KR101998998B1 - 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치가 제시된다. 일 실시예에 따른 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법은, 신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계; 상기 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계; 및 상기 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치{SIGNAL PROCESSING METHOD AND APPARATUS FOR MULTI-ANTENNA MULTIPLE SOURCE AND MULTIPLE DESTINATION VIA RELAY COMMUNICATION SYSTEM}
아래의 실시예들은 다중 안테나 환경에서 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
송신기, 중계기 및 수신기를 포함하는 네트워크에서 다중 안테나를 이용한 통신 기술은 송신기에서 전송하는 송신 신호를 수신기에서 수신하는 기술로써, 수신기는 송신기에서 전송하는 송신 신호를 중계기를 통하여 수신할 수 있다.
이러한 중계기를 사용하는 다중 안테나를 이용한 통신 시스템에서 통신 신뢰도 향상을 위한 송신기, 중계기 및 수신기 설계 기술은 3GPP LTE/LTE-A의 단말 간 직접 통신(Device-to-Device Communication)의 발전과 더불어 주목을 받고 있다.
기존에는 Gradient descent 방법이나 Interior point 방법과 같은 복잡한 수치 해석 연산을 필요로 하였으며, 이러한 연산 복잡도로 인해 상용 시스템에 적용하는데 어려움이 있다.
H. Choi, C. Song, H. Park, and I. Lee, "Transceiver Design for Multipoint-to-Multipoint MIMO Amplify-and-Forward Relaying Systems," IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 13, pp.198-209, Jan. 2014.
실시예들은 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 통신 시스템을 통해 통신 신뢰도를 개선하는 송수신기 설계 기술을 제공한다.
실시예들은 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 통신 시스템에서 복잡한 수치 해석 연산을 필요로 하지 않고 클로즈드 폼(Closed-form)으로 송신기, 중계기 및 수신기 설계 알고리즘을 제안함으로써, 연산 복잡도를 줄일 수 있는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법은, 신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계; 상기 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계; 및 상기 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차를 최소화하는 단계는, 상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하는 단계; 상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 및 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계는, 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬과 송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 이용하여, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 다음 식을 이용하여 구하고,
Figure 112017127618300-pat00001
여기서,
Figure 112017127618300-pat00002
는 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00003
는 송신기 전력 제어 계수일 수 있다.
상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계는, 상기 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬과 중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 이용하여, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 다음 식을 이용하여 구하고,
Figure 112017127618300-pat00004
여기서,
Figure 112017127618300-pat00005
는 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00006
는 중계기 전력 제어 계수일 수 있다.
다른 실시예에 따른 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치는, 신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 송신기; 복수의 상기 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 중계기; 및 상기 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 복수의 수신기를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 보정부는, 상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하는 초기화부; 상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 송신기 다중 안테나 신호 처리부; 상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부; 및 상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 수신기 다중 안테나 신호 처리부를 포함하고, 상기 송신기 다중 안테나 신호 처리부, 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리부 및 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리부는, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산할 수 있다.
상기 송신기 다중 안테나 신호 처리부는, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 송신기 계수 연산부; 및 송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 산정하는 송신기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며, 상기 송신기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
Figure 112017127618300-pat00007
여기서,
Figure 112017127618300-pat00008
는 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00009
는 송신기 전력 제어 계수일 수 있다.
상기 중계기 다중 안테나 신호 처리부는, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 중계기 계수 연산부; 및 중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 산정하는 중계기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며, 상기 중계기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
Figure 112017127618300-pat00010
여기서,
Figure 112017127618300-pat00011
는 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00012
는 중계기 전력 제어 계수일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 송신기는, 신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산이 수행된 이후 중계기로 전달하는 송신기의 다중 안테나 송신부; 및 상기 송신기의 다중 안테나 송신부의 신호를 이용하여 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화한 다음, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하고, 상기 송신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하여 상기 송신기의 다중 안테나 송신부로 전달 하는 송신기 다중 안테나 신호 처리부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 송신기 다중 안테나 신호 처리부는, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 송신기 계수 연산부; 및 송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 산정하는 송신기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며, 상기 송신기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
Figure 112017127618300-pat00013
여기서,
Figure 112017127618300-pat00014
는 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00015
는 송신기 전력 제어 계수일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 중계기는, 복수의 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산이 수행된 이후 수신기로 전달하는 하는 중계기의 다중 안테나 송신부; 및 상기 중계기의 다중 안테나 송신부의 신호를 이용하여 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화한 다음, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하고, 상기 중계기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하여 상기 중계기의 다중 안테나 송신부로 전달 하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부를 포함할 수 있다.
