KR102192564B1

KR102192564B1 - Mimo 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102192564B1
Application number: KR1020190008552A
Authority: KR
Inventors: 박민호; 최증원; 이광억; 음수빈; 노봉수; 강홍구; 안진현; 김동구; 김완직; 강준혁
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-12-17
Also published as: KR20200091603A

Abstract

본 발명에 따른 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치는, MIMO 인지 무선 통신의 메인 단말로부터 신호를 수신하여 채널 상태 정보를 수집하는 채널 상태 정보 수집부와, 수집된 상기 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말 채널의 공분산 행렬과 잡음의 부공간을 계산하는 직교 빔포밍 행렬 계산부와, 상기 계산 결과에 의거하여, 상기 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출한 후 상기 서브 단말의 수신기에 적용하는 안테나 가중치 최적화부를 포함할 수 있다.

Description

MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING PERFORMANCE OF RECEIVER FOR SUB-DEVICE IN MIMO COGNITIVE RADIO SYSTEMS}

본 발명은 무선 단말에 탑재된 수신기의 성능을 제어하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 인지 무선 통신 시스템의 메인 단말로부터 수신한 신호 세기에 의거하여 서브 단말에 탑재된 수신기의 성능을 제어할 수 있는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 인지 무선 통신(Cognitive Radio: CR)의 개념은 특정 주파수 대역에 허가된 메인 단말(주사용자 단말)이 허가된 주파수 대역을 사용하고 있지 않을 때, 서브 단말(부사용자 단말)이 메인 단말에 허가된 주파수 대역을 사용하는 통신 방식이다.

최근 들어, 군 전술 무선통신 체계의 첨단화 및 다양화로 인해 주파수 수요가 폭발적으로 증가하고 있으나, 추가적인 주파수 획득 환경은 점차 어려워지고 있는 상황이다.

특히, 현재의 군 주파수는 전체 국내 스펙트럼 대역의 약 25% 이상을 점유하고 있으며, 2000년대 이후 군 전술 무선통신 장비의 현대화 계획 및 군사기술의 발전, 합동작전의 네트워크화 등으로 인해 안정적 운용이 가능한 추가적인 주파수 확보가 더욱 필요한 실정이다.

이러한 주파수 부족 문제에 대응하여 메인 단말이 사용 중인 주파수를 서브 단말이 공유함으로써 지역 당 주파수 이용 효율을 향상시킬 수 있는 핵심 기술로서 CR 기술이 주목 받고 있으며, 미래의 소부대 무전기(무선 단말)는 CR 기술을 적용한 지능형 무전기로 발전할 것으로 예상되고 있다.

여기에서, CR 기술은 스펙트럼 현황을 감지한 후 이를 지능적으로 판단해 주파수, 변조방식, 출력 등을 선택하는 기술로서, 이를 소부대 무전기 통신에 적용할 경우 시시각각 변하는 전술통신 환경을 지능적으로 인식하고 이에 적합한 주파수 대역 및 통신 파라미터 등을 자동으로 변경하는 것이 가능하여 제한된 군 주파수 대역 내에서의 고성능, 고효율의 군 통신체계 구축을 기대할 수 있다.

그러나, 실제 특정 주파수 대역을 메인 단말이 사용하고 있을 때 서브 단말이 공존하여 통신할 경우, 서브 단말이 메인 단말의 수신기에 또는 메인 단말이 서브 단말의 수신기에 미치는 간섭이 전체 네트워크 성능을 저하시킬 수 있으므로, 이것을 제어할 수 있는 효과적인 MIMO 송수신기 구조 설계에 대한 원천기술 연구 및 확보가 절실히 필요하다.

따라서, 다중 안테나를 통한 서브 단말의 직교 빔포밍 간섭 제어 송수신 기술이 연구되어야 할 필요성이 있다.

여기에서, 직교 빔포밍은 서브 단말이 메인 단말에 미치는 간섭을 제거하기 위해서 메인 단말로의 간섭 채널과 직교하는 안테나 가중치를 사용하는 기술이며, 이를 통해 서브 단말이 메인 단말에게, 또는 메인 단말이 서브 단말에게 미치는 간섭 영향을 최소화할 수 있다.

