KR101901162B1 - 다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 캐리어 시스템에 적용가능한 SIMA를 제안하고, 압축 센싱(compressive sensing)에 기반하여 다수의 사용자 디바이스 신호 중 타겟 신호를 검출하는 기법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

Description

다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법 및 장치{A METHOD FOR PROVIDING SPARSE INDEX MULTIPLE ACCESS FOR MULTI-CARRIER ENVIRONMENT AND AN APPARATUS THEREOF}
본 발명은 다중 캐리어 시스템 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
공간 변조(SM)는, 단일한 송신안테나로 다중입출력(MIMO) 채널들을 통해서 동시에 신호들을 송신하기 위해 제안되었다. 이러한 공간 변조(SM)에서, 활성 송신안테나의 인덱스(index)는 정보의 비트를 표현하는데, 만약 4개의 송신안테나가 있다면, 공간 변조(SM)는 채널마다 2개의 비트를 송신할 것이며, 변조되는 심볼은 활성 송신안테나에 의해 송신될 수 있다.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM)는 무선 통신 구조와 관련하여 광범위하고 다양한 연구가 진행되어 왔으며, 특히 OFDM은 심볼간 간섭(ISI)을 효율적으로 완화시키고, 신호 검출시 복잡성을 낮출 수 있는 것으로 알려져 있다. SM의 개념을 OFDM에 적용하여, 서브캐리어-인덱스 변조(SIM) OFDM이 될 수 있다. SIM OFDM에서, 서브캐리어의 서브세트가 활성화되고, 이들 서브세트의 인덱스는 정보 비트를 송신하기 위해 사용된다. 결국 SIM OFDM은 OFDM과 같이 ISI를 완화시키게 된다. SIM OFDM은 에너지 효율 측면에서는 SM과 유사하지만, 경로 다이버시티에 있어서는 OFDM과 동일하다.
본 발명은 다중 캐리어 시스템 환경에서 희소 인덱스 다중 접속 기법을 제공하는 것으로, 본 발명은 다중 캐리어 시스템에 적용가능한 SIMA를 제안하고, 압축 센싱(compressive sensing)에 기반하여 다수의 사용자 디바이스 신호 중 타겟 신호를 검출하는 기법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예로, 다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은, 다수의 사용자 디바이스로부터의 다수의 서브캐리어를 통해 각각의 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 신호를
Figure 112016122855813-pat00001
(수식 1)에 의해 신호 벡터로 산출하는 단계 ― HK는 다수의 사용자로부터의 직교 채널 매트릭스, CK는 상기 다수의 사용자 디바이스에 대한 프리코딩 매트릭스, SK는 서브캐리어를 통해 송신되는 심볼 벡터, 및 u는 배경 잡음 벡터임 ― ;를 포함한다.
여기서, 상기 심볼 벡터인 SK는 0이 아닌 Q개의 엘리먼트로 구성되는 벡터인 Q-희소 신호로 정의되고, 상기 심볼 벡터를 통해 메시지 비트 및 인덱스가 전달될 수 있다. 한편, 상기 사용자 디바이스별로 상기 메시지 비트의 총 수는
Figure 112016122855813-pat00002
이며, L은 서브캐리어의 수, Q는 상기 심볼 벡터에서 0이 아닌 엘리먼트의 수,
Figure 112016122855813-pat00003
는 2의 지수이다.