상기 중계기 다중 안테나 신호 처리부는, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 중계기 계수 연산부; 및 중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 산정하는 중계기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며, 상기 중계기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
Figure 112017127618300-pat00016
여기서,
Figure 112017127618300-pat00017
는 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00018
는 중계기 전력 제어 계수일 수 있다.
실시예들에 따르면 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 통신 시스템을 통해 통신 신뢰도를 개선하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
실시예들에 따르면 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 통신 시스템에서 복잡한 수치 해석 연산을 필요로 하지 않고 클로즈드 폼(Closed-form)으로 송신기, 중계기 및 수신기 설계 알고리즘을 제안함으로써, 연산 복잡도를 줄일 수 있는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 송신기의 다중 안테나 신호 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 중계기의 다중 안테나 신호 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 수신기의 다중 안테나 신호 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 신호 처리 연산 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
아래의 실시예들은 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송신-수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 통신 시스템을 통해 통신 신뢰도를 개선하는 송수신기 설계 기술을 제공한다. 실시예들을 통해 상기 통신 환경에서 송신 단말기의 다중 안테나 신호 처리 방법 및 장치, 중계기에서 다중 안테나 신호 처리 방법 및 장치 및 수신 단말기의 다중 안테나 신호 처리 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
기지국과 같은 중앙 제어 장치의 제어를 받기 어려운 해상 통신 시스템 또는 기지국 제어를 최소화하고자 하는 3GPP LTE/LTE-A 이동 통신 표준에서는 단말 간 직접 통신(Device-to-Device Communication) 기술이 중요하다.
본 실시예들에 따르면 이러한 단말 간 직접 통신에서 주파수 사용 효율을 높이기 위해 다수의 송신 단말이 동일한 시간, 주파수 자원을 사용해 각각 지정된 수신 단말에 신호를 전송할 때, 그리고 송신 단말의 전력 제약 또는 전송 거리의 제약 등으로 중계기를 사용할 때 통신 시스템의 성능을 개선할 수 있다. 이를 위해 통신 시스템의 일반적 성능 기준인 통신 신뢰도를 향상시킬 수 있는 송신기, 수신기 및 중계기의 신호 처리 방법 및 장치의 구성 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서, 수신기(300)는 송신기(100)에서 전송하는 송신 신호를 중계기(200)를 통하여 수신할 수 있으며, K 개 단말기가 동일한 시간과 동일한 주파수 대역을 이용해 전송한 신호에 대한 중계기(200)의 수신 신호 r는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017127618300-pat00019
여기서, x k 는 k 번째 송신기(100)의 다중 안테나 신호를 나타내고, H k 는 k 번째 송신기(100)와 중계기(200) 간 무선 채널을 나타내며, n r 은 중계기 잡음을 의미한다.
그리고, x k H x k = P k , 즉 k 번째 송신기(100)의 송신 전력은 P k 이고, x k 는 송신 메시지 신호 벡터 s k 에 대한 신호 처리 행렬 A k 의 곱, x k = A k s k 으로 표현될 수 있다.
