KR101944506B1 - Method for detecting uplink signal in base station - Google Patents

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KR101944506B1
KR101944506B1 KR1020170145389A KR20170145389A KR101944506B1 KR 101944506 B1 KR101944506 B1 KR 101944506B1 KR 1020170145389 A KR1020170145389 A KR 1020170145389A KR 20170145389 A KR20170145389 A KR 20170145389A KR 101944506 B1 KR101944506 B1 KR 101944506B1
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uplink signal
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signal
user terminal
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신수용
파들리
이만희
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금오공과대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for detecting an uplink signal in a base station. The method for detecting an uplink signal in a base station includes: a step of estimating a first index of a short-distance transmission antenna corresponding to a short-distance user terminal by performing MRRC about a whole received signal received from multiple user terminals to a base station; a step of detecting a short-distance uplink signal in a method of estimating a first symbol corresponding to the short-distance uplink signal using the first index; a step of removing the short-distance uplink signal in the whole received signal by performing SIC using the short-distance uplink signal; a step of estimating a second index of a long-distance transmitting antenna corresponding to the long-distance user terminal by performing MLE about a residual signal in which the short-distance uplink signal is removed; and a step of detecting the long-distance uplink signal by a method of estimating the second symbol corresponding to the long-distance uplink signal by using the second index. The method for detecting an uplink signal in a base station can effectively detect the uplink signal transmitted from the multiple user terminals from the base station by using spatial modulation (SM) and non-orthogonal multiple access (NOMA).

Description

기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법{METHOD FOR DETECTING UPLINK SIGNAL IN BASE STATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for detecting an uplink signal in a base station,

본 발명은 공간 변조(SM : Spatial Modulation)와 비직교 다중접속(NOMA : Non-Orthogonal Multiple Access)을 이용하여 복수의 사용자 단말로부터 전송되는 상향 링크 신호를 기지국에서 효과적으로 검출할 수 있는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for efficiently detecting an uplink signal transmitted from a plurality of user terminals using a spatial modulation (SM) and a non-orthogonal multiple access (NOMA) To a link signal detection method.

잘 알려진 바와 같이, 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동 통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하게 되어 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.As is well known, mobile communication systems have been developed to provide voice services while ensuring the user's activity. However, the mobile communication system has expanded to the area of not only voice but also data service. At present, due to an increase of explosive traffic, there is a shortage of resources and users demand a higher speed service and a more advanced mobile communication system is required .

이러한 차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다.The requirements of this next-generation mobile communication system are largely due to the explosion of data traffic acceptance, a dramatic increase in the per-user data rate, a significant increase in the number of connected devices, very low end-to-end latency, It should be able to support.

이를 위하여 무선 통신 시스템에서 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO : Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있으며, 이들의 다양한 결합을 통해 데이터 속도, 스펙트럼 효율 등을 만족시키기 위한 기술들이 지속적으로 연구 개발되고 있다.For this purpose, a dual connectivity, a massive multiple input multiple output (MIMO), an in-band full duplex, a non-orthogonal multiple access (NOMA), a super wide- Support, and device networking. A variety of technologies such as device networking are being studied, and techniques for satisfying data rate and spectral efficiency are continuously being researched and developed.

1. 한국공개특허 제10-2017-0023953호(2017.03.06.공개)1. Korean Patent Publication No. 10-2017-0023953 (published on Mar. 06, 2017)

본 발명은 공간 변조(SM)와 비직교 다중접속(NOMA)을 이용하여 복수의 사용자 단말로부터 전송되는 상향 링크 신호를 기지국에서 효과적으로 검출할 수 있는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법을 제공하고자 한다.An aspect of the present invention is to provide a method for detecting an uplink signal in a base station in which a base station can effectively detect an uplink signal transmitted from a plurality of user terminals using spatial modulation (SM) and non-orthogonal multiple access (NOMA).

그리고, 본 발명은 복수의 사용자 단말로부터 기지국에 수신되는 전체수신신호에 대해 MRRC(Maximum receive ratio combining, 최대수신비결합, 이하 'MRRC'라 함)를 수행하여 근거리 사용자 단말에 대응하는 근거리 송신 안테나의 제 1 인덱스를 추정하고, 추정된 제 1 인덱스를 이용하여 근거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 1 심볼을 추정함으로써, 근거리 사용자 단말로부터 전송되는 근거리 상향 링크 신호를 효과적으로 검출할 수 있는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention performs MRRC (Maximum Receive Ratio Combining, hereinafter referred to as MRRC) on all received signals received from a plurality of user terminals to a base station, And estimates a first symbol corresponding to the nearest uplink signal using the estimated first index, thereby estimating a first symbol corresponding to the nearest uplink signal transmitted from the near- And to provide a link signal detection method.

또한, 전체수신신호로부터 검출된 근거리 상향 링크 신호를 이용한 SIC(Successive Interference Cancellation, 연속간섭제거, 이하 'SIC'라 함)를 수행하여 근거리 상향 링크 신호를 제거하고, 잔류신호에 대해 MLE(Maximum Likelihood Estimation, 최대우도추정, 이하 'MLE'라 함)를 수행하여 원거리 사용자 단말에 대응하는 원거리 송신 안테나의 제 2 인덱스를 추정하고, 추정된 제 2 인덱스를 이용하여 원거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 2 심볼을 추정함으로써, 원거리 사용자 단말로부터 전송되는 원거리 상향 링크 신호를 효과적으로 검출할 수 있는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법을 제공하고자 한다.In addition, it performs SIC (Successive Interference Cancellation, hereinafter referred to as 'SIC') using a local uplink signal detected from the entire received signal, removes a near-field uplink signal, and outputs a residual likelihood Estimates a second index of a long-distance transmission antenna corresponding to a remote user terminal by performing estimation and maximum likelihood estimation (hereinafter, referred to as 'MLE'), and estimates a second index corresponding to a second uplink signal corresponding to the far- A method for detecting an uplink signal in a base station capable of effectively detecting a long distance uplink signal transmitted from a remote user terminal by estimating a symbol.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description .

