KR20080090066A - 다중 안테나 통신시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법 - Google Patents

다중 안테나 통신시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법 Download PDF

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KR20080090066A
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Abstract

본 발명은 본 발명은 다중 안테나 통신시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 수신기에서 간섭의 신호 타입에 따라 다중 심볼 처리 방법과 단일 심볼 처리 방법을 선택하여 간섭을 제거함으로써 통신 시스템의 성능을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
다중 안테나 통신 시스템, 간섭, 다중 심볼 처리, 성능

Description

다중 안테나 통신시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE CANCELLATION IN MULTIPLE ANTENNA TELECOMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 다수의 안테나를 사용하는 수신기에서 단일 흐름 타입 간섭과 다중 흐름 타입 간섭의 있는 경우의 시스템 성능을 나타내는 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 다중 안테나 통신 시스템에서 수신 장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나 통신 시스템에서 도 1의 간섭제거 및 신호처리기의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 안테나 통신 시스템에서 간섭 제거 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 간섭 코베리언스(covariance) 행렬을 추정하는 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명에 따라 다중 안테나 시스템에서 다중 흐름 타입 간섭을 다중 신호 처리 방법으로 제거한 경우의 성능을 나타내는 그래프.
본 발명은 다중(multiple) 안테나(antenna) 통신 시스템에서 간섭(interference) 제거(cancellation) 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 다중 안테나 통신 시스템의 수신기에서 간섭의 신호 타입에 따라 다중 심볼 처리(multiple symbol processing) 방법과 단일 심볼 처리(single symbol processing) 방법을 선택하여 간섭을 제거한다.
무선 이동통신 시스템은 음성 서비스에 더하여 데이터 서비스를 제공하는 것이 대세가 되고 있으며, 성능 좋은 데이터 서비스 제공을 위해 고속 데이터 통신 기술 개발이 필수적이다. 송수신기에 각각 여러 개의 안테나를 사용하는 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output : 이하 'MIMO'라 칭함) 통신 시스템은 시스템채널 용량 (channel capacity)의 획기적인 증가를 얻을 수 있다.
송신기와 수신기가 다수의 안테나를 사용하는 경우에 송신기가 다수의 안테나를 통해 신호들을 송신하기 위하여 수행하는 시공간 코딩방법과 수신기가 다수의 안테나를 통하여 수신한 신호들을 다중 심볼 처리방법으로 검출하는 기술 및 간섭을 제거하는 기술에 대하여는 기존에 알려져 있다. 이러한 기술에 관한 하나의 설명이 Applications of space-time block codes and interference suppression for high capacity and high data rate wireless systems (Naguib, A.F.; Seshadri, N.; Calderbank, A.R.; Signals, Systems & Computers, 1998. Conference Record of the Thirty-Second Asilomar Conference on Volume 2, 1-4 Nov. 1998 Page(s):1803 - 1810)에 나타나 있다.
통신 시스템에서 수신기(단말기)는 요구 송신기(desired transmitter)(수신기가 위치하고 있는 셀의 기지국)로부터 신호를 수신할 뿐만 아니라 불요구 송신기(undesired transmitter, 수신기가 위치하는 셀의 인접(neighboring) 셀의 기지국)로부터도 신호를 수신한다. 이러한 경우, 수신기가 수신한 신호에는 불요구 송신기로부터의 신호가 간섭으로 포함되어 있게 된다. 이러한 간섭이 존재하는 경우에는 통신 시스템의 성능이 열화 되게 되므로, 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위하여는 이러한 간섭을 제거하는 것이 필요하다.
즉, 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 수신기가 불요구 신호(undesired signal; 불요구 송신기로부터 수신되는 신호)를 수신하여 요구 신호(desired signal; 요구 송신기로부터 수신되는 신호)에 대한 간섭이 발생하는 경우에 성능이 감소되는 문제를 해결하기 위하여 간섭을 제거하는 것이 필요하다.