또한, 상기 방법은 상기 직교 채널 매트릭스 및 상기 프리코딩 매트릭스의 행렬 곱(
Figure 112016122855813-pat00004
)을 MC-CDMA 매트릭스 벡터(GK)로 정의하는 단계; 및 상기 MC-CDMA 매트릭스 벡터(GK), 상기 심볼 벡터(SK), 및 상기 u는 배경 잡음 벡터(n)에 대하여 실수값 표현(real-valued representation)을 위한
Figure 112016122855813-pat00005
,
Figure 112016122855813-pat00006
(수식 2)에 의하여, 실수화된 MC-CDMA 매트릭스 벡터(Ф), 실수화된 심볼 벡터(x), 및 실수화된 배경 잡음 벡터(n)를 계산하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 희소 인덱스 다중 접속의 제공 방법은 상기 실수화된 MC-CDMA 매트릭스 벡터(Ф), 상기 실수화된 심볼 벡터(x), 및 상기 실수화된 배경 잡음 벡터(n)에 의하여, 상기 신호 벡터를 실수화된 신호 벡터(r)로 정의하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이러한 수신된 신호 벡터로부터 타겟 신호를 검출하기 위한 추가적인 양상으로서, 상기 방법은, 최대우도(ML; maximum likelihood) 검출법으로 상기 실수화된 신호 벡터(r)로부터 타겟 신호를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있는데, 상기 실수화된 신호 벡터(r)로부터 타겟 신호를 검출하는 단계는, 상기 실수화된 신호 벡터(r) 및 상기 실수화된 MC-CDMA 매트릭스 벡터(Ф) 간의 관계식
Figure 112016122855813-pat00007
(수식 3)에 의하여, 이루어진다.
한편, 상기 수식 3은 압축 센싱(compressive sensing)에 의하여,
Figure 112016122855813-pat00008
으로 표현함으로써, 타겟 신호를 검출하고, 여기서 상기 λ는 라그랑주 승수(Lagrange multiplier)일 수 있다.
또한, 수신된 신호 벡터로부터 타겟 신호를 검출하기 위한 또다른 양상으로, 상기 방법은, 제한 직교 매칭 퍼슛(constrained orthogonal matching pursuit) 알고리즘에 기반하여, 상기 실수화된 신호 벡터(r)로부터 타겟 신호를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 장치가 개시되고, 상기 장치는 다수의 사용자 디바이스로부터 다수의 서브캐리어를 통해 각각의 신호를 수신하기 위한 신호 수신부; 및 상기 수신된 신호를 신호 벡터로 산출하기 위한 프로세서를 포함한다.
본 발명에 따르면, 다중 캐리어 시스템 환경에서의 희소 인덱스 다중 접속을 제공함으로써, SIM을 다중 캐리어 다중 접속에 활용할 수 있으며, 압축 센싱 기반 검출에 대해 복잡성을 낮추고 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 실수화 표현을 위한 확장된 SIM으로, 스루풋(throughput)이 2배 증가할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명으로 인한 효과는 전술된 사항에 국한되지 아니하고 폭넓게 인정될 수 있음을 인지할 것이다.
도 1은 본 발명의 희소 인덱스 다중 접속 기법이 적용가능한 다중 캐리어 시스템의 예시적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 희소 인덱스 다중 접속에 따라 SIMA 및 MC-CDMA의 다양한 환경에서의 비트에러율(BER)에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예에 대하여 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시되며, 본 발명에 따른 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예는 도면에 예시되어 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, '포함하다', '구비하다', '가지다' 등의 용어는 특정된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분, 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 약어로 병기되거나 약어만으로 언급되는 주된 용어는 다음과 같이 정의된다.
AP: 액세스 포인트
BER(bit error rate): 비트 에러율
BS: 기지국
CIR: 채널 임펄스 응답
CS(compressive sensing): 압축 센싱
CSI: 채널 상태 정보
DL: 하향링크
IUI: 사용자간 간섭
MC-CDMA: 다중 캐리어 코드 분할 다중 접속
MIMO(multiple input multiple output): 다중 입출력
OFDM: 직교 주파수 분할 멀티플렉싱
OMP(orthogonal matching pursuit): 직교 매칭 퍼슛
SIM(subcarrier index modulation): 서브캐리어 인덱스 변조
SIMA(sparse index multiple access): 희소 인덱스 다중 접속
SM(spatial modulation): 공간 변조
UL: 상향링크
이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 다중 캐리어 시스템 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법 및 장치가 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 희소 인덱스 다중 접속 기법이 적용가능한 다중 캐리어 시스템의 예시적인 구성도이다. 도시의 간명화를 위하여, 단일의 기지국(BS)와 K개의 사용자 디바이스가 도시되는데, 사용자 디바이스로부터 BS로 송신된 신호는, BS에서 L개의 서브캐리어를 통해 수신되는데, BS는 신호 검출을 위한 채널 상태 정보(CSI; Channel state information)을 인지하고 있다고 가정한다.