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 사용자 단말로부터 기지국에 수신되는 전체수신신호에 대해 MRRC(Maximum receive ratio combining)를 수행하여 근거리 사용자 단말에 대응하는 근거리 송신 안테나의 제 1 인덱스를 추정하는 단계와, 상기 제 1 인덱스를 이용하여 근거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 1 심볼을 추정하는 방식으로 상기 근거리 상향 링크 신호를 검출하는 단계와, 상기 근거리 상향 링크 신호를 이용한 SIC(Successive Interference Cancellation)를 수행하여 상기 전체수신신호에서 상기 근거리 상향 링크 신호를 제거하는 단계와, 상기 근거리 상향 링크 신호가 제거된 잔류신호에 대해 MLE(Maximum Likelihood Estimation)를 수행하여 원거리 사용자 단말에 대응하는 원거리 송신 안테나의 제 2 인덱스를 추정하는 단계와, 상기 제 2 인덱스를 이용하여 원거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 2 심볼을 추정하는 방식으로 상기 원거리 상향 링크 신호를 검출하는 단계를 포함하는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method is provided for performing maximum receive ratio combining (MRRC) on an entire received signal received from a plurality of user terminals to estimate a first index of a local transmission antenna corresponding to a local user terminal , Detecting the nearest uplink signal by estimating a first symbol corresponding to the nearest uplink signal using the first index, and performing successive interference cancellation (SIC) using the nearest uplink signal And performing a maximum likelihood estimation (MLE) on the residual signal from which the near-field uplink signal has been removed, thereby obtaining a second index of a far-field transmission antenna corresponding to the far- Estimating a second upward index, using the second index, In a way of estimating the second symbol corresponding to a signal it can be provided with a UL signal detection method in a base station, comprising the step of detecting the distance up-link signal.

본 발명은 공간 변조(SM)와 비직교 다중접속(NOMA)을 이용하여 복수의 사용자 단말로부터 전송되는 상향 링크 신호를 기지국에서 효과적으로 검출할 수 있다.The present invention can effectively detect an uplink signal transmitted from a plurality of user terminals at a base station using spatial modulation (SM) and non-orthogonal multiple access (NOMA).

그리고, 본 발명은 복수의 사용자 단말로부터 기지국에 수신되는 전체수신신호에 대해 MRRC를 수행하여 근거리 사용자 단말에 대응하는 근거리 송신 안테나의 제 1 인덱스를 추정하고, 추정된 제 1 인덱스를 이용하여 근거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 1 심볼을 추정함으로써, 근거리 사용자 단말로부터 전송되는 근거리 상향 링크 신호를 효과적으로 검출할 수 있다.The present invention estimates a first index of a short-distance transmission antenna corresponding to a near-end user terminal by performing MRRC on all reception signals received from a plurality of user terminals at a base station, By estimating the first symbol corresponding to the link signal, the local uplink signal transmitted from the local user terminal can be effectively detected.

또한, 전체수신신호로부터 검출된 근거리 상향 링크 신호를 이용한 SIC를 수행하여근거리 상향 링크 신호를 제거하고, 잔류신호에 대해 MLE를 수행하여 원거리 사용자 단말에 대응하는 원거리 송신 안테나의 제 2 인덱스를 추정하고, 추정된 제 2 인덱스를 이용하여 원거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 2 심볼을 추정함으로써, 원거리 사용자 단말로부터 전송되는 원거리 상향 링크 신호를 효과적으로 검출할 수 있다.In addition, the SIC using the local uplink signal detected from the entire received signal is performed to remove the local uplink signal, and the MLE is performed on the residual signal to estimate the second index of the remote transmission antenna corresponding to the remote user terminal And estimating the second symbol corresponding to the far uplink signal using the estimated second index, thereby effectively detecting the far uplink signal transmitted from the far user terminal.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 기지국에서 복수의 사용자 단말로부터 전송되는 상향 링크 신호를 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법에 적용되는 NOMA 시스템 모델을 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 시스템 모델을 설명하기 위한 도면이고,
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법의 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a process of detecting an uplink signal transmitted from a plurality of user terminals in a base station according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a NOMA system model applied to a method of detecting an uplink signal in a base station according to an embodiment of the present invention,
3 is a diagram for explaining an uplink signal detection system model in a base station according to an embodiment of the present invention,
4 to 8 are diagrams for explaining simulation results of a method of detecting an uplink signal in a base station according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of embodiments of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 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. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 기지국에서 복수의 사용자 단말로부터 전송되는 상향 링크 신호를 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법에 적용되는 NOMA 시스템 모델을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 시스템 모델을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a process of detecting an uplink signal transmitted from a plurality of user terminals in a base station according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of detecting an uplink signal in a base station FIG. 3 is a view for explaining a model of an uplink signal detection system in a base station according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수의 사용자 단말로부터 기지국에 수신되는 전체수신신호에 대해 MRRC를 수행하여 근거리 사용자 단말에 대응하는 근거리 송신 안테나의 제 1 인덱스를 추정할 수 있다(단계110).Referring to FIGS. 1 to 3, a first index of a short-distance transmission antenna corresponding to a near-end user terminal can be estimated by performing MRRC on a total reception signal received from a plurality of user terminals at a base station (step 110).

그리고, 제 1 인덱스를 이용하여 근거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 1 심볼을 추정하는 방식으로 근거리 상향 링크 신호를 검출할 수 있다(단계120).Then, the near-field uplink signal may be detected by estimating the first symbol corresponding to the near-field uplink signal using the first index (step 120).

다음에, 근거리 상향 링크 신호를 이용한 SIC를 수행하여 전체수신신호에서 근거리 상향 링크 신호를 제거할 수 있다(단계130).Next, the SIC using the short distance uplink signal is performed to remove the short distance uplink signal from the entire received signal (step 130).

그리고, 근거리 상향 링크 신호가 제거된 잔류신호에 대해 MLE를 수행하여 원거리 사용자 단말에 대응하는 원거리 송신 안테나의 제 2 인덱스를 추정할 수 있다(단계140).Then, MLE may be performed on the residual signal from which the near-field uplink signal is removed to estimate the second index of the far-field transmission antenna corresponding to the far-field user terminal (step 140).

이어서, 제 2 인덱스를 이용하여 원거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 2 심볼을 추정하는 방식으로 원거리 상향 링크 신호를 검출할 수 있다(단계150).Then, the remote uplink signal may be detected by estimating a second symbol corresponding to the far uplink signal using the second index (step 150).

상술한 바와 같은 단계110 내지 단계150에 대해 구체적으로 설명하되, 먼저 그 적용 시스템 모델에 대해 상세히 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이 상향 링크 NOMA 시스템 모델에서는, 상이한 전력이 각 UE(User Equipment, 이하 'UE'라 함)에 할당될 수 있고, 예를 들어 고정 사용자 전력 할당이 적용될 수 있다.2, in the uplink NOMA system model, a different power is transmitted to each UE (User Equipment, Quot; UE "), for example, a fixed user power allocation may be applied.