그런데, 셀룰러 통신 시스템에서는 수신기(단말기)가 다수의 안테나를 사용하는 경우에, 각 셀의 송신기(기지국)는 필요에 따라 다수의 안테나를 사용하거나, 또는 하나의 안테나를 사용하는 경우가 생긴다.
다수의 안테나를 사용하는 수신기가 하나의 안테나를 사용하는 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우와 다수의 안테나를 사용하는 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우 각각에, 불요구 신호가 하나의 안테나를 사용하는 인접 셀의 송신기로부터 수신하는 경우(단일 논리 스트림인 경우, one logical stream)와 다수의 안 테나를 사용하는 인접 셀의 송신기로부터 수신하는 경우에 간섭을 제거하는 방법을 동일한 방법을 사용하는 것이 효율적이지 못한 경우가 발생한다.
특히, 인접 셀의 송신기로부터 수신하는 신호 간섭이(불요구 신호의 타입)이 다수의 안테나를 가지는 송신기로부터 오는 신호(다중 논리 스트림, multiple logical streams, 예를 들어 시공간 부호화 신호; STBC(Space Time Block Coded) 신호)인 경우에는 여러 심볼에 걸쳐 상관되므로(correlated) 간섭의 영향이 큰 문제가 있다.
도 1은 다수의 안테나를 사용하는 수신기에서 단일 논리 스트림 타입 간섭과 다중 논리 스트림 타입 간섭의 있는 경우의 시스템 성능을 나타내는 그래프로 다중 논리 스트림 타입의 간섭이 존재하는 경우 성능이 열화됨을 알 수 있다. 여기서 통신시스템은 SIMO(Single Input Multiple Output)형태로 송신기는 하나의 안테나를 수신기는 5개의 안테나를 사용하는 경우이다. 인접 셀 송신기가 하나의 안테나를 사용하는 경우가 SIMO로 표식되며, 여러 개의 안테나를 사용하는 경우는 STBC로 표시된다. 심볼 검출은 MMSE(Minimum Mean Squared Error) 방식을 사용한 것이다.
따라서, 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 수신기가 셀의 에지(edge)에 위치하는 경우, 셀 내에 위치하는 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우에, 불요구 신호가 인접 셀 내에 위치하는 하나의 안테나를 사용하는 인접 셀의 송신기로부터 수신하는 경우와 다수의 안테나를 사용하는 인접 셀의 송신기로부터 수신하는 경우를 구분하여 불요구 신호로 인한 간섭을 제거하는 장치 및 방법이 요구된다.
또한, 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 수신기가 셀의 에지(edge)에 위치하는 경우, 셀 내에 위치하는 하나의 안테나를 사용하는 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우와 다수의 안테나를 사용하는 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우를 구분하여 불요구 신호로 인한 간섭을 제거하는 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 수신기가 요구 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우에, 인접 셀의 불요구 송신기로부터 불요구 신호를 수신하여 발생하는 간섭을 효율적으로 제거하는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 수신기가 요구 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우에, 인접 셀의 불요구 송신기로부터 불요구 신호를 수신하여 발생하는 간섭을 효율적으로 제거하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 수신기가 요구 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우에, 인접 셀의 불요구 송신기로부터의 간섭 타입(type)에 따라 다른 신호처리를 수행하여 간섭을 효율적으로 제거하는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 수신 기가 요구 송신기로부터 요구 신호를 수신하는 경우에, 인접 셀의 불요구 송신기로부터의 간섭 타입에 따라 다른 신호처리를 수행하여 간섭을 효율적으로 제거하는 방법을 제공함에 있다 .