그러나, 간섭의 영향을 줄이기 위한 직교 빔포밍 기술이 활용된 수신기를 설계할 시에, 메인 단말로부터의 간섭의 크기를 고려하지 않을 경우, 오히려 성능을 저하시킬 수 있는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 간섭 크기에 따른 수신기의 성능 저하 문제를 해결하기 위해 메인 단말로부터의 간섭의 크기에 따라 서브 단말의 수신기를 설계하는 기술이 요구되고 있다.

한국공개특허 제2012-0126572호(공개일: 2012. 11. 21.)

본 발명은 인지 무선 통신 시스템에서 메인 단말로부터의 간섭의 크기에 의거하여 서브 단말의 수신기 성능을 적응적으로 제어할 수 있는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 인지 무선 통신 시스템에서 메인 단말로부터의 간섭의 크기에 의거하여 서브 단말의 수신기 성능을 적응적으로 제어할 수 있는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은, 일 관점에 따라, MIMO 인지 무선 통신의 메인 단말로부터 신호를 수신하여 채널 상태 정보를 수집하는 채널 상태 정보 수집부와, 수집된 상기 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말 채널의 공분산 행렬과 잡음의 부공간을 계산하는 직교 빔포밍 행렬 계산부와, 상기 계산 결과에 의거하여, 상기 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출한 후 상기 서브 단말의 수신기에 적용하는 안테나 가중치 최적화부를 포함하는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 채널 상태 정보는, 채널의 공분산 행렬을 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 직교 빔포밍 행렬 계산부는, 통신 시스템의 기 설정된 간섭량 문턱값에 따라 상기 신호 세기를 판단할 수 있다.

본 발명의 상기 안테나 가중치 최적화부는, 상기 메인 단말과의 채널의 공분산 행렬의 고유값 분해를 통해 상기 안테나 가중치를 산출할 수 있다.

본 발명의 상기 안테나 가중치 최적화부는, 잡음의 부공간을 특정하여 상기 고유값 분해를 계산할 수 있다.

본 발명은, 다른 관점에 따라, MIMO 인지 무선 통신의 메인 단말로부터 신호를 수신하여 채널 상태 정보를 수집하는 단계와, 수집된 상기 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말 채널의 공분산 행렬을 계산하는 단계와, 계산된 상기 공분산 행렬에 의거하여, 상기 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출한 후 상기 서브 단말에 적용하는 단계를 포함하는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 계산하는 단계는, 통신 시스템의 기 설정된 간섭량 문턱값에 따라 상기 신호 세기를 판단할 수 있다.

본 발명의 상기 계산하는 단계는, 상기 신호 세기가 상기 기 설정된 간섭량 문턱값보다 크면 상기 공분산 행렬을 계산할 수 있다.

발명의 상기 적용하는 단계는, 상기 메인 단말과의 채널의 공분산 행렬의 고유값 분해를 통해 상기 안테나 가중치를 산출할 수 있다.

본 발명의 상기 고유값 분해는, 잡음의 부공간을 특정하여 계산될 수 있다.

본 발명은, 또 다른 관점에 따라, MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 수신기 성능 제어 방법은, MIMO 인지 무선 통신의 메인 단말로부터 신호를 수신하여 채널 상태 정보를 수집하는 단계와, 수집된 상기 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말 채널의 공분산 행렬을 계산하는 단계와, 계산된 상기 공분산 행렬에 의거하여, 상기 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출한 후 상기 서브 단말에 적용하는 단계를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, MIMO 인지 무선 통신 시스템에서 메인 단말로부터의 간섭의 크기에 의거하여 서브 단말의 수신기 성능을 적응적으로 제어함으로써, 서브 단말의 수신기 성능을 최대화할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 간섭 신호를 발생하는 메인 단말이 존재하는 상황에서 서브 단말의 수신기 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말에 포함될 수 있는 수신기 성능 제어 장치에 대한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 직교 빔포밍을 한 경우와 하지 않은 경우의 성취 가능 레이트(achievable rate)를 도시한 그래프이다.