그리고, 원거리 사용자 단말(FEU : Farend User)의 신호가 기지국(BS : Base Station)에서 수신될 수 있다고 가정할 경우 근거리 사용자 단말(NEU : Nearend User)에 최대 송신 전력을 적용할 수 있고, 원거리 사용자 단말(FEU)에 대한 송신 전력을 낮게 조정할 수 있다.If it is assumed that a signal of a far-end user terminal (FEU) can be received at a base station (BS), a maximum transmission power can be applied to a near-end user terminal (NEU) The transmission power to the terminal FEU can be adjusted to a low level.

도 2에 도시한 바와 같은 상향 링크 NOMA 시스템 모델에서는 송신된 신호는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.In the uplink NOMA system model as shown in FIG. 2, the transmitted signal can be expressed as Equation (1).

Figure 112017108941612-pat00001
Figure 112017108941612-pat00001

여기에서, Pi는 i번째 사용자 송신 전력을 의미하고, s는 UE 변조된 심볼 벡터를 의미한다.Where P i denotes the i th user transmit power and s denotes the UE modulated symbol vector.

그리고, 기지국(BS)에서 UE-i(i = 1, 2)에 대해 완벽한 시간 및 주파수 동기화를 가정함으로써, 총 수신 신호는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.Then, by assuming perfect time and frequency synchronization for UE-i (i = 1, 2) at the base station (BS), the total received signal can be expressed as Equation (2).

Figure 112017108941612-pat00002
Figure 112017108941612-pat00002

여기에서, h1, h2는 각각 UE-1 및 UE-2에 대한 복합 채널 임펄스 응답 행렬을 의미하고, n~CN(0,σ2)은 복합 대역 AWGN(Additive White Gaussian Noise, 이하 'AWGN'이라 함)을 의미한다.Herein, h 1 and h 2 denote a complex channel impulse response matrix for UE-1 and UE-2, respectively, and n to CN (0, σ 2 ) denote a complex band Gaussian noise (AWGN) Quot;).

그리고, |h1|2>|h2|2를 정의함으로써, UE-1이 근거리 사용자 단말(NEU)이고, UE-2가 원거리 사용자 단말(FEU)임을 분명히 알 수 있다.Then, | h 1 | 2 > | h 2 | 2 , it can be clearly seen that UE-1 is a local user terminal (NEU) and UE-2 is a remote user terminal (FEU).

또한, 기지국(BS) 측에서 근거리 사용자 단말(NEU)의 신호는 원거리 사용자 단말(FEU)의 신호를 잡음으로 고려하여 원거리 사용자 단말(FEU)의 신호보다 먼저 추정될 수 있고, SIC는 근거리 사용자 단말(NEU)의 신호를 제거하기 위해 벡터 y에 적용될 수 있다. 여기에서, 상향 링크 NOMA 시스템 모델의 경우, 탐지된 근거리 사용자 단말(NEU)의 심볼을 직접 사용하여 SIC를 수행할 수 있습니다.Also, the signal of the local user terminal (NEU) at the base station (BS) can be estimated before the signal of the remote user terminal (FEU) considering the signal of the remote user terminal (FEU) as noise, Lt; RTI ID = 0.0 > (NEU). ≪ / RTI > Here, in the case of the uplink NOMA system model, the SIC can be performed directly using the symbol of the detected near-end user terminal (NEU).

그리고, 기지국(BS)에서 완벽한 채널을 가정할 경우

Figure 112017108941612-pat00003
이 근거리 사용자 단말(NEU)의 검출된 심볼임을 정의함으로써, SIC의 나머지 결과는 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.If a base station (BS) assumes a perfect channel
Figure 112017108941612-pat00003
By defining that this is the detected symbol of the local user terminal (NEU), the remaining result of the SIC can be expressed as: < EMI ID = 3.0 >

Figure 112017108941612-pat00004
Figure 112017108941612-pat00004

한편, 공간변조(SM) 시스템 모델에서는 공간 차원이라는 세 번째 차원이 확장될 수 있는데, 공간변조(SM)는 낮은 복잡성과 높은 스펙트럼 효율을 제공할 수 있고, 송신 안테나 인덱스는 하나의 송신 안테나만 사용하여 정보로서 변조될 수 있으며, 반송파 당 총 전송 비트(bpcu)는 다음의 수학식 4와 같이 표시될 수 있다.On the other hand, in a spatial modulation (SM) system model, a third dimension called spatial dimension can be extended. Space modulation (SM) can provide low complexity and high spectral efficiency, and a transmit antenna index uses only one transmit antenna , And the total transmission bit per carrier wave (bpcu) can be expressed as Equation (4).

Figure 112017108941612-pat00005
Figure 112017108941612-pat00005

여기에서, Nt는 송신기 안테나의 수를 의미하고, M은 가능한 모든 변조된 심볼의 수를 의미하는데, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying, 직교 위상 천이 변조)에 대한 M은 4이고, 8PSK에 대한 M은 8이다.Where N t means the number of transmitter antennas, M means the number of all possible modulated symbols, M for Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) is 4, M for 8PSK Is 8.

그리고, q(k)가 송신될 m비트를 포함하는 벡터라고 가정할 경우, q(k)=[q1 q2 ... qm]으로 나타낼 수 있고, 이진 벡터 q(k)는 Nt의 또 다른 벡터 x(k) 크기로 매핑되어 0과 다른 벡터의 한 요소가 될 수 있다. 이에 따라, 벡터 x(k)의 l 번째 심볼은 xl이고, l은 매핑 된 송신 안테나 수인

Figure 112017108941612-pat00006
로 나타낼 수 있다. 이어서, Nr이 수신 안테나의 수인 경우, 심볼 x1은 다음의 수학식 5와 같은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 채널 H를 통해 송신된다:And, if it is assumed that q (k) is a vector including a m-bit to be sent, q (k) = can be expressed by [q 1 q 2 ... q m ], the binary vector q (k) are N t (K) of another vector x (k), and can be an element of a vector different from zero. Accordingly, the 1 < st > symbol of the vector x (k) is xl , and l is the number of mapped transmission antennas
Figure 112017108941612-pat00006
. Then, if N r is the number of receive antennas, the symbol x 1 is transmitted over a Multiple Input Multiple Output (MIMO) channel H as follows:

Figure 112017108941612-pat00007
Figure 112017108941612-pat00007

여기에서, hv,τ는 Nr의 수신 안테나 v 크기와 송신 안테나 τ 크기 사이의 복합 채널 임펄스 응답을 의미하고, 채널 행렬 H의 크기는 NrㅧNt을 의미한다.Here, h v and τ denote the composite channel impulse response between the size of the receiving antenna v of N r and the size of the transmitting antenna τ, and the size of the channel matrix H means N r ㅧ N t .

