신 신호 xD를 검출할 수 있다. 이 경우, 상기 유클리디안 거리는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112015039978040-pat00010
여기서, xD 및 xI는 각각 송신 신호에 대응하는 송신 신호 벡터 및 간섭 신호에 대응하는 간섭 신호 벡터이다.
즉, 상기 제 2 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 제 1 간섭 제거 알고리즘과 달리 수신 신호 벡터 yi 및 목표 채널 행렬 HD에 공분산 행렬 R을 곱하는 과정이 생략되고, 곧바로 상기 검출부(240)에 의해 수학식 5에 따라 유클리디안 거리가 계산됨으로써 송신 신호 xD가 검출될 수 있다.
위 수학식 5는 미지수가 xD 및 xI 두 개이므로 수학식 4에 비해 연산 복잡도가 높아지게 된다. 그러나, 제 2 간섭 제거 알고리즘은 송신 신호 xD 뿐만 아니라 간섭 신호 xI도 함께 검출하여 간섭을 제거하므로, 제 1 간섭 제거 알고리즘에 비해 간섭 제거 성능이 우수하다는 장점이 있다.
본 발명의 실시예는 송신기(100)와 수신기(200) 간 채널 상태가 열악한 경우(예컨대, δ < θ), 공분산 행렬 R을 곱하는 대신 수신 신호 벡터 yi, 목표 채널 행렬 HD 및 간섭 채널 행렬 HI를 이용하여 유클리디안 거리를 계산함으로써 송신 신호 xD를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 송신기(100)와 수신기(200) 간의 채널 상태를 추정하고, 그 채널 상태에 따라 적응적으로 간섭 제거 알고리즘을 적용하여 낮은 연산 복잡도로 최적에 가까운 우수한 수신 성능을 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예는 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 수신 신호 벡터 yi 및 목표 채널 행렬 HD에 공분산 행렬 R을 선별적으로 곱하며(즉, 간섭 제거 알고리즘에 따라 공분산 행렬 R의 곱셈 과정을 실시 또는 생략), 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 R-1/2yi 및 목표 채널 행렬 R-1/2HD을 이용하여 송신 신호 xD를 검출하거나(수학식 4 참조) 수신 신호 벡터 yi, 목표 채널 행렬 HD 및 간섭 채널 행렬 HI을 이용하여 송신 신호 xD를 검출할 수 있다(수학식 5 참조). 그 결과, 본 발명의 실시예에 따르면, 간섭 제거에 요구되는 연산 복잡도와 수신 성능 간에 균형을 이루어 트레이드-오프 문제를 해결할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 복조 방법(20)의 예시적인 흐름도이다.
상기 신호 복조 방법(20)은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 수신기(200)에 적용할 수 있다. 뿐만 아니라, 다운링크 통신 외에 업링크 통신에 있어서도 수신단에서 간섭을 제거하기 위해 사용될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 신호 복조 방법(20)은 목표 신호에 관한 목표 채널 및 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정하는 단계(S21), 상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬 HD 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬 HI을 이용하여, 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 단계(S22), 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 수신 신호 벡터 yi 및 목표 채널 행렬 HD에 공분산 행렬 R을 곱하는 단계(S23), 및 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호 xD를 검출하거나, 수신 신호 벡터 yi, 목표 채널 행렬 HD 및 간섭 채널 행렬 HI을 이용하여 송신 신호 xD를 검출하는 단계(S24)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 복조 방법(20)을 보다 구체적으로 나타내는 예시적인 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 신호 복조 방법(20)에서, 상기 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 단계(S22)는, 목표 채널 행렬 HD 및 간섭 채널 행렬 HI의 놈 비율 δ을 계산하는 단계(S220), 및 상기 놈 비율 δ에 따라 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 놈 비율 δ은 전술한 수학식 2에 따라 계산될 수 있다.
상기 놈 비율 δ에 따라 복수의 간섭 제거 알고리즘들 중에서 하나를 선택하는 단계는, 상기 놈 비율 δ이 기 설정된 임계값 θ보다 크거나 같은 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택하는 단계(S221)를 포함하고, 상기 놈 비율 δ이 상기 임계값 θ보다 작은 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘들 중에서 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택하는 단계(S222)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 공분산 행렬 R을 곱하는 단계(S23)는, 수신 신호 벡터 yi 및 목표 채널 행렬 HD에 공분산 행렬 R을 곱하는 단계(S231)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 송신 신호 xD를 검출하는 단계(S24)는, 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 유클리디안 거리를 계산하는 단계(S241)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 공분산 행렬 R을 곱하는 단계(S23)는, 상기 공분산 행렬 R의 곱셈을 건너뛰는 단계를 포함하며, 상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 송신 신호 xD를 검출하는 단계(S24)는, 수신 신호 벡터 yi, 목표 채널 행렬 HD 및 간섭 채널 행렬 HI을 이용하여 유클리디안 거리를 계산하는 단계(S242)를 포함할 수 있다(즉, 공분산 행렬 R을 곱하지 않고 곧바로 유클리디안 거리를 계산함).