본 발명의 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 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 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 개념도이다.

도 1을 참조하면, MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 인지 무선 통신 시스템은 단일 또는 다중 안테나를 갖는 메인 단말(MD1)과 다중 안테나를 갖는 다수의 서브 단말(SD1, SD2) 등을 포함할 수 있다.

여기에서, 각 서브 단말(SD1, SD2)은, 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치 등을 포함할 수 있는데, 여기에서 수신기 성능 제어 장치는, 예컨대 수신기의 직교 빔포밍 장치로 정의될 수 있다.

그리고, 메인 단말은 주사용자 단말 또는 1차 단말로 정의될 수 있고, 서브 단말은 부사용자 단말 또는 2차 단말로 정의될 수 있는데, 이러한 메인 단말 및 서브 단말은, 예컨대 군 전술 무선통신 시스템에서 사용 가능한 무선 단말, 지능형 무선 단말, 무전기, 지능형 무전기 등을 의미할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말에 포함될 수 있는 수신기 성능 제어 장치(200)에 대한 블록 구성도로서, 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치(200)는 채널 상태 정보 수집부(202), 직교 빔포밍 행렬 계산부(204) 및 안테나 가중치 최적화부(206) 등을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 채널 상태 정보 수집부(202)는 적어도 하나의 수신기를 포함하는 MIMO 인지 무선 통신의 서브 단말이 메인 단말로부터 신호를 수신, 즉 메인 단말로부터 수신되는 신호에서 채널 상태 정보(예컨대, 신호 세기, 채널의 공분산 행렬 등)를 수집하는 등의 기능을 제공할 수 있다. 여기에서, 수집된 채널 상태 정보는 직교 빔포밍 행렬 계산부(204)로 전달될 수 있다.

다음에, 직교 빔포밍 행렬 계산부(204)는 메인 단말의 신호로부터 수집한 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말로부터의 채널의 공분산 행렬과 잡음의 부공간을 계산하는 기능을 제공할 수 있다. 여기에서의 계산 결과는 다음 단의 안테나 가중치 최적화부(206)로 전달될 수 있다.

여기에서, 직교 빔포밍 행렬 계산부(204)는 통신 시스템(서브 단말)의 기 설정된 간섭량 문턱값에 따라 메인 단말로부터 수신한 신호의 세기를 판단할 수 있다.

그리고, 안테나 가중치 최적화부(206)는 직교 빔포밍 행렬 계산부(204)로부터 제공되는 계산 결과에 의거하여, 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출하고, 이 산출된 안테나 가중치를 서브 단말의 수신기에 적용(수신기의 성능 향상을 위한 가중치 적용)하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

여기에서, 안테나 가중치의 산출은 직교 빔포밍 행렬 및 선형 빔포밍 행렬의 계산을 의미할 수 있다.

이때, 안테나 가중치 최적화부(206)는 메인 단말과의 채널의 공분산 행렬의 고유값 분해를 통해 안테나 가중치를 산출할 수 있으며, 잡음의 부공간을 특정하여 고유값 분해를 계산할 수 있다.

다음에, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말에 탑재된 수신기의 성능을 향상시키는 일련의 과정들에 대하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 서브 단말(SD1)의 수신기는 메인 단말(MD1)의 간섭에 대응하기 위해 메인 단말(MD1)로부터 신호를 수신받는데, 이때 서브 단말(SD1)의 수신기에 수신되는 메인 단말(MD1)의 신호는 아래 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 여기에서, 메인 단말의 안테나 수는

으로, 서브 단말의 안테나 수는

으로 각각 정의될 수 있다.

[수학식 1]

상기한 수학식 1에 있어서, 크기

의

는 메인 단말(MD1)로부터 송신되는 신호를 나타내고, 크기

의

은 메인 단말(MD1)이 서브 단말(SD1)에게 신호를 송신할 때의 채널을 나타내며, 크기

의

은 서브 단말 수신기에서의 시스템 잡음을 나타내고, 크기

의

는 서브 단말(SD1)의 수신기가 받는 수신신호를 나타내며,

은 서브 단말(SD1)이 메인 단말(MD1)의 신호를 수신하는 시간을 나타낸다.