마지막으로, w(k)를 AWGN으로 정의할 경우, 수신 벡터는 다음의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.Finally, when w (k) is defined as AWGN, the reception vector can be expressed by the following Equation (6).

Figure 112017108941612-pat00008
Figure 112017108941612-pat00008

한편, 수신기 쪽에서는 송신 안테나 인덱스와 UE의 송신 심볼을 추정할 수 있는데, 송신 안테나 인덱스와 UE의 송신 심볼을 추정하기 위해 MRRC와 MLE을 사용할 수 있다.On the other hand, the receiver side can estimate the transmission antenna index and the transmission symbol of the UE. The transmission antenna index and the transmission symbol of the UE can be estimated using MRRC and MLE.

그리고, MRRC의 경우에는 수신기에서 알려진 것으로 가정된 채널 행렬 H의 은닉 공분산과 수신된 벡터 y(k)를 다음의 수학식 7과 같이 곱할 수 있다.In the case of MRRC, the hidden covariance of the channel matrix H assumed to be known at the receiver and the received vector y (k) can be multiplied as shown in Equation (7).

Figure 112017108941612-pat00009
Figure 112017108941612-pat00009

여기에서, 완벽한 시간 및 주파수 동기화를 가정할 경우 g(k)는 x(k)와 동일하고, w(k)가 존재할 경우 추정된 안테나 인덱스 번호 l은 다음의 수학식 8과 같이 산출될 수 있다.Assuming perfect time and frequency synchronization, g (k) is equal to x (k), and if w (k) exists, the estimated antenna index number 1 can be calculated as Equation (8) .

Figure 112017108941612-pat00010
Figure 112017108941612-pat00010

여기에서, gj(k)는 벡터 g(k)의 j번째 요소를 의미한다.Here, g j (k) means the j-th element of the vector g (k).

다음에, 안테나 인덱스가 정확하게 추정될 수 있다고 가정할 경우, 전송된 심볼은 다음의 수학식 9와 같이 추정될 수 있다.Next, assuming that the antenna index can be accurately estimated, the transmitted symbol may be estimated as: < EMI ID = 9.0 >

Figure 112017108941612-pat00011
Figure 112017108941612-pat00011

여기에서,

Figure 112017108941612-pat00012
는 열 벡터 g(k)에서 원소 번호
Figure 112017108941612-pat00013
를 의미하고, Q[.]는 성상도 양자화(슬라이싱) 함수(constellation quantization (slicing) function)를 의미한다.From here,
Figure 112017108941612-pat00012
(K) is an element number
Figure 112017108941612-pat00013
, And Q [.] Denotes a constellation quantization (slicing) function.

한편, 다른 추정 기법인 MLE는 다음의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, another estimation technique, MLE, can be expressed as Equation (10).

Figure 112017108941612-pat00014
Figure 112017108941612-pat00014

여기에서, j = 1, ..., Nt와, s = 1, ..., M와,

Figure 112017108941612-pat00015
에 대해 x(k)는 각각 추정된 안테나 인덱스 및 추정된 심볼을 의미하고, xs는 가능한 전체 전송된 심볼을 포함하는 벡터를 의미한다.Here, j = 1, ..., N t , s = 1, ..., M,
Figure 112017108941612-pat00015
X (k) denotes an estimated antenna index and an estimated symbol, respectively, and x s denotes a vector including the entire transmitted symbols.

한편, 상술한 바와 같은 상향 링크 NOMA 시스템 모델과 SM 시스템 모델을 결합한 상향 링크 SM NOMA 시스템 모델에 대해 설명하면, UEn(n=1,2)에 대해 벡터 qn(t)는 UE-1 및 UE-2 모두에서 전송된 m 비트를 포함하는 벡터이고, qn(t)는 Ntn의 또 다른 벡터 xn(k) 크기에 매핑되며, 0과 다른 벡터 xn(k)의 단지 하나의 요소가 될 수 있다.The uplink SM NOMA system model combining the uplink NOMA system model and the SM system model as described above will be described. The vector q n (t) for UE n (n = 1, 2) vector, containing the m-bit transmission in both the UE-2, q n (t ) is the Nt n again maps to a different vector x n (k) size, 0 and only one other vector x n (k) Element.

그리고, 벡터 xn(k)의 심볼 번호 p와 q는 각각 xp와 xq이고, p와 q는 송신 안테나 번호 p∈[1:Nt1] 및 q∈[1 : Nt2]와 매핑된다. 또한, Nr은 수신 안테나의 개수이고, P1, P2는 각각 UE-1 및 UE-2 송신 전력이고, 심볼 xp 및 xq는 다음의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있는 MIMO 무선 채널 Hn에서 전송될 수 있다.The symbol numbers p and q of the vector x n (k) are x p and x q , respectively, and p and q are mapped to the transmission antenna numbers p ∈ [1: Nt 1 ] and q ∈ [1: Nt 2 ] . In addition, Nr is the number of receive antennas, P 1 and P 2 are the UE-1 and UE-2 transmit powers, and symbols x p and x q are MIMO radio channels H n Lt; / RTI >

Figure 112017108941612-pat00016
Figure 112017108941612-pat00016

여기에서, hn(v,τ)는 Nr의 수신 안테나 v 크기와 Ntn의 송신 안테나 τ 크기 사이의 복합 채널 임펄스 응답을 의미한다. 따라서, 채널 행렬 Hn의 크기는 NrㅧNtn이 될 수 있다. Here, h n (v, τ) denotes the complex channel impulse response between the Nr receive antennas v size and Nt n transmission antennas of a size τ. Therefore, the size of the channel matrix H n can be Nr N Nt n .

마지막으로, w(k)를 AWGN 벡터로 정의하면, 수신 벡터는 다음의 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.Finally, if w (k) is defined as an AWGN vector, the reception vector can be expressed by the following equation (12).