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 장치는, 요구 송신기로부터의 신호를 수신하는 다수의 안테나, 상기 다수의 안테나로부터 수신한 파일럿 신호를 사용하여 채널 계수를 추정하는 채널 추정기 및 상기 다수의 안테나로부터 수신한 데이터 신호 및 상기 채널 추정기로부터 입력된 채널 계수들을 사용하여 결정한 인접 셀의 불요구 송신기로부터의 간섭의 타입에 따라 선택한 간섭 제거 방법을 사용하여 상기 간섭을 제거하고, 상기 채널계수와 상기 데이터 신호를 결합하여 수신 심볼들을 출력하는 간섭제거 및 신호처리기를 포함하는 다수의 안테나를 사용하는 수신기를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 방법은, 요구 송신기로부터 신호를 수신하는 단계, 인접 셀의 불요구 송신기로부터의 간섭에 대한 간섭신호 코베리언스(covariance) 행렬을 추정하는 단계, 추정한 상기 간섭신호 코베이런스 행렬을 사용하여 상기 간섭의 타입이 STBC(Space Time Block Coded) 타입인가를 결정하는 단계 및 상기 간섭 타입이 상기 STBC 간섭인 경우에 다중 신호 처리(multi symbol processing) 방법에 따라 간섭을 제거하는 단계를 포함하는 수신방법를 포함하는 다수의 안테나를 사용하는 수신기의 수신방법을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 주파수분할다중접속(FDMA : Frequency Division Multiple Access) 방식, 시분할다중접속(TDMA : Time Division Multiple Access) 방식, 부호분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식, 직교주파수분할다중접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multipl Access) 방식 또는 직교주파수분할다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 통신시스템에 모두 적용 가능하나, 이하 설명은 OFDM 방식을 사용하는 통신시스템을 예를 들어 설명하기로 한다.
이하에서 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 다중 안테나 통신 시스템의 수신기에서 요구 신호 수신과 함께 수신되는 불요구 신호로 인한 간섭을 제거함에 있어, 불요구 신호의 타입(type)에 따라 다중 심볼 처리(multiple symbol processing) 방법과 단일 심볼 처리(single symbol processing) 방법을 선택하여 간섭을 제거한다. 또한, 요구 신호의 타입을 검출하여 간섭 제거 방법을 선택한다.
즉, 불요구 신호의 타입이 하나의 안테나를 가지는 송신기로부터 오는 신호(하나의 논리 신호, one logical stream)인지 또는 다수의 안테나를 가지는 송신기로부터 오는 신호(여러 개의 논리신호, multiple logical streams, 예를 들어 시공간 부호화 신호; STBC(Space Time Block Coded) 신호)인지를 판별하고, 그 결과에 따라 수신 심볼 처리 방법을 결정한다. 여기서 심볼은 신호와 같은 의미이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 안테나 통신 시스템에서 수신 장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 이 수신 장치는 채널추정기(230), 간섭제거 및 신호처리기(240), 검출기(250), 병/직렬 변환기(260), 복조기(270)를 포함하여 구성된다.
제1수신 안테나(210) 내지 제P수신 안테나(220) 각각을 통해 수신된 신호는 채널 추정기(230)와 간섭제거 및 신호처리기(240)로 출력된다. 채널추정기(230)로는 파일럿 신호가 출력되며, 간섭제거 및 신호처리기(240)로는 데이터 신호가 출력된다.
상기 채널 추정기(230)는 제1수신안테나(210) 내지 제P수신안테나(220) 각각을 통해 수신된 신호를 입력하여 채널 이득(channel gain)을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정하여 검출기(250)와 간섭제거 및 신호처리기(240)로 출력한다.
간섭제거 및 신호처리기(240)는 제1수신안테나(210) 내지 제P수신안테나(220) 각각을 통해 수신된 신호와 채널 추정기(230)에서 출력되는 채널 계수들을 소정 규칙에 의해 결합하여 수신 심볼들을 출력한다. 또한, 인접 셀의 송신기로부터 수신한 간섭을 제거한다. 본 발명에 따른 간섭제거방법에 대하여는 아래 도 3 설명부분에서 자세히 설명한다.
검출부(250)는 간섭제거 및 신호처리기(240)로부터의 수신 심볼들에 채널 추정기(230)로부터의 채널 계수들을 곱하여 추정(hypotheses) 심볼들을 생성하고, 추 정(hypotheses) 심볼들을 가지고 송신기에서 송신 가능한 모든 심볼들에 대한 결정 통계량(decision statistic)을 계산한 후, 임계값 검출(threshold detection)을 통해 송신기에서 송신한 심볼들을 검출하여 출력한다.