본 명세서에서, BS는 베이스 트랜시버 스테이션, 무선 기지국, 액세스 포인트, 무선 트랜시버, NodeB, eNodeB(eNB) 등으로 지칭될 수 있으며, 본 명세서에서 사용자 디바이스는 사용자 단말/장비, 모바일 노드, 가입자국, 모바일 스테이션 등으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 이러한 사용자 디바이스는 스마트폰, 셀룰러폰, 태블릿 PC, 휴대용 통신 디바이스, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 노트북 등 액세스 포인트와의 데이터 통신이 가능하도록 무선 접속 능력을 갖는 디바이스를 총칭할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법의 흐름도이다. 먼저, S10 단계로, 기지국에서는 다수의 사용자 디바이스로부터의 신호를 수신하여, 수신된 신호의 신호 벡터를 수학식 1로 산출할 수 있다.
Figure 112016122855813-pat00009
L개의 서브캐리어들을 통해 임의의 사용자 k에 의해 송신될 신호 벡터는
Figure 112016122855813-pat00010
로 표기되며,
Figure 112016122855813-pat00011
는 상기 임의의 사용자 k로부터 l번째 서브캐리어를 통해 송신된 심볼을 표시하며,
Figure 112016122855813-pat00012
는 배경 잡음 벡터이고,
Figure 112016122855813-pat00013
는
Figure 112016122855813-pat00014
인 상기 기지국에서 사용자 k로부터의 직교 채널 메트릭스이다. 여기서, {hk,p}는 상기 기지국에서 사용자 k로부터의 채널 임펄스 응답(CIR)이며, P는 CIR의 길이를 지칭한다. 만일 상기 기지국이 다수(M개)의 수신 안테나를 구비한다면, 상기 채널 임펄스 응답은 벡터 시퀀스
Figure 112016122855813-pat00015
로 나타낼 수 있고, 여기서,
Figure 112016122855813-pat00016
이다.
수학식 1에 의해 표현된 신호 벡터는 MC-CDMA로 고려할 경우, 수학식 2와 같이 정의될 수 있는데, 다수의 사용자에 대한 프리코딩 메트릭스가
Figure 112016122855813-pat00017
로 표기되고,
Figure 112016122855813-pat00018
이다.
Figure 112016122855813-pat00019
만일, 임의의 사용자가 L개의 서브캐리어를 통해 B개의 심볼을 송신하고자 한다면,
Figure 112016122855813-pat00020
의 크기는
Figure 112016122855813-pat00021
이 되고,
Figure 112016122855813-pat00022
의 크기는
Figure 112016122855813-pat00023
이 된다. B가 감소함에 따라, 사용자간 간섭은 낮아지는 반면, 스루풋(예, L개의 서브캐리어를 통한 비트의 총 수)은 감소된다.
이렇게 표현된 신호 벡터를 산출하고, 프리코딩된 서브캐리어-인덱스 변조가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 단일한 사용자 디바이스인 경우,
Figure 112016122855813-pat00024
로 표기될 수 있으며, 여기서
Figure 112016122855813-pat00025
이고, s1은 Q개의 0이 아닌 엘리먼트인, Q-희소 신호이다. 한편, 상기 심볼 벡터를 통해 메시지 비트 및 인덱스가 전달되고, 상기 사용자 디바이스별로 상기 메시지 비트의 총 수는
Figure 112016122855813-pat00026
이다. 여기서, L은 서브캐리어의 수, Q는 상기 심볼 벡터에서 0이 아닌 엘리먼트의 수,
Figure 112016122855813-pat00027
는 2의 지수이다.
다음 과정인 S20 단계에서, 신호 벡터의 성분이 실수화 표현됨으로써, 다중 캐리어 다중 접속으로 SIM이 적용될 수 있다. 구체적으로, (수학식 1의) 상기 직교 채널 매트릭스 및 상기 프리코딩 매트릭스의 행렬 곱(
Figure 112016122855813-pat00028
)을 MC-CDMA 매트릭스 벡터(GK)로 정의하게 된다. 상기 MC-CDMA 매트릭스 벡터(GK), 상기 심볼 벡터(SK), 및 상기 u는 배경 잡음 벡터(n)에 대하여 실수값 표현(real-valued representation)을 위해,
Figure 112016122855813-pat00029
,
Figure 112016122855813-pat00030
의 산출식으로, 실수화된 MC-CDMA 매트릭스 벡터(Ф), 실수화된 심볼 벡터(x), 및 실수화된 배경 잡음 벡터(n)를 계산한다.