Figure 112017108941612-pat00017
Figure 112017108941612-pat00017

여기에서, |h1(v,τ=p)|2>|h2(v,τ=q)|2를 정의함으로써, UE-1이 근거리 사용자 단말(NEU)이고, UE-2가 원거리 사용자 단말(FEU)이라는 것을 명확하게 이해할 수 있다.Here, | h 1 (v,? = P) | 2 > | h 2 (v,? = Q) | 2 , it can be clearly understood that UE-1 is a local user terminal (NEU) and UE-2 is a remote user terminal (FEU).

다음에, 상술한 바와 같은 공간변조(SM)와 비직교 다중 접속(NOMA)을 결합하여 본 발명에서 제안하는 기지국에서의 상향 링크 신호를 검출하는 과정(즉, 단계110 내지 단계150)에 대해 상세히 설명하면, 공간변조(SM)와 비직교 다중 접속(NOMA)의 결합으로 높은 스펙트럼 효율을 제공할 수 있는데, 도 3에 도시한 바와 같은 시스템 모델과 같이 UE 심볼과 안테나 인덱스를 추정하기 위한 하이브리드 검출 방식을 수행할 수 있다.Next, the process of detecting the uplink signal in the base station proposed in the present invention by combining the spatial modulation SM and the non-orthogonal multiple access (NOMA) as described above (i.e., steps 110 to 150) The combination of spatial modulation (SM) and non-orthogonal multiple access (NOMA) can provide high spectral efficiency. Hybrid detection for estimating UE symbols and antenna index, as in the system model shown in FIG. 3, Method can be performed.

예를 들면, 수신기에서 총 수신 신호는 상기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있고, 수신된 벡터 y(t)에 대해 MRRC를 수행할 수 있다.For example, the total received signal at the receiver can be expressed as Equation (12) above, and the MRRC can be performed on the received vector y (t).

그리고, 채널 행렬 H1이 수신기에서 알려져 있다고 가정함으로써, UE-1의 추정된 안테나 인덱스

Figure 112017108941612-pat00018
은 다음의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 복수의 사용자 단말로부터 기지국에 수신되는 전체수신신호(y(t))에 대해 MRRC를 수행하여 근거리 사용자 단말(NEU)에 대응하는 근거리 송신 안테나의 제 1 인덱스(
Figure 112017108941612-pat00019
)를 추정할 수 있다(단계110).Then, by assuming that the channel matrix H 1 is known at the receiver, the estimated antenna index of UE-1
Figure 112017108941612-pat00018
Can be expressed by the following Equation (13). That is, MRRC is performed on the entire received signal y (t) received from the plurality of user terminals to the base station to obtain a first index
Figure 112017108941612-pat00019
) (Step 110).

Figure 112017108941612-pat00020
Figure 112017108941612-pat00020

여기에서, g(t)는 열 벡터를 의미하고, H1 H는 근거리 사용자 단말의 채널 행렬의 은닉 공분산을 의미하며, y(t)는 전체수신신호를 의미하고, P1은 근거리 사용자 단말의 송신 전력을 의미하며,

Figure 112017108941612-pat00021
는 제 1 인덱스를 의미하고, gf(t)는 g(t)의 f번째 요소를 의미한다.Here, g (t) denotes a column vector, H 1 H denotes a hidden covariance of a channel matrix of a local user terminal, y (t) denotes an entire received signal, P 1 denotes a local user terminal Transmission power,
Figure 112017108941612-pat00021
Denotes the first index, and g f (t) denotes the f th element of g (t).

다음에, 추정된 안테나 인덱스

Figure 112017108941612-pat00022
가 정확하다고 가정할 경우, 송신된 심볼은 다음의 수학식 14와 같이 추정될 수 있다. 즉, 제 1 인덱스(
Figure 112017108941612-pat00023
)를 이용하여 근거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 1 심볼(
Figure 112017108941612-pat00024
)을 추정하는 방식으로 근거리 상향 링크 신호를 검출할 수 있다(단계120).Next, the estimated antenna index
Figure 112017108941612-pat00022
The transmitted symbol may be estimated as: < EMI ID = 14.0 > That is, the first index (
Figure 112017108941612-pat00023
) Corresponding to the short distance uplink signal using the first symbol (
Figure 112017108941612-pat00024
(Step 120). [0031] In step 120, the local uplink signal is estimated.

Figure 112017108941612-pat00025
Figure 112017108941612-pat00025

여기에서,

Figure 112017108941612-pat00026
은 제 1 심볼을 의미하고,
Figure 112017108941612-pat00027
은 열 벡터 g(t)에서 요소 번호
Figure 112017108941612-pat00028
를 의미하며, Q[.]는 성상도 양자화 함수를 의미한다.From here,
Figure 112017108941612-pat00026
Denotes a first symbol,
Figure 112017108941612-pat00027
(T) < / RTI >
Figure 112017108941612-pat00028
, And Q [.] Denotes constellation quantization function.

다음에, 수신된 벡터 y(t)로부터 구성 요소 "

Figure 112017108941612-pat00029
"를 제거하기 위해 SIC를 수행할 수 있는데, 완벽한 SIC 시나리오에서는 추정된 심볼
Figure 112017108941612-pat00030
는 xp와 동일하다고 가정할 수 있지만, 불완전한 SIC 시나리오를 사용하기 때문에 SIC의 나머지 결과는 다음의 수학식 15과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 근거리 상향 링크 신호를 이용한 SIC를 수행하여 전체수신신호(y(t))에서 근거리 상향 링크 신호(
Figure 112017108941612-pat00031
)를 제거할 수 있다(단계130).Next, from the received vector y (t), the component "
Figure 112017108941612-pat00029
&Quot; can be performed in a full SIC scenario,
Figure 112017108941612-pat00030
The rest of the results but can be assumed to be the same as x p, due to the use of incomplete SIC SIC scenario can be expressed as Equation (15) of. That is, the SIC using the short distance uplink signal is performed to calculate the short distance uplink signal (y (t)) from the entire reception signal y
Figure 112017108941612-pat00031
(Step 130).

Figure 112017108941612-pat00032
Figure 112017108941612-pat00032

여기에서,

Figure 112017108941612-pat00033
는 전체수신신호에서 근거리 상향 링크 신호를 제거한 신호를 의미하고,
Figure 112017108941612-pat00034
는 전체수신신호를 의미하며,
Figure 112017108941612-pat00035
는 근거리 상향 링크 신호를 의미하고, P2는 원거리 사용자 단말의 송신 전력을 의미한다.From here,
Figure 112017108941612-pat00033
Denotes a signal obtained by removing the near-field uplink signal from the entire received signal,
Figure 112017108941612-pat00034
Denotes the entire received signal,
Figure 112017108941612-pat00035
Denotes a short distance uplink signal, and P 2 denotes a transmission power of a remote user terminal.