이때, 메인 단말(MD1)의 신호

이 시간에 따라 독립적이고 동일한 분포를 가지고 있으며,

의 공분산 행렬을 가지고 있으면, 메인 단말로부터 수신된 신호의 세기는 다음의 수학식 2와 표현될 수 있다.

[수학식 2]

상기한 수학식 2에 있어서,

는 전술한 수학식 1의 변수와 동일하고,

는 에르미트 행렬을 나타내며,

은 서브 단말(SD1)이 메인 단말(SD1)으로부터 수신하는 신호의 세기를 나타낸다.

상술한 수학식 2의 값(신호 세기)이 통신 시스템(서브 단말)에 기 설정된 간섭량 문턱 값보다 클 경우에는 공분산 행렬을 추정하고, 직교 빔포밍 행렬을 계산하게 된다.

여기에서, 메인 단말(MD1)의 신호

이 시간에 따라 독립적이고 동일한 분포를 가지고 있으며, 크기가

인

의 공분산 행렬을 가지고 있고, 잡음

은 평균 0, 크기가

인 공분산 행렬

를 가지는 독립적이고 순환 대칭 복소 가우시안 분포를 따른다면, 공분산 행렬은 다음의 수학식 3과 같이 추정될 수 있다.

[수학식 3]

상기한 수학식 3에 있어서,

와

은 전술한 수학식 1의 변수와 동일하고,

는 잡음의 분산을 나타내며,

는 메인 단말(MD1)의 신호의 분산을 나타내고, 크기

의

는 단위행렬을 나타내며,

은 서브 단말(SD1)이 메인 단말(SD1)으로부터 수신하는 신호의 공분산 행렬을 나타낸다.

그리고, 상술한 수학식 3을 통해 추정된 공분산 행렬로부터 고유값 분해가 다음의 수학식 4와 같이 이루어질 수 있다.

[수학식 4]

상기한 수학식 4에 있어서,

는 크기가

인 메인 단말(MD1)의 신호의 부공간 행렬이고,

는 크기가

인 잡음의 부공간 행렬이며,

는

의 가장 큰 고유값

개를 포함한 대각 행렬이다. 여기에서,

임을 알 수 있다.

따라서, 서브 단말(SD1)이 수신한 신호를 잡음의 부공간인

에 투사하는 직교 빔포밍 기술을 사용하면, 메인 단말(MD1)의 간섭을 줄이고 통신 성능을 향상 시킬 수 있다.

그러나, 서브 단말(SD1)이 수신한 신호를 상술한 잡음의 부공간에 투사하면 수신 안테나가

개의 자유도를 잃는다. 반면에, 만약

의 크기가 2보다 클 경우, 남은 자유도를 활용할 수 있다. 그럴 경우 직교 빔포밍이 포함된 수신 빔포밍

는 아래 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 5]

상기한 수학식 5에 있어서,

는 전술한 수학식 4와 동일하고, 크기

의

는 자유도를 최대한 활용하는 최대비 결합 등의 어떤 수신 빔포밍을 나타내며, 크기

의

는 직교 빔포밍을 포함하여 설계된 수신 빔포밍을 나타낸다.

다음에, 메인 단말(MD1)이 자신에게 허가된 주파수 대역에서 여전히 통신하고 있는 상황에서, 서브 단말(SD1)이 통신을 하게 되면 서브 단말(SD1)이 수신하는 신호는 다음의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 6]

상기한 수학식 6에 있어서, x는 서브 단말(SD2)로부터 송신되는 신호를 나타내고,

크기

의

는 송신 신호의 안테나 가중치를 나타내며,

는 크기가

인 서브 단말(SD2)이 서브 단말(SD1)에게 송신할 때의 채널을 나타내고,

는 전치 행렬을 나타내고,

와

은 전술한 수학식 1의 변수와 동일하며, 크기

의

은 서브 단말 수신기에서의 시스템 잡음을 나타내고, 크기

의

는 서브 단말(SD1)의 수신기가 받는 수신 신호를 나타낸다.