병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter)(260)는 검출기(250)로부터의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 출력한다.
복조기(270)는 병렬/직렬 변환기(260)로부터의 심볼들을 미리 설정된 복조 방식으로 복조하여 송신한 원래의 정보 데이터 비트들로 복원한다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 안테나 통신 시스템에서 도 1의 간섭제거 및 신호처리기(240)의 구성을 도시한 블럭도이다.
간섭제거 및 신호처리기(240)는 간섭제거 및 수신 심볼 출력을 수행한다.
간섭 제거는 송신기로부터 수신한 데이터 신호에 포함된 인접 셀의 송신기로부터 수신한 간섭을 제거하는 것이다.
간섭제거를 보면, 먼저, 수신 데이터 신호 코베리언스 행렬추정부(Received Signal Covariance Matrix Estimator)(310)가 제1수신안테나(210) 내지 제P수신안테나(220) 각각을 통해 수신된 데이터 신호에 대한 코베리언스 행렬을 추정한다. 다음에 간섭신호 코베리언스 행렬추정부(Interference Signal Covariance Matrix Estimator)(320)는 채널추정기(330)가 출력한 채널계수와 수신데이터신호 코베리언스 행렬추정부(310)가 출력한 수신신호 코베리언스 행렬을 사용하여 간섭신호 코베리언스 행렬을 추정한다.
다음에 간섭제거 및 신호결합부(330)는 간섭신호 코베리언스 행렬추정부(320)가 추정한 간섭신호 코베리언스 행렬을 사용하여 간섭의 타입(type)을 구분하고 간섭의 타입에 따라 간섭제거 방법을 선택하여 간섭을 제거한다.
여기에서 간섭의 타입은 인접 셀의 송신기가 하나의 안테나를 사용하여 신호를 송신하는 경우와 같이 단일 논리 스트림(one logical stream)(다수의 안테나를 사용하더라도 동일한 데이터를 여러 안테나를 통해 송신하는 경우에는 다수의 물리적 흐름(multiple physical streams)을 나타내지만 논리 흐름은 하나이므로 이러한 경우도 포함된다)을 송신하는 경우와 다수의 안테나를 사용하여 다수의 신호를 동시에 전송하는 경우와 같이 다중 논리 스트림(multiple logical stream)이 동시에 전송되는 경우인지에 따라 단일 신호 간섭과 다중 신호 간섭(STBC 간섭)으로 구분한다. 이렇게 구분하는 이유는 논리적 흐름의 개수가 간섭으로서 영향을 크게 미치기 때문이다.
구분에 따라, 단일신호 간섭인 경우에는 단일 신호 처리(single symbol processing, symbol by symbol processing) 방법에 따라 간섭을 제거하며, 다중 신호 간섭인 경우에는 다중 신호 처리(multi symbol processing) 방법에 따라 간섭을 제거한다. 간섭의 구분은 일정한 임계값을 두어 판단하며, 판단하기 어려운 경우에는 다중신호처리를 선택한다.
또한, 간섭제거 및 신호결합부(330)는 제1수신안테나(210) 내지 제P수신안테나(220)를 통해 수신된 신호에서 간섭을 제거한 신호와 채널 추정기(230)에서 출력되는 채널 계수들을 소정 규칙에 의해 결합하여 수신 심볼들을 출력한다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 안테나 통신 시스템에서 간섭 제거 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
먼저, 간섭신호 코베리언스 행렬을 추정한다(410). 간섭신호 코베리언스 행렬은, 채널추정되어 출력된 채널계수와 추정되어 출력된 수신 데이터 신호 코베리언스 행렬을 사용하여 추정한다. 수신 데이터 신호 코베리언스 행렬은 수신된 데이터 신호에 대하여 추정된 것이다. 실제로는 수신데이터 신호 코베리언스 행렬과 간섭신호 코베리언스 행렬을 합하여, 간섭신호를 포함하는 수신신호의 코베리언스 행렬을 구한다.
다음에는 간섭신호 코베이런스(covariance) 행렬을 사용하여 간섭의 타입이 STBC(Space Time Block Coded) 타입인가를 결정한다(420).