그리고, UE-2 송신 심볼 및 안테나 인덱스는 MLE를 사용하여 다음의 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 근거리 상향 링크 신호가 제거된 잔류신호에 대해 MLE를 수행하여 원거리 사용자 단말(FEU)에 대응하는 원거리 송신 안테나의 제 2 인덱스(

Figure 112017108941612-pat00036
)를 추정할 수 있고(단계140), 제 2 인덱스(
Figure 112017108941612-pat00037
)를 이용하여 원거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 2 심볼(
Figure 112017108941612-pat00038
)을 추정하는 방식으로 원거리 상향 링크 신호를 검출할 수 있다(단계150).The UE-2 transmission symbol and the antenna index can be expressed by Equation (16) using MLE. That is, MLE is performed on the residual signal from which the near-field uplink signal has been removed, and the second index of the far-field transmission antenna corresponding to the far-end user terminal (FEU)
Figure 112017108941612-pat00036
) (Step 140), and the second index (
Figure 112017108941612-pat00037
) Corresponding to the far-end uplink signal and a second symbol (
Figure 112017108941612-pat00038
(Step 150). ≪ tb >< TABLE >

Figure 112017108941612-pat00039
Figure 112017108941612-pat00039

여기에서, d=1, ..., Nt2이고, g=1, ..., M이며,

Figure 112017108941612-pat00040
는 제 2 인덱스를 의미하고,
Figure 112017108941612-pat00041
는 제 2 심볼을 의미하며, xg는 제 2 심볼의 전체 가능성을 포함하는 벡터를 의미한다.Here, d = 1, ..., Nt 2 , g = 1, ..., M,
Figure 112017108941612-pat00040
Denotes a second index,
Figure 112017108941612-pat00041
Denotes a second symbol, and x g denotes a vector including the entire possibility of the second symbol.

따라서, 본 발명은 공간 변조(SM)와 비직교 다중접속(NOMA)을 이용하여 복수의 사용자 단말로부터 전송되는 상향 링크 신호를 기지국에서 효과적으로 검출할 수 있다.Therefore, the present invention can effectively detect an uplink signal transmitted from a plurality of user terminals at a base station using spatial modulation (SM) and non-orthogonal multiple access (NOMA).

그리고, 본 발명은 복수의 사용자 단말로부터 기지국에 수신되는 전체수신신호에 대해 MRRC를 수행하여 근거리 사용자 단말에 대응하는 근거리 송신 안테나의 제 1 인덱스를 추정하고, 추정된 제 1 인덱스를 이용하여 근거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 1 심볼을 추정함으로써, 근거리 사용자 단말로부터 전송되는 근거리 상향 링크 신호를 효과적으로 검출할 수 있다.The present invention estimates a first index of a short-distance transmission antenna corresponding to a near-end user terminal by performing MRRC on all reception signals received from a plurality of user terminals at a base station, By estimating the first symbol corresponding to the link signal, the local uplink signal transmitted from the local user terminal can be effectively detected.

또한, 전체수신신호로부터 검출된 근거리 상향 링크 신호를 이용한 SIC를 수행하여 근거리 상향 링크 신호를 제거하고, 잔류신호에 대해 MLE를 수행하여 원거리 사용자 단말에 대응하는 원거리 송신 안테나의 제 2 인덱스를 추정하고, 추정된 제 2 인덱스를 이용하여 원거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 2 심볼을 추정함으로써, 원거리 사용자 단말로부터 전송되는 원거리 상향 링크 신호를 효과적으로 검출할 수 있다.In addition, the SIC using the local uplink signal detected from the entire received signal is performed to remove the local uplink signal, and the MLE is performed on the residual signal to estimate the second index of the remote transmission antenna corresponding to the remote user terminal And estimating the second symbol corresponding to the far uplink signal using the estimated second index, thereby effectively detecting the far uplink signal transmitted from the far user terminal.

다음에, 상술한 바와 같은 과정을 갖는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법을 적용한 시뮬레이션 결과에 대해 도 4 내지 도 8를 참조하여 설명하면, 비트 오류 전송이 없고 모든 시스템에 대해 공정한 특성 파라미터를 사용할 경우 각 시스템의 최대 전송 비트 q는 도 4에 도시한 바와 같이 나타낼 수 있다.Next, a simulation result obtained by applying the uplink signal detection method in the base station having the above-described procedure will be described with reference to FIG. 4 to FIG. 8. When using bit error transmission and characteristic parameters that are fair for all systems The maximum transmission bit q of each system can be represented as shown in FIG.

그리고, 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법의 시뮬레이션에서, 완전한 채널 식별이 수신기에서 가정될 수 있고, 수신 안테나는 상관 관계를 피하기에 충분히 넓은 것으로 가정될 수 있으며, 최대 송신 전력 P는 모든 시뮬레이션된 시스템에서 동일하며, 수신기에서의 SNR(signal-to-noise-ratio, 신호대잡음비, 이하 'SNR'이라 함)은

Figure 112017108941612-pat00042
에 의해 주어지고,
Figure 112017108941612-pat00043
는 잡음 전력이다.And, in the simulation of the method of detecting the uplink signal at the base station, a complete channel identification can be assumed at the receiver, and the receive antenna can be assumed to be wide enough to avoid correlation and the maximum transmit power, P, , And the signal-to-noise-ratio (SNR) (hereinafter referred to as SNR) at the receiver is the same
Figure 112017108941612-pat00042
Lt; / RTI >
Figure 112017108941612-pat00043
Is the noise power.

또한, 완전 BER(bit error rate, 비트 오류율, 이하 'BER'이라 함) 시뮬레이션 파라미터는 도 5에 도시한 바와 같이 나타낼 수 있는데, N은 페어링된 UE의 수, Mn은 UE-n 변조 유형, Ntn은 송신 안테나의 수, Pn은 정규화된 UE-n, dn은 UE-n의 정규화된 거리, v는 경로 손실 지수, hn은 UE-n 채널 분포를 각각 나타낼 수 있다.In addition, a full BER (bit error rate, hereinafter referred to as BER) simulation parameter may be represented as shown in FIG. 5, where N is the number of UEs paired, M n is the UE- N n is the number of transmit antennas, P n is the normalized UE-n, d n is the normalized distance of UE-n, v is the path loss index, and h n is the UE-n channel distribution.