여기에서, 정확히 추정된

로 위의 수신 신호[수학식 6]를 직교 빔포밍을 포함하여 설계된 수신 빔포밍을 하면 다음의 수학식 7에서와 같이 메인 단말(MD1)로부터의 간섭이 없어진다.

[수학식 7]

상기한 수학식 7에 있어서,

는 전술한 수학식 5와 동일하고,

,

와

은 전술한 수학식 6의 변수와 동일하며,

는 서브 단말(SD1) 수신기가 받은 수신 신호에 직교 빔포밍 기술을 사용한 신호를 나타낸다.

여기에서, 직교 빔포밍을 포함하여 설계된 수신 빔포밍을 한 수신기의 성취 가능 레이트는 다음의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 8]

상기한 수학식 8에 있어서,

는 전술한 수학식 3과 동일하고,

는 전술한 수학식 5와 동일하며,

와

는 전술한 수학식 6의 변수와 동일하고,

는 켤레 행렬을 나타내며,

는 서브 단말(SD1) 수신기의 가능 레이트를 나타낸다.

만약, 메인 단말(MD1)로부터의 간섭의 크기가 크지 않아 상술한 수학식 7의 값이 시스템이 설계한 간섭량 문턱 값보다 작을 경우, 직교 빔포밍 행렬로 자유도를 잃는 것은 수신기의 성능을 저하시킬 수 있다.

이러한 경우에는 공분산 행렬 추정 및 직교 빔포밍 행렬 계산을 하지 않고, 대신 자유도를 최대한 활용하는 최대비 결합 등의 다른 수신 빔포밍

를 전술한 수학식 6에 적용할 수 있는데, 이럴 경우 수신신호는 다음의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 9]

상기한 수학식 9에 있어서, 크기

의

는 수신 빔포밍을 나타내고,

와

은 전술한 수학식 1의 변수와 동일하며,

,

와

은 전술한 수학식 6의 변수와 동일하고,

는 서브 단말(SD1) 수신기가 받은 수신 신호에 어떤 선형 수신 빔포밍 기술을 사용한 신호를 나타낸다.

이때, 선형 수신 빔포밍한 수신기의 성취 가능 레이트는 다음의 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 10]

상기한 수학식 10에 있어서,

는 서브 단말(SD2)의 신호의 세기를 나타내고,

와

는 전술학 수학식 3의 변수와 동일하며,

은 전술한 수학식 1의 변수와 동일하고,

와

는 전술한 수학식 6의 변수와 동일하고,

는 전술한 수학식 9의 변수와 동일하고,

는 서브 단말(SD1) 수신기가 받은 수신신호에 어떤 선형 수신 빔포밍 기술을 사용한 신호를 나타낸다.

만약,

인 경우에는 직교 빔포밍을 포함한 수신 빔포밍을 하는 것이 이득이며, 그렇지 않은 경우에는 직교 빔포밍을 하지 않고 자유도를 유지하는 것이 수신기의 성능을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 메인 단말이 존재하는 상황에서, 서브 단말이 메인 단말의 신호를 수신하여, 선택적으로 그에 맞는 직교 빔포밍 벡터를 설계함으로써, 서브 단말 간 통신의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 직교 빔포밍을 한 경우와 하지 않은 경우의 성취 가능 레이트(achievable rate)를 도시한 그래프이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면 간섭이 약한 메인 단말이 있을 때 성취 가능 레이트를 늘릴 수 있음을 분명하게 알 수 있다.

이때, 메인 단말의 신호의 세기에 따라 차이는 더 벌어질 수 있는데, 이것은 메인 단말의 신호의 세기가 커짐에 따라 간섭의 영향이 커져 수신 빔포밍 설계를 선택적으로 설계하는 것의 이득이 발생되는 것으로 설명될 수 있다.

이때, 서브 단말의 신호의 세기에 따라 차이는 더 벌어질 수 있는데, 이것은 서브 단말의 신호의 세기가 커짐에 따라 안테나 자유도의 영향이 커져 다중화 이득이 발생되는 것으로 설명될 수 있다.