이렇게 계산된 실수화 표현으로, 다중 캐리어 다중 접속에 SIM을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 후술될 타겟 신호 검출 과정에서 활용될 수 있다(S30 단계). 본 발명에서, 신호 벡터로부터 타겟 신호를 검출함에 있어, 압축 센싱(CS)에 기반하며, 이를 위한 예시적인 기법인 OMP 알고리즘을 적용하는 것은, 신호 검출에 따른 복잡성을 낮추고 에너지 효율을 향상시키기 위함이다. 이러한 신호 검출 과정은, 최대우도(ML; maximum likelihood) 검출 방식에 의해 상기 실수화된 신호 벡터(r)로부터 수학식 3에 의해 타겟 신호를 검출한다.
Figure 112016122855813-pat00031
여기서,
Figure 112016122855813-pat00032
이고,
Figure 112016122855813-pat00033
이다. 다만, 이러한 최대우도 검출은 사용자 디바이스의 수가 클 경우 어려움이 있다.
타겟 신호의 검출에 있어서, 압축 센싱(CS)에 의하는 경우, 수학식 3은 수학식 4와 같이 재정의됨으로써 타겟 신호를 검출할 수 있다.
Figure 112016122855813-pat00034
여기서, λ는 라그랑주 승수(Lagrange multiplier)로, λ > 0 인 설계 파라미터이다. λ가 클수록, 희소 제약이 더욱 강조된다.
한편, 타겟 신호의 검출과 관련하여, 통상적인 OMP(orthogonal matching pursuit; 직교 매칭 퍼슛) 알고리즘은 다음과 같다.
Figure 112016122855813-pat00035
이러한 OMP 알고리즘은 임의의
Figure 112016122855813-pat00036
-희소 신호에 대해 적용가능하지만, s 또는 x의 특정한 속성은 고려하지 아니한다. x는
Figure 112016122855813-pat00037
-희소 신호 블록(즉,
Figure 112016122855813-pat00038
)의 성상도이기 때문에, 각각의 블록은
Figure 112016122855813-pat00039
-희소이다. 그러므로, OMP 알고리즘은 제약조건을 고려하기 위해 수정되어야 하며, 본 명세서에서는 C-OMP(constrained OMP)로 지칭된다. 즉, C-OMP 알고리즘에 기반하여, 실수화된 신호 벡터(r)로부터 타겟 신호를 검출하게 된다.
i번째 반복에서 사용자 디바이스 k에 대하여, 선택된 서브캐리어들의 인덱스 세트는
Figure 112016122855813-pat00040
로 표기되고,
Figure 112016122855813-pat00041
라고 가정한다. 각각의
Figure 112016122855813-pat00042
는
Figure 112016122855813-pat00043
-희소하기 때문에,
Figure 112016122855813-pat00044
는
Figure 112016122855813-pat00045
보다 클 수 없다.
Figure 112016122855813-pat00046
에 따른 i번째 반복에서 Ф의 행 인덱스를
Figure 112016122855813-pat00047
로 표기한다.
결국, C-OMP 알고리즘은, 위의 OMP 알고리즘에서 "3)"이 아래와 같이 수정된다.