중계기(200)에 대한 k 번째 수신기(300)의 수신 신호 y k 는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112017127618300-pat00020
여기서, G k 는 중계기(200)에서 k 번째 수신기(300)로의 무선 채널을 나타내고, B는 중계기(200)의 다중 안테나 신호 처리 행렬을 나타내며, n k 는 k 번째 수신기 잡음을 나타낸다.
y k 에 대해 수신기(300)의 신호 처리 연산 행렬 D k 을 이용해 원하는 신호, 즉, k 번째 송신기(100)가 송신한 신호
Figure 112017127618300-pat00021
를 다음 식과 같이 추정할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017127618300-pat00022
실시예에 따르면 앞에서 언급한 [수학식 2] 및 [수학식 3]의 송신기(100)의 신호 처리 행렬 {A k }, 중계기(200)의 신호 처리 행렬 B 및 수신기(300)의 신호 처리 행렬 {D k }을 통신 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 구하고, 이를 구현하는 장치를 제공할 수 있다. 본 실시예에서 통신 신뢰도 척도로 신호의 비트 오류율(Bit Error Rate, BER)과 밀접한 관련이 있는 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 기준으로 할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기(200)를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치는 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 송수신 신호 처리 장치는 보정부를 더 포함할 수 있다.
송신기(100)는 신호(130)를 입력 받아 송신기(100)의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행할 수 있다. 이러한 송신기(100)는 복수 개 구성될 수 있다.
중계기(200)는 복수의 송신기(100)로부터 신호를 전달 받아 중계기(200)의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행할 수 있다.
수신기(300)는 중계기(200)로부터 신호를 전달 받아 수신기(300)의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하여 신호(330)를 출력할 수 있다. 이러한 수신기(300)는 복수 개 구성될 수 있다.
보정부는 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300)의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화할 수 있다. 여기서, 보정부는 적어도 하나 이상의 장치에 구성될 수 있으며, 예컨대 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300) 각각에 구성될 수 있다.
이러한 보정부는 더 구체적으로 초기화부, 송신기 다중 안테나 신호 처리부(110), 중계기 다중 안테나 신호 처리부(210) 및 수신기 다중 안테나 신호 처리부(310)를 포함할 수 있다.
초기화부는 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300)의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화할 수 있다.
송신기 다중 안테나 신호 처리부(110)는 수신기(300)의 신호 처리 행렬과 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 유지하고, 송신기(100)의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
중계기 다중 안테나 신호 처리부(210)는 송신기(100)의 신호 처리 행렬과 수신기(300)의 신호 처리 행렬을 유지하고, 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
수신기 다중 안테나 신호 처리부(310)는 송신기(100)의 신호 처리 행렬과 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 유지하고, 수신기(300)의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
송신기 다중 안테나 신호 처리부(110), 중계기 다중 안테나 신호 처리부(210) 및 수신기 다중 안테나 신호 처리부(310)는, 송신기(100)의 신호 처리 행렬을 연산, 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 연산 및 수신기(300)의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산할 수 있다.
아래에서 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 송신기의 다중 안테나 신호 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 송신기 다중 안테나 신호 처리부(110)는 수신기(300)의 신호 처리 행렬과 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 유지하고, 송신기(100)의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
송신기 다중 안테나 신호 처리부(110)는 송신기(100)의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 송신기(100)의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 송신기 계수 연산부(111) 및 송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 산정하는 송신기 전력 제어파라미터 연산부(112)를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 송신기(100)의 신호 처리 연산을 구체화하면, k 번째 송신기(100)의 신호 처리 행렬 A k 는 다음 식과 같이 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬
Figure 112017127618300-pat00023
과 송신기 전력 P k 에 따른 송신기 전력 제어 계수
Figure 112017127618300-pat00024
로 구성될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112017127618300-pat00025
여기서,
Figure 112017127618300-pat00026
는 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00027
는 송신기 전력 제어 계수일 수 있다.
평균 제곱근 오류 최소화 송신기 계수 연산부(111)는 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬
Figure 112017127618300-pat00028
을 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112017127618300-pat00029
여기서, P r 과
Figure 112017127618300-pat00030
는 각각 중계기 전력과 잡음 전력을 나타내고,
Figure 112017127618300-pat00031
는 k 번째 수신기(300) 잡음 전력을 나타내며, Tr(X)는 행렬 X에 대한 트레이스(trace) 연산을 의미한다. 그리고,
Figure 112017127618300-pat00032
는 아래에서 설명할 [수학식 7]의 k 번째 송신기(100) 외의 다른 송신기(100)의 전력 제어 파라미터
Figure 112017127618300-pat00033
를 반영해 다음 식을 만족하도록 결정될 수 있다.