STBC 타입(type)이란 인접 셀의 송신기가 다수의 안테나를 사용하여 다수의 신호를 동시에 전송하는 경우와 같이 다중 논리 스트림(multiple logical stream)이 동시에 전송되는 경우의 간섭을 의미한다. 이는 인접 셀의 송신기가 하나의 안테나를 사용하여 신호를 송신하는 경우와 같이 단일 논리 스트림(one logical stream)(다수의 안테나를 사용하더라도 동일한 데이터를 여러 안테나를 통해 송신하는 경우에는 다수의 물리적 흐름(multiple physical streams)을 나타내는 간섭의 경우와 구분된다.
즉, 간섭은 다중 신호간섭인 STBC 타입 간섭과 단일 신호 간섭으로 구분한다. 간섭의 타입을 이렇게 구분하는 것은 논리적 흐름의 개수가 간섭으로서 영향을 크게 미치기 때문이고, 그에 따라 간섭 제거 방법을 달리하기 위함이다.
간섭의 타입이 STBC(Space Time Block Coded) 타입인가 결정하는 것은 간섭신호 코베이런스 행렬을 구하면 확인할 수 있다. 즉, t 시간에서 수신한 수신신호 ZR(t)와 t+1 시간에서 수신한 수신신호 ZR(t+)의 상관(correlation)행렬인 간섭신호 코베이런스 행렬의 off-diagonal 부분이 0이면 STBC 타입 간섭이 존재하지 않는 것이고, 0이 아니면 STBC 타입이 존재하는 것으로 판단한다.
여기서, 코베리언스 행렬을 구하는 방법은 아래와 같다.
이하에서
Figure 112007025994943-PAT00001
,
Figure 112007025994943-PAT00002
및
Figure 112007025994943-PAT00003
는 각각 컨주게이트(conjugate), 트랜스포즈(transpose) 및 컨주게이트 트랜스포즈(conjugate transpose) 연산을 나타낸다.
수신기에서 수신한 신호는 아래와 같다.
Figure 112007025994943-PAT00004
첫 번째로, 간섭신호가 STBC가 아닌 경우를 본다. 이 경우도 다음 두 가지로 나누어 볼 수 있다.
먼저 요구 송신기로부터의 요구 신호가 SIMO인 경우를 본다. 이 경우에 t 와 t+1 시간 구간의 채널행렬은
Figure 112007025994943-PAT00005
이다. 여기서,
Figure 112007025994943-PAT00006
는 시간 t 에서의
Figure 112007025994943-PAT00007
채널 행렬이고,
Figure 112007025994943-PAT00008
는 수신 안테나 개수이다.
다음 경우로, 요구 송신기로부터의 요구 신호가 STBC 신호인 경우를 본다. 이 경우에 t 와 t+1 시간 구간의 채널행렬은
Figure 112007025994943-PAT00009
이다 여기서,
Figure 112007025994943-PAT00010
는 요구 송신기의 첫 번째 안테나로부터의 신호에 대한 채널이고,
Figure 112007025994943-PAT00011
는 요구 송신기의 두 번째 안테나로부터의 신호에 대한 채널이다.
인접 셀의 불요구 송신기로부터의 불요구 송신신호(i)에 대한 채널 행렬은
Figure 112007025994943-PAT00012
이다.
또한, 시간 t 와 t+1에 요구 송신기로부터 전송된 신호는
Figure 112007025994943-PAT00013
다.
또한, 불요구 송신기로부터 전송된 간섭 신호는
Figure 112007025994943-PAT00014
이다.
심볼들의 베리언스(variance)는
Figure 112007025994943-PAT00015
와 같다고 가정한다.
Figure 112007025994943-PAT00016
는 가우시안 노이즈이며,
Figure 112007025994943-PAT00017
이다.
Figure 112007025994943-PAT00018
는 I 송신기로부터의 전송 전력(transmit power)이다.
연속적인 두 구간 동안의 심볼들(the symbols for two consecutive durations)에 대한 linear MMSE estimate 결과는 아래와 같다.