Figure 112016122855813-pat00048
s의 0이 아닌 엘리먼트의 인덱스는 C-OMP 알고리즘에 의하여 탐지되면, 변조 신호가 결정될 수 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 희소 인덱스 다중 접속에 따라 SIMA 및 MC-CDMA의 다양한 환경에서의 비트에러율(BER)에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 64개의 서브캐리어, 2개의 수신 안테나, CIR(채널 임펄스 응답)의 길이가 3이고, SNR(
Figure 112016122855813-pat00049
)가 8dB인 경우, 사용자 디바이스의 수(K)에 따른 SIMA와 MC-CDMA에서의 BER 성능을 비교할 수 있다. BPSK 신호의 BER은 에러 지연으로 인하여 SIM 신호와 근사하고, C-OMP 알고리즘은 모든 K에 대해 OMP 알고리즘에 비해 우수함을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 20개의 사용자 디바이스, 64개의 서브캐리어, 2개의 수신 안테나, 채널 임펄스 응답의 길이가 3인 경우에, 다양한 SNR 값에 따른 SIMA와 MC-CDMA의 BER 성능을 비교할 수 있다. OMP 검출보다 C-OMP 검출이 우수하며, 4dB 이상의 통상적인 SNR에서는 SIMA가 MC-CDMA보다 우수함을 알 수 있다.
도 5를 참조하면, 64개의 서브캐리어, 2개의 수신 안테나, SNR이 8dB, 사용자 디바이스의 수가 10개인 경우, 다양한 채널 임펄스 응답의 길이(P) 값에 따른 시뮬레이션 결과로, P의 영향을 확인할 수 있고, 도 6을 참조하면, 64개의 서브캐리어, 채널 임펄스 응답의 길이가 4, SNR은 4dB, 사용자 디바이스의 수가 20개인 경우, 다양한 수신 안테나 수에 따른 SIMA와 MC-CDMA의 BER 성능을 비교할 수 있다.
한편, 도 7은 SNR 값이 4 또는 8이고, 2개의 수신 안테나, 채널 임펄스 응답의 길이가 3, 사용자 디바이스의 수가 20개인 경우, 다양한 서브캐리어의 수에 따른 ISMA와 MC-CDMA의 BER 성능을 비교할 수 있으며, 도 8은 SNR이 8dB, 2개의 수신 안테나, 채널 임펄스 응답의 길이가 3, 사용자 디바이스의 수가 10개인 경우, SIMA와 MC-CDMA에 대해 사용자당 비트수 및 BER 관계를 확인할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 개시된 실시예와 관련되어 설명된 다양한 예시적인 논리 블록, 모듈, 회로 및 알고리즘 단계가 전자적인 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합들로서 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 예시적인 컴포넌트, 블록, 구성, 모듈, 회로 및 단계가 일반적으로 기능적인 관점에서 설명되었다. 이러한 기능적인 요소가 하드웨어나 소프트웨어로 구현되는지의 여부는 임의의 응용프로그램(또는 애플리케이션) 및 전체 시스템에 대한 제약에 의존한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 임의의 응용프로그램에 대하여 다양한 방식으로 본 명세서에서 설명된 기능을 구현할 수 있지만, 이러한 구현을 위한 사항은 본 명세서에 기술된 범위로부터 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 방법이나 알고리즘의 단계는 그 자체로 하드웨어, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 및/또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리(ROM), 프로그램가능한 판독 전용 메모리(PROM), 소거가능한 프로그램가능한 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그램가능한 판독 전용 메모리(EEPROM) 또는 기술분야에 알려지는 비-일시적 스토리지 매체의 임의의 다른 형태로 존재할 수 있다. 예시적인 저장매체는 프로세서가 저장매체로부터 정보를 판독할 수 있고, 저장매체에 정보를 기록할 수 있도록 프로세서에 접속된다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적 회로(ASIC)에 존재할 수 있으며, 상기 ASIC는 사용자 단말(예를 들어, 스마트폰이나 태블릿 PC 등)에 존재할 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예와 관련된 설명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 제조하거나 이용할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예에 관한 다양한 수정들은 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의되는 일반적인 원리들은 본 명세서의 본질을 벗어나지 않는 범위라면 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 명세서는 비단 개시된 실시예에 대하여만 제한하고자 의도되지 아니하며 후술될 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 원리 및 신규한 특징에 따른 최광의의 범위를 따라서 규정되어야 한다.