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 SM NOMA 시스템 모델과 종래의 NOMA 시스템 모델에 대하여, UE-1은 근거리 사용자 단말(NEU)이고, UE-2는 원거리 사용자 단말(FEU)임을 명확하게 알 수 있고, 원거리 사용자 단말(FEU)에 대해 제안된 시스템인 SM NOMA 시스템 모델이 주어진 SNR에서 기존의 NOMA 시스템 모델을 능가한다는 것을 알 수 있다.5, for the SM NOMA system model of the present invention and the conventional NOMA system model, it is clear that UE-1 is a local user terminal (NEU) and UE-2 is a remote user terminal (FEU) It can be seen that the SM NOMA system model, a proposed system for a remote user terminal (FEU), outperforms the existing NOMA system model at a given SNR.

여기에서, 근거리 사용자 단말(NEU)의 경우, 기존 NOMA 시스템 모델은 제안된 SM NOMA 시스템 모델보다 BER=10-3에서 대략 1dB 성능이 우수하다는 것을 알 수 있고, 이는 근거리 사용자 단말(NEU)의 신호 추정이 불완전하여 SIC를 수행하는 동안 근거리 사용자 단말(NEU)의 신호가 완벽하게 제거되지 않아서 발생한다는 점을 알 수 있다.It can be seen here that the existing NOMA system model is superior to the proposed SM NOMA system model by approximately 1 dB at BER = 10 -3 in the case of the near user terminal (NEU) It can be seen that the estimation is incomplete and the signal of the local user terminal (NEU) is not completely removed during the SIC.

또한, SNR이 대략 17dB에서 SM NOMA 시스템 모델의 원거리 사용자 단말(FEU)은 SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU)와 교차한다는 점을 알 수 있는데, 이 상태는 낮은 SNR에서 SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU)의 디코딩된 신호가 부정확해지는 경향이 있기 때문에 발생한다는 점을 알 수 있다.In addition, it can be seen that at a SNR of approximately 17 dB, the far-end user terminal (FEU) of the SM NOMA system model intersects with the near-end user terminal (NEU) of the SM NOMA system model, But because the decoded signal of the local user terminal (NEU) tends to be inaccurate.

한편, SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU)의 디코딩된 신호는 SIC를 수행하는데 사용될 수 있는데, SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU)의 디코딩된 신호가 부정확하면, SIC의 결과 신호는 총수신신호에서 SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU)의 신호를 완벽하게 제거하지 못하는 것을 알 수 있고, 높은 SNR에서, SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU)의 디코딩된 신호가 정확하게 추정되는 경향이 있음을 알 수 있으며, MLE의 BER 성능으로 인해 SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU)이 SM NOMA 시스템 모델의 원거리 사용자 단말(FEU)에 의해 교차되는 경우 도 6에 도시한 바와 같이 MRRC보다 우수함을 알 수 있다.On the other hand, the decoded signal of the local user terminal (NEU) of the SM NOMA system model can be used to perform the SIC. If the decoded signal of the local user terminal (NEU) of the SM NOMA system model is incorrect, (NEU) of the SM NOMA system model in the total received signal, and at the high SNR, the decoded signal of the near user terminal (NEU) of the SM NOMA system model is accurately estimated (NEU) of the SM NOMA system model is crossed by the remote user terminal (FEU) of the SM NOMA system model due to the BER performance of the MLE, as shown in FIG. 6 MRRC. ≪ / RTI >

반면에, 도 7와 도 8에 도시한 바와 같이 달성 가능한 사용자와 시스템 전송 비트의 시뮬레이션 결과를 나타내는데. 도 7에 도시된 바와 같이 달성 가능한 사용자 전송 비트의 경우 SM NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU) 및 원거리 사용자 단말(FEU)은 종래의 NOMA 시스템 모델의 근거리 사용자 단말(NEU) 및 원거리 사용자 단말(FEU)보다 성능이 우수함을 알 수 있다.On the other hand, the simulation results of the user and system transmission bits, which can be achieved as shown in FIGS. 7 and 8, are shown. In the case of the user transmission bit achievable as shown in FIG. 7, the near user terminal (NEU) and the far user terminal (FEU) of the SM NOMA system model are connected to the near user terminal (NEU) and the far user terminal FEU).

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 SM NOMA 시스템 모델은 근거리 사용자 단말(NEU) 및 원거리 사용자 단말(FEU) 모두에 대해 동일한 대역폭을 공유하고 있으며, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 SM NOMA 시스템 모델이 가장 높은 전송 비트를 달성하기 때문에, SM NOMA 시스템 모델이 달성 가능한 시스템 전송 비트에서 다른 모든 시스템보다 성능이 우수함을 알 수 있다.8, the SM NOMA system model of the present invention shares the same bandwidth for both the near user terminal (NEU) and the far user terminal (FEU), and as shown in FIG. 4, the SM NOMA Because the system model achieves the highest transmission bit, it can be seen that the SM NOMA system model outperforms all other systems at achievable system transmission bits.

상술한 바와 같이, 기지국에서 상향 링크 신호를 검출하기 위해서 공간 변조(SM)와 비직교 다중 접속(NOMA)의 결합(융합)이 수행될 수 있는데, 근거리 사용자 단말(NEU)과 원거리 사용자 단말(FEU)로부터 전송된 심볼과 안테나 인덱스를 추정하기 위해서 하이브리드 검출 기법이 도입되었고, 공간 변조(SM)와 비직교 다중 접속(NOMA)의 결합(융합)은 높은 시스템 전송 비트를 제공할 수 있으며, 종래의 다른 시스템과 비교하여 2배의 비트를 더 많이 전송할 수 있기 때문에, 시스템 전송 비트의 성능에서 공간 변조(SM)와 비직교 다중 접속(NOMA)의 결합된 시스템은 다른 모든 시스템을 능가함을 알 수 있다.As described above, the spatial modulation (SM) and the non-orthogonal multiple access (NOMA) combination (fusion) can be performed in order to detect the uplink signal in the base station. The near user terminal Hybrid detection techniques have been introduced to estimate the symbols and antenna indexes transmitted from the mobile station and spatial modulation (SM) and non-orthogonal multiple access (NOMA) combining (fusion) It can be seen that the combined system of spatial modulation (SM) and non-orthogonal multiple access (NOMA) outperforms all other systems in terms of the performance of the system transmission bits, since more than twice as many bits can be transmitted as compared to other systems have.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be readily apparent that such substitutions, modifications, and alterations are possible.