한편, 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리 등에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

202 : 채널 상태 정보 수집부
204 : 직교 빔포밍 행렬 계산부
206 : 안테나 가중치 최적화부

Claims

MIMO 인지 무선 통신의 메인 단말로부터 신호를 수신하여 채널 상태 정보를 수집하는 채널 상태 정보 수집부와,
수집된 상기 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말 채널의 공분산 행렬과 잡음의 부공간을 계산하는 직교 빔포밍 행렬 계산부와,
상기 계산 결과에 의거하여, 상기 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출한 후 서브 단말의 수신기에 적용하는 안테나 가중치 최적화부를 포함하고,
상기 안테나 가중치는 직교 빔포밍 행렬과 선형 빔포밍 행렬을 이용하여 산출되고,
상기 메인 단말로부터의 간섭 크기가 미리 설정된 간섭량 문턱 값 보다 작을 경우, 상기 공분산 행렬 및 상기 직교 빔포밍 행렬이 계산되지 않고, 상기 선형 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 서브 단말에 수신되는 신호가 계산되는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 채널 상태 정보는,
채널의 공분산 행렬을 포함하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 직교 빔포밍 행렬 계산부는,
통신 시스템의 기 설정된 간섭량 문턱값에 따라 상기 신호 세기를 판단하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 안테나 가중치 최적화부는,
상기 메인 단말과의 채널의 공분산 행렬의 고유값 분해를 통해 상기 안테나 가중치를 산출하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 안테나 가중치 최적화부는,
잡음의 부공간을 특정하여 상기 고유값 분해를 계산하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 장치.
MIMO 인지 무선 통신의 메인 단말로부터 신호를 수신하여 채널 상태 정보를 수집하는 단계와,
수집된 상기 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말 채널의 공분산 행렬을 계산하는 단계와,
계산된 상기 공분산 행렬에 의거하여, 상기 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출한 후 서브 단말에 적용하는 단계를 포함하고,
상기 안테나 가중치는 직교 빔포밍 행렬과 선형 빔포밍 행렬을 이용하여 산출되고,
상기 메인 단말로부터의 간섭 크기가 미리 설정된 간섭량 문턱 값 보다 작을 경우, 상기 공분산 행렬 및 상기 직교 빔포밍 행렬이 계산되지 않고, 상기 선형 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 서브 단말에 수신되는 신호가 계산되는 MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 채널 상태 정보는,
채널의 공분산 행렬을 포함하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 계산하는 단계는,
통신 시스템의 기 설정된 간섭량 문턱값에 따라 상기 신호 세기를 판단하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 계산하는 단계는,
상기 신호 세기가 상기 기 설정된 간섭량 문턱값보다 크면 상기 공분산 행렬을 계산하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 적용하는 단계는,
상기 메인 단말과의 채널의 공분산 행렬의 고유값 분해를 통해 상기 안테나 가중치를 산출하는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 고유값 분해는,
잡음의 부공간을 특정하여 계산되는
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법.
MIMO 인지 무선 통신 시스템의 서브 단말의 수신기 성능 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서,
상기 수신기 성능 제어 방법은,
MIMO 인지 무선 통신의 메인 단말로부터 신호를 수신하여 채널 상태 정보를 수집하는 단계와,
수집된 상기 채널 상태 정보에 포함된 신호 세기에 의거하여, 메인 단말 채널의 공분산 행렬을 계산하는 단계와,
계산된 상기 공분산 행렬에 의거하여, 상기 메인 단말과의 채널에 직교하는 안테나 가중치를 산출한 후 상기 서브 단말에 적용하는 단계를 포함하고,
상기 안테나 가중치는 직교 빔포밍 행렬과 선형 빔포밍 행렬을 이용하여 산출되고,
상기 메인 단말로부터의 간섭 크기가 미리 설정된 간섭량 문턱 값 보다 작을 경우, 상기 공분산 행렬 및 상기 직교 빔포밍 행렬이 계산되지 않고, 상기 선형 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 서브 단말에 수신되는 신호가 계산되는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.