Claims (9)

  1. 다수의 사용자 디바이스로부터의 다수의 서브캐리어를 통해 각각의 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 신호를
    Figure 112016122855813-pat00050
    (수식 1)에 의해 신호 벡터로 산출하는 단계 ― HK는 다수의 사용자로부터의 직교 채널 매트릭스, CK는 상기 다수의 사용자 디바이스에 대한 프리코딩 매트릭스, SK는 서브캐리어를 통해 송신되는 심볼 벡터, 및 u는 배경 잡음 벡터임 ― ;
    를 포함하며, 상기 심볼 벡터인 SK는 0이 아닌 Q개의 엘리먼트로 구성되는 벡터인 Q-희소 신호로 정의되는 것을 특징으로 하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심볼 벡터를 통해 메시지 비트 및 인덱스가 전달되고,
    상기 사용자 디바이스별로 상기 메시지 비트의 총 수는
    Figure 112016122855813-pat00051
    이며, L은 서브캐리어의 수, Q는 상기 심볼 벡터에서 0이 아닌 엘리먼트의 수,
    Figure 112016122855813-pat00052
    는 2의 지수인 것을 특징으로 하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수식 1에서, 상기 직교 채널 매트릭스 및 상기 프리코딩 매트릭스의 행렬 곱(
    Figure 112018501994719-pat00053
    )을 MC-CDMA 매트릭스 벡터(GK)로 정의하는 단계; 및
    상기 MC-CDMA 매트릭스 벡터(GK), 상기 심볼 벡터(SK), 및 상기 배경 잡음 벡터(n)에 대하여 실수값 표현(real-valued representation)을 위한 수식 2에 의하여, 실수화된 MC-CDMA 매트릭스 벡터(Ф), 실수화된 심볼 벡터(x), 및 실수화된 배경 잡음 벡터(n)를 계산하는 단계 ― 수식 2는
    Figure 112018501994719-pat00054
    ,
    Figure 112018501994719-pat00055
    임 ―;
    를 더 포함하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실수화된 MC-CDMA 매트릭스 벡터(Ф), 상기 실수화된 심볼 벡터(x), 및 상기 실수화된 배경 잡음 벡터(n)에 의하여, 상기 신호 벡터를 실수화된 신호 벡터(r)로 정의하는 단계;
    를 더 포함하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    최대우도(ML; maximum likelihood) 검출법으로 상기 실수화된 신호 벡터(r)로부터 타겟 신호를 검출하는 단계를 더 포함하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실수화된 신호 벡터(r)로부터 타겟 신호를 검출하는 단계는, 상기 실수화된 신호 벡터(r) 및 상기 실수화된 MC-CDMA 매트릭스 벡터(Ф) 간의 관계식
    Figure 112016122855813-pat00056
    (수식 3)에 의하여, 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수식 3은 압축 센싱(compressive sensing)에 의하여,
    Figure 112016122855813-pat00057
    으로 표현함으로써, 타겟 신호를 검출하고, 상기 λ는 라그랑주 승수(Lagrange multiplier)인 것을 특징으로 하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    제한 직교 매칭 퍼슛(constrained orthogonal matching pursuit) 알고리즘에 기반하여, 상기 실수화된 신호 벡터(r)로부터 타겟 신호를 검출하는 단계를 더 포함하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 방법.
  9. 다수의 사용자 디바이스로부터 다수의 서브캐리어를 통해 각각의 신호를 수신하기 위한 신호 수신부; 및
    상기 수신된 신호를
    Figure 112016122855813-pat00058
    (수식 1)에 의해 신호 벡터로 산출하기 위한 프로세서 ― HK는 다수의 사용자로부터의 직교 채널 매트릭스, CK는 상기 다수의 사용자 디바이스에 대한 프리코딩 매트릭스, SK는 서브캐리어를 통해 송신되는 심볼 벡터, 및 u는 배경 잡음 벡터임 ― ;
    를 포함하며, 상기 심볼 벡터인 SK는 0이 아닌 Q개의 엘리먼트로 구성되는 벡터인 Q-희소 신호로 정의되는 것을 특징으로 하는,
    다중 캐리어 환경에서 희소 인덱스 다중 접속을 제공하기 위한 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jinho Choi et al., 'Compressive sensing based detector for sparse signal modulation in precoded OFDM', 2015 IEEE International Conference on Communications (ICC)
Rui Fan et al., 'Generalization of Orthogonal Frequency Division Multiplexing With Index Modulation', IEEE Transactions on Wireless Communications (Volume: 14, Issue: 10)

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