Figure 112007025994943-PAT00019
여기서 간섭신호를 포함하는 수신신호의 코베리언스 행렬은 아래와 같다.
Figure 112007025994943-PAT00020
두 번째로, 간섭신호가 STBC이고 요구신호는 STBC가 아닌 경우를 살펴 본다. 요구 간섭 송신기로부터의 신호가 STBC 신호인 경우에 t 와 t+1 시간 구간의 채널행렬은
Figure 112007025994943-PAT00021
이다. 여기서,
Figure 112007025994943-PAT00022
는 간섭신호를 발생하는 수신기 K로부터 수신기로의
Figure 112007025994943-PAT00023
채널을 나타낸다. 또한, 이 경우의 간섭 전송신호는
Figure 112007025994943-PAT00024
이다.
이때 수신신호는 다음과 같이 정의한다.
Figure 112007025994943-PAT00025
수신신호에 대한 linear MMSE estimate는 아래와 같다.
Figure 112007025994943-PAT00026
또한, 간섭신호를 포함하는 수신신호의 코베리언스 행렬은 아래와 같다.
Figure 112007025994943-PAT00027
다시, 도 4로 돌아가면,
구분에 따라, 다중 신호 간섭인 경우에는 다중 신호 처리(multi symbol processing) 방법에 따라 간섭을 제거한다(430).
또한, 단일 신호 간섭인 경우에는 단일 신호 처리(single symbol processing, symbol by symbol processing) 방법에 따라 간섭을 제거한다(440).
또는 통신 시스템에 최초에 다중 신호 처리 방법이 세팅되어 있는 경우에는 구분에 따라 단일 신호 간섭인 경우에는 단일 신호 처리 방법에 따라 간섭을 제거하고, 다중 신호 간섭인 경우에는 다중 신호 처리방법을 그대로 유지하는 정차도 가능하다.
다음에는 수신된 신호에서 간섭을 제거한 신호와 추정된 채널 계수들을 소정 규칙에 의해 결합하여 수신 심볼들을 출력한다(450).
다음에는 수신심볼들에 채널 계수들을 곱하여 추정(hypotheses) 심볼들을 생성하고, 추정(hypotheses) 심볼들을 가지고 송신기에서 송신한 심볼들을 검출한다(460).
다음에는 검출된 병렬 심볼(데이터)을 직렬 심볼(데이터)로 변환하여 출력한다(470).
다음에는 직렬심볼들을 미리 설정된 복조 방식으로 복조하여 송신한 원래의 정보 데이터 비트들로 복원한다(480).
도 5는 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 간섭 코베리언스 행렬을 추정하는 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
다수의 안테나를 통해 수신된 신호 중 파일럿 신호는 채널 추정기(230)로 출력되어, 채널 이득(channel gain)을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정한다(510).
다음에 다수의 안테나를 통해 수신된 신호 중 데이터 신호는 수신 데이터 신호 코베리언스 행렬을 추정한다(520).
상기 두 간계의 순서는 임의적이므로, 수신데이터 신호 코베리언스 행렬 추정이 채널 계수 추정보다 앞에 수행되어도 되며, 또한 동시 추정되어도 된다.
다음에 상기 추정된 채널계수와 수신데이터신호 코베리언스 행렬을 사용하여 간섭신호 코베리언스 행렬을 추정한다(530).
도 6은 본 발명에 따라 다중 안테나 시스템에서 다중 흐름 타입 간섭을 다중 신호 처리 방법으로 제거한 경우의 성능을 나타내는 그래프이다.