Claims (6)

복수의 사용자 단말로부터 기지국에 수신되는 전체수신신호에 대해 MRRC(Maximum receive ratio combining)를 수행하여 근거리 사용자 단말에 대응하는 근거리 송신 안테나의 제 1 인덱스를 추정하는 단계와,
상기 제 1 인덱스를 이용하여 근거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 1 심볼을 추정하는 방식으로 상기 근거리 상향 링크 신호를 검출하는 단계와,
상기 근거리 상향 링크 신호를 이용한 SIC(Successive Interference Cancellation)를 수행하여 상기 전체수신신호에서 상기 근거리 상향 링크 신호를 제거하는 단계와,
상기 근거리 상향 링크 신호가 제거된 잔류신호에 대해 MLE(Maximum Likelihood Estimation)를 수행하여 원거리 사용자 단말에 대응하는 원거리 송신 안테나의 제 2 인덱스를 추정하는 단계와,
상기 제 2 인덱스를 이용하여 원거리 상향 링크 신호에 대응하는 제 2 심볼을 추정하는 방식으로 상기 원거리 상향 링크 신호를 검출하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 인덱스를 추정하는 단계는, 아래의 수학식에 따라 상기 제 1 인덱스를 추정하는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법.
Figure 112018104924126-pat00044

여기에서, g(t)는 열 벡터를 의미하고, H1 H는 상기 근거리 사용자 단말의 채널 행렬의 은닉 공분산을 의미하며, y(t)는 상기 전체수신신호를 의미하고, P1은 상기 근거리 사용자 단말의 송신 전력을 의미하며,
Figure 112018104924126-pat00045
는 상기 제 1 인덱스를 의미하고, gf(t)는 상기 g(t)의 f번째 요소를 의미함.
Estimating a first index of a local transmission antenna corresponding to a local user terminal by performing maximum receive ratio combining (MRRC) on a total reception signal received from a plurality of user terminals to a base station;
Detecting the nearest uplink signal by estimating a first symbol corresponding to the nearest uplink signal using the first index;
Performing successive interference cancellation (SIC) using the short distance uplink signal to remove the short distance uplink signal from the entire received signal;
Performing MLE (Maximum Likelihood Estimation) on the residual signal from which the near-field uplink signal has been removed to estimate a second index of a far-field transmission antenna corresponding to the far-
And detecting the second uplink signal by estimating a second symbol corresponding to the far uplink signal using the second index,
The method of claim 1, wherein estimating the first index comprises: estimating the first index according to the following equation:
Figure 112018104924126-pat00044

Where H (t) denotes a column vector, H 1 H denotes a hidden covariance of a channel matrix of the local user terminal, y (t) denotes the entire received signal, P 1 denotes a near- Means the transmission power of the user terminal,
Figure 112018104924126-pat00045
Denotes the first index, and g f (t) denotes the f th element of g (t).
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 근거리 상향 링크 신호를 검출하는 단계는, 아래의 수학식에 따라 상기 제 1 심볼을 추정하는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법.
Figure 112017108941612-pat00046

여기에서,
Figure 112017108941612-pat00047
은 상기 제 1 심볼을 의미하고,
Figure 112017108941612-pat00048
은 열 벡터 g(t)에서 요소 번호
Figure 112017108941612-pat00049
를 의미하며, Q[.]는 성상도 양자화 함수를 의미함.
The method according to claim 1,
Wherein the step of detecting the near-field uplink signal estimates the first symbol according to the following equation.
Figure 112017108941612-pat00046

From here,
Figure 112017108941612-pat00047
Denotes the first symbol,
Figure 112017108941612-pat00048
(T) < / RTI >
Figure 112017108941612-pat00049
, And Q [.] Denotes constellation quantization function.
제 1 항에 있어서,
상기 근거리 상향 링크 신호를 제거하는 단계는, 아래의 수학식에 따라 수행되는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법.
Figure 112017108941612-pat00050

여기에서,
Figure 112017108941612-pat00051
는 상기 전체수신신호에서 상기 근거리 상향 링크 신호를 제거한 신호를 의미하고,
Figure 112017108941612-pat00052
는 상기 전체수신신호를 의미하며,
Figure 112017108941612-pat00053
는 상기 근거리 상향 링크 신호를 의미하고, P2는 상기 원거리 사용자 단말의 송신 전력을 의미함.
The method according to claim 1,
Wherein the step of removing the short distance uplink signal is performed according to the following equation.
Figure 112017108941612-pat00050

From here,
Figure 112017108941612-pat00051
Denotes a signal obtained by removing the near-field uplink signal from the entire received signal,
Figure 112017108941612-pat00052
Means the entire received signal,
Figure 112017108941612-pat00053
Denotes the near-end uplink signal, and P 2 denotes the transmission power of the remote user terminal.
제 1 항에 있어서,
상기 원거리 상향 링크 신호를 검출하는 단계는, 아래의 수학식에 따라 수행되는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법.
Figure 112017108941612-pat00054

여기에서, d=1, ..., Nt2이고, g=1, ..., M이며,
Figure 112017108941612-pat00055
는 상기 제 2 인덱스를 의미하고,
Figure 112017108941612-pat00056
는 상기 제 2 심볼을 의미하며, xg는 상기 제 2 심볼의 전체 가능성을 포함하는 벡터를 의미함.
The method according to claim 1,
Wherein the step of detecting the long distance uplink signal is performed according to the following equation.
Figure 112017108941612-pat00054

Here, d = 1, ..., Nt 2 , g = 1, ..., M,
Figure 112017108941612-pat00055
Denotes the second index,
Figure 112017108941612-pat00056
Denotes the second symbol, and x g denotes a vector including the entire possibility of the second symbol.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 근거리 사용자 단말은, 상기 기지국에서 최대 송신 전력으로 설정되고,
상기 원거리 사용자 단말은, 상기 기지국에서 상대적으로 낮은 송신 전력으로 설정되는 기지국에서의 상향 링크 신호 검출 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the near user terminal is set to a maximum transmission power at the base station,
Wherein the remote user terminal is set to a relatively low transmission power in the base station.
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