[수학식 5-1]
Figure 112017127618300-pat00034
송신기 전력 제어파라미터 연산부(112)는 송신기 전력 제어 계수
Figure 112017127618300-pat00035
를 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112017127618300-pat00036
도 3은 일 실시예에 따른 중계기의 다중 안테나 신호 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 중계기 다중 안테나 신호 처리부(210)는 송신기(100)의 신호 처리 행렬과 수신기(300)의 신호 처리 행렬을 유지하고, 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
중계기 다중 안테나 신호 처리부(210)는 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 중계기(200)의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 중계기 계수 연산부(211) 및 중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 산정하는 중계기 전력 제어파라미터 연산부(212)를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 중계기(200)의 신호 처리 연산을 구체화하면, 중계기(200)의 신호 처리 행렬 B은 다음 식과 같이 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬
Figure 112017127618300-pat00037
과 중계기 전력 P r 에 따른 중계기 전력 제어 계수
Figure 112017127618300-pat00038
로 구성될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112017127618300-pat00039
여기서,
Figure 112017127618300-pat00040
는 중계기(200)의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
Figure 112017127618300-pat00041
는 중계기 전력 제어 계수일 수 있다.
평균 제곱근 오류 최소화 중계기 계수 연산부(211)는 중계기(200) 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬
Figure 112017127618300-pat00042
를 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112017127618300-pat00043
중계기 전력 제어파라미터 연산부(212)는 중계기 전력 제어 계수
Figure 112017127618300-pat00044
를 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112017127618300-pat00045
도 4는 일 실시예에 따른 수신기의 다중 안테나 신호 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 수신기 다중 안테나 신호 처리부(310)는 송신기(100)의 신호 처리 행렬과 중계기(200)의 신호 처리 행렬을 유지하고, 수신기(300)의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
수신기(300)의 신호 처리 연산을 구체화하면, k 번째 수신기(300) 수신 신호 처리 행렬 D k 은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112017127618300-pat00046
여기에서, 제안하는 수학식 4 내지 수학식 10은 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300)의 다중 안테나 신호 처리 연산을 구체화한 것이다. 수학식 4 내지 수학식 10의 신호 처리 연산은 알고리즘 1을 기반으로 구현될 때 시스템 성능 기준인 평균 제곱근 오류를 최소화할 수 있다. 따라서 수학식 4 내지 수학식 10과 더불어 알고리즘 1을 도 6과 같이 제공할 수 있다.
실시예들에 따르면 복잡한 수치 해석 연산을 필요로 하지 않고 클로즈드 폼(Closed-form)으로 송신기(100), 중계기(200), 수신기(300) 설계 알고리즘을 통해 각 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300)의 다중 안테나 신호 처리 연산이 가능하다. 또한, 각 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300)의 다중 안테나 신호 처리 연산 후, 알고리즘을 통해 평균 제곱근 오류 성능을 개선할 수 있다.
먼저, 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법을 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법은, 신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계(510), 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계(520) 및 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계(530)를 포함할 수 있다.
여기서, 송신기, 중계기 및 수신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하는 단계(540)를 더 포함할 수 있다.
이는, 앞에서 설명한 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치를 이용하여 보다 구체적으로 설명할 수 있다. 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법은 앞에서 설명한 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치와 그 설명이 중복되어 간단히 설명하기로 한다.
단계(510)에서, 송신기(100)는 신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행할 수 있다.
단계(520)에서, 중계기(200)는 송신기(100)로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행할 수 있다.
단계(530)에서 수신기(300)는 중계기(200)로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행할 수 있다.