상기 신호 복조 방법(20)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 상기 신호 복조 방법(20)은 컴퓨터와 결합되어 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
10: 무선 통신 시스템
100: 송신기
200: 수신기
210: 채널 추정부
220: 제어부
230: 간섭 필터부
240: 검출부

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 목표 신호에 관한 목표 채널 및 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정하는 채널 추정부;
    상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬을 이용하여, 수신 신호로부터 상기 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 제어부;
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 상기 수신 신호에 대응하는 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 공분산 행렬을 곱하는 간섭 필터부; 및
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하거나, 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하는 검출부를 포함하며,
    상기 제어부는:
    상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬의 놈(norm) 비율을 계산하고,
    상기 놈 비율이 기설정된 임계값보다 크거나 같은 경우, 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택하고, 상기 놈 비율이 기설정된 임계값보다 작은 경우, 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택하는 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는:
    Figure 112015039978040-pat00011
    에 따라 놈 비율 δ를 계산하며,
    여기서 HD 및 HI는 각각 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬인 수신기.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우,
    상기 간섭 필터부는 상기 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 상기 공분산 행렬을 곱하고,
    상기 검출부는 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 유클리디안(Euclidean) 거리를 계산하는 수신기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공분산 행렬은 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 계산되는 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공분산 행렬은
    Figure 112015039978040-pat00012
    에 따라 계산되며,
    여기서 R은 상기 공분산 행렬이고, HI는 상기 간섭 채널 행렬이고, σ2은 상기 수신 신호에 부가된 잡음 신호의 잡음 분산(noise variance)이고, I는 단위 행렬인 수신기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 검출부는:
    Figure 112015039978040-pat00013
    에 따라 상기 유클리디안 거리를 계산하며,
    여기서 yi는 상기 수신 신호 벡터이고, HD는 상기 목표 채널 행렬이고, xD는 상기 송신 신호에 대응하는 송신 신호 벡터인 수신기.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우,
    상기 간섭 필터부는 상기 공분산 행렬의 곱셈을 건너뛰고,
    상기 검출부는 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 유클리디안 거리를 계산하는 수신기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출부는:
    Figure 112015039978040-pat00014
    에 따라 상기 유클리디안 거리를 계산하며,
    여기서 yi는 상기 수신 신호 벡터이고, HD 및 HI는 각각 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬이고, xD 및 xI는 각각 상기 송신 신호에 대응하는 송신 신호 벡터 및 상기 간섭 신호에 대응하는 간섭 신호 벡터인 수신기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 수신기가 수신 신호로부터 간섭 신호를 제거하여 신호를 복조하는 방법에 있어서,
    목표 신호에 관한 목표 채널 및 상기 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정하는 단계;
    상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬을 이용하여, 상기 수신 신호로부터 상기 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 단계;
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 상기 수신 신호에 대응하는 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 공분산 행렬을 곱하는 단계; 및
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하거나, 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 단계는:
    상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬의 놈 비율을 계산하는 단계; 및
    상기 놈 비율이 기설정된 임계값보다 크거나 같은 경우, 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택하고, 상기 놈 비율이 기설정된 임계값보다 작은 경우, 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택하는 단계;
    를 포함하는 신호 복조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 놈 비율을 계산하는 단계는:
    Figure 112015039978040-pat00015
    에 따라 놈 비율 δ를 계산하는 단계를 포함하며,
    여기서 HD 및 HI는 각각 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬인 신호 복조 방법.
  15. 삭제
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우,
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 공분산 행렬을 곱하는 단계는:
    상기 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 상기 공분산 행렬을 곱하는 단계를 포함하고,
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 송신 신호를 검출하는 단계는:
    상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 유클리디안 거리를 계산하는 단계를 포함하는 신호 복조 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 간섭 제거 알고리즘이 선택된 경우,
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 공분산 행렬을 곱하는 단계는:
    상기 공분산 행렬의 곱셈을 건너뛰는 단계를 포함하고,
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 송신 신호를 검출하는 단계는:
    상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 유클리디안 거리를 계산하는 단계를 포함하는 신호 복조 방법.
  18. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서,
    제 13 항, 제 14 항, 제 16 항 및 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 신호 복조 방법을 수신기에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체.
  19. 컴퓨터와 결합되어 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항 및 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 신호 복조 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  20. 송신기와 다수의 수신기들이 동시에 신호를 주고 받는 무선 통신 시스템에 있어서,
    송신할 데이터에 따라 신호를 변조하여 상기 수신기들에 송신하는 송신기; 및
    상기 송신기로부터 신호를 수신하고 복조하여 데이터를 획득하는 다수의 수신기들을 포함하되, 상기 수신기들 중 일부 또는 전부는:
    목표 신호에 관한 목표 채널 및 간섭 신호에 관한 간섭 채널을 추정하는 채널 추정부;
    상기 추정된 목표 채널에 대응하는 목표 채널 행렬의 놈 및 상기 추정된 간섭 채널에 대응하는 간섭 채널 행렬의 놈을 이용하여, 수신 신호로부터 상기 간섭 신호를 제거하기 위한 간섭 제거 알고리즘을 결정하는 제어부;
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라 선별적으로 상기 수신 신호에 대응하는 수신 신호 벡터 및 상기 목표 채널 행렬에 공분산 행렬을 곱하는 간섭 필터부; 및
    상기 간섭 제거 알고리즘에 따라, 상기 공분산 행렬이 곱해진 수신 신호 벡터 및 상기 공분산 행렬이 곱해진 목표 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하거나, 상기 수신 신호 벡터, 상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬을 이용하여 송신 신호를 검출하는 검출부;
    를 포함하며,
    상기 제어부는:
    상기 목표 채널 행렬 및 상기 간섭 채널 행렬의 놈 비율을 계산하고,
    상기 놈 비율이 기설정된 임계값보다 크거나 같은 경우, 제 1 간섭 제거 알고리즘을 선택하고, 상기 놈 비율이 기설정된 임계값보다 작은 경우, 제 2 간섭 제거 알고리즘을 선택하는 무선 통신 시스템.
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