그리고, 단계(540)에서, 보정부는 송신기(100), 중계기(200) 및 수신기(300)의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 신호 처리 연산 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 도 5에서 설명한 송신기, 중계기 및 수신기의 평균 제곱근 오차를 최소화하는 단계(540)는, 송신기, 중계기 및 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하는 단계(610), 수신기의 신호 처리 행렬과 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계(620), 송신기의 신호 처리 행렬과 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계(630), 송신기의 신호 처리 행렬과 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 수신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계(640) 및 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산하는 단계(650)를 포함할 수 있다.
아래에서 하나의 예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 도 5의 보정부는 초기화부, 송신기 다중 안테나 신호 처리부(110), 중계기 다중 안테나 신호 처리부(210) 및 수신기 다중 안테나 신호 처리부(310)를 포함할 수 있다.
단계(610)에서, 초기화부는 송신기, 중계기 및 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화할 수 있다.
단계(620)에서, 송신기 다중 안테나 신호 처리부(110)는 수신기의 신호 처리 행렬과 중계기의 신호 처리 행렬을 앞선 연산 결과 형태로 유지하면서, 수학식 4 내지 수학식 6을 이용해 송신기의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
송신기의 신호 처리 행렬은 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬과 송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 이용하여 구할 수 있으며, 이는 앞에서 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.
단계(630)에서, 중계기 다중 안테나 신호 처리부(210)는 송신기의 신호 처리 행렬과 수신기의 신호 처리 행렬을 각각 앞선 연산 결과 형태로 유지하면서, 수학식 7 및 수학식 9를 이용해 중계기의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
중계기의 신호 처리 행렬은 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬과 중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 이용하여 구할 수 있으며, , 이는 앞에서 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.
단계(640)에서, 수신기 다중 안테나 신호 처리부(310)는 송신기의 신호 처리 행렬과 중계기의 신호 처리 행렬을 각각 앞선 연산 결과 형태로 유지하면서, 수학식 10을 이용해 수신기의 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다.
단계(650)에서, 단계 620 내지 단계 640을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산을 수행할 수 있다. 즉, 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산할 수 있다.
이와 같이, 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 기술은 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 통신 시스템에서 복잡한 수치 해석 연산을 필요로 하지 않고 클로즈드 폼(Closed-form)으로 송신기, 중계기, 수신기 설계 알고리즘을 제안함으로써, 연산 복잡도를 줄일 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법에 있어서,
    신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계;
    상기 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계;
    상기 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차를 최소화하는 단계는,
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하는 단계;
    상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계;
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계;
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 및
    상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산하는 단계
    를 포함하며,
    상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계는,
    상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬과 송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 이용하여, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 다음 식을 이용하여 구하고,
    Figure 112019021054219-pat00047

    여기서,
    Figure 112019021054219-pat00048
    는 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
    Figure 112019021054219-pat00049
    는 송신기 전력 제어 계수인 것
    을 특징으로 하는, 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법에 있어서,
    신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계;
    상기 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계;
    상기 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차를 최소화하는 단계는,
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하는 단계;
    상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계;
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계;
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 및
    상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산하는 단계
    를 포함하며,
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 단계는,
    상기 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬과 중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 이용하여, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 다음 식을 이용하여 구하고,
    Figure 112019021054219-pat00050

    여기서,
    Figure 112019021054219-pat00051
    는 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
    Figure 112019021054219-pat00052
    는 중계기 전력 제어 계수인 것
    을 특징으로 하는, 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법.
  6. 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치에 있어서,
    신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 송신기;
    복수의 상기 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 중계기;
    상기 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 복수의 수신기; 및
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하는 보정부
    를 포함하고,
    상기 보정부는,
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하는 초기화부;
    상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 송신기 다중 안테나 신호 처리부;
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부; 및
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 수신기 다중 안테나 신호 처리부
    를 포함하고,
    상기 송신기 다중 안테나 신호 처리부, 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리부 및 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리부는,
    상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산하며,
    상기 송신기 다중 안테나 신호 처리부는,
    상기 송신기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 송신기 계수 연산부; 및
    송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 산정하는 송신기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며,
    상기 송신기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
    Figure 112019021054219-pat00053

    여기서,
    Figure 112019021054219-pat00054
    는 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
    Figure 112019021054219-pat00055
    는 송신기 전력 제어 계수인 것
    을 특징으로 하는, 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치에 있어서,
    신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 송신기;
    복수의 상기 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 중계기;
    상기 중계기로부터 신호를 전달 받아 수신기의 다중 안테나 신호 처리 연산을 수행하는 복수의 수신기; 및
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하는 보정부
    를 포함하고,
    상기 보정부는,
    상기 송신기, 상기 중계기 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하는 초기화부;
    상기 수신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 송신기 다중 안테나 신호 처리부;
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부; 및
    상기 송신기의 신호 처리 행렬과 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 유지하고, 상기 수신기의 신호 처리 행렬을 연산하는 수신기 다중 안테나 신호 처리부
    를 포함하고,
    상기 송신기 다중 안테나 신호 처리부, 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리부 및 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리부는,
    상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산 및 상기 수신기의 신호 처리 행렬의 연산을 기설정된 반복 횟수만큼 반복하여 연산하며,
    상기 중계기 다중 안테나 신호 처리부는,
    상기 중계기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 중계기 계수 연산부; 및
    중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 산정하는 중계기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며,
    상기 중계기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
    Figure 112019021054219-pat00056

    여기서,
    Figure 112019021054219-pat00057
    는 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
    Figure 112019021054219-pat00058
    는 중계기 전력 제어 계수인 것
    을 특징으로 하는, 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 장치.
  11. 신호를 입력 받아 송신기의 다중 안테나 신호 처리 연산이 수행된 이후 중계기로 전달하는 송신기의 다중 안테나 송신부; 및
    상기 송신기의 다중 안테나 송신부의 신호를 이용하여 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화한 다음, 상기 송신기의 신호 처리 행렬을 연산하고, 상기 송신기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하여 상기 송신기의 다중 안테나 송신부로 전달 하는 송신기 다중 안테나 신호 처리부
    를 포함하고,
    상기 송신기 다중 안테나 신호 처리부는,
    상기 송신기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 송신기 계수 연산부; 및
    송신기 전력에 따른 송신기 전력 제어 계수를 산정하는 송신기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며,
    상기 송신기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
    Figure 112019021054219-pat00059

    여기서,
    Figure 112019021054219-pat00060
    는 상기 송신기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
    Figure 112019021054219-pat00061
    는 송신기 전력 제어 계수인 것
    을 특징으로 하는, 송신기.
  12. 삭제
  13. 복수의 송신기로부터 신호를 전달 받아 중계기의 다중 안테나 신호 처리 연산이 수행된 이후 수신기로 전달하는 하는 중계기의 다중 안테나 송신부; 및
    상기 중계기의 다중 안테나 송신부의 신호를 이용하여 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화한 다음, 상기 중계기의 신호 처리 행렬을 연산하고, 상기 중계기의 평균 제곱근 오차(Mean Squared Error, MSE)를 최소화하여 상기 중계기의 다중 안테나 송신부로 전달 하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부
    를 포함하고,
    상기 중계기 다중 안테나 신호 처리부는,
    상기 중계기의 신호 처리 행렬을 구하기 위해, 상기 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬을 계산하는 평균 제곱근 오류 최소화 중계기 계수 연산부; 및
    중계기 전력에 따른 중계기 전력 제어 계수를 산정하는 중계기 전력 제어파라미터 연산부를 포함하며,
    상기 중계기의 신호 처리 행렬은 다음 식을 이용하여 구하고,
    Figure 112019021054219-pat00062

    여기서,
    Figure 112019021054219-pat00063
    는 중계기의 평균 제곱근 오차를 최소로 하는 행렬이고,
    Figure 112019021054219-pat00064
    는 중계기 전력 제어 계수인 것
    을 특징으로 하는, 중계기.
  14. 삭제
KR1020170177012A 2017-12-21 2017-12-21 중계기를 사용하는 다중 안테나 다중 송수신 통신 시스템에서 송수신 신호 처리 방법 및 장치 KR101998998B1 (ko)

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