다중 노리 스트림 타입의 간섭이 존재하는 경우 단일 신호처리 방법과 다중 신호처리(여기서는 2 심볼 처리) 방법을 사용한 경우의 성능을 비교할 수 있다. 다 중 신호처리(여기서는 2 심볼 처리) 방법을 사용한 경우가 더 성능이 좋음을 알 수 있다. 여기서 통신시스템은 SIMO(Single Input Multiple Output)형태로 송신기는 하나의 안테나를 수신기는 5개의 안테나를 사용하는 경우이다. 인접 셀 송신기는 2개의 안테나를 사용하는 경우이다. 심볼 검출은 MMSE(Minimum Mean Squared Error) 방식을 사용한 것이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다중 안테나 통신 시스템의 수신기에서 간섭의 신호 타입에 따라 다중 심볼 처리(multi-symbol processing) 방법과 단일 심볼 처리(single-sylbol processing) 방법을 선택하여 간섭을 제거함으로써 통신 시스템의 성능을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (14)

  1. 다수의 안테나를 사용하는 수신기에 있어서,
    요구 송신기로부터의 신호를 수신하는 다수의 안테나;
    상기 다수의 안테나로부터 수신한 파일럿 신호를 사용하여 채널 계수를 추정하는 채널 추정기; 및
    상기 다수의 안테나로부터 수신한 데이터 신호 및 상기 채널 추정기로부터 입력된 채널 계수들을 사용하여 결정한 인접 셀의 불요구 송신기로부터의 간섭의 타입에 따라 선택한 간섭 제거 방법을 사용하여 상기 간섭을 제거하고, 상기 채널계수와 상기 데이터 신호를 결합하여 수신 심볼들을 출력하는 간섭제거 및 신호처리기를 포함하는 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 간섭제거 및 신호결합기로부터의 수신 심볼들에 상기 채널 추정기로부터의 채널 계수들을 곱하여 추정 심볼들을 생성하고, 상기 심볼들을 사용하여 상기 송신기로부터의 송신 심볼들을 검출하여 출력하는 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출기가 출력한 병렬 송신 심볼들을 직렬 심볼들로 변환하여 출력하 는 병렬/직렬 변환기와 상기 병렬/직렬 변환기로부터의 심볼들을 미리 설정된 복조 방식으로 복조하여 송신한 원래의 정보 데이터 비트들로 복원하는 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 간섭제거 및 신호처리기는,
    상기 다수의 안테나를 통하여 수신된 데이터 신호에 대한 코베리언스 행렬을 추정하는 수신 데이터 신호 코베리언스 행렬추정부;
    상기 채널추정기가 출력한 채널계수와 상기 수신데이터신호 코베리언스 행렬추정부가 출력한 상기 수신 데이터 신호 코베리언스 행렬을 사용하여 간섭신호 코베리언스 행렬을 추정하는 간섭신호 코베리언스 행렬추정부; 및
    상기 간섭신호 코베리언스 행렬추정부가 추정한 상기 간섭신호 코베리언스 행렬을 사용하여 인접 셀의 불요구 송신기로부터의 간섭의 타입(type)을 구분하고 간섭의 타입에 따라 간섭제거 방법을 선택하는 다음에 간섭제거 및 신호결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 간섭의 타입은 인접 셀의 송신기가 하나의 논리 흐름을 송신하는 경우와 다수의 논리 흐름을 동시에 전송되는 경우인지에 따라 단일 신호 간섭과 다중 신호 간섭(STBC 간섭) 타입으로 구분되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 간섭제거 방법은 단일 신호 간섭에 대하여는 단일 신호처리 방법으로, 다중 신호 간섭(STBC 간섭)에 대하여는 다중 처리 방법으로 처리하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 요구 송신기로부터의 신호는 단일 논리 흐름(one logical stream)의 신호임을 특징으로 하는 수신기.
  8. 다수의 안테나를 사용하는 수신기의 수신방법에 있어서,
    요구 송신기로부터 신호를 수신하는 단계;
    인접 셀의 불요구 송신기로부터의 간섭에 대한 간섭신호 코베리언스(covariance) 행렬을 추정하는 단계;
    추정한 상기 간섭신호 코베이런스 행렬을 사용하여 상기 간섭의 타입이 STBC(Space Time Block Coded) 타입인가를 결정하는 단계; 및
    상기 간섭 타입이 상기 STBC 간섭인 경우에 다중 신호 처리(multi symbol processing) 방법에 따라 간섭을 제거하는 단계를 포함하는 수신방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 간섭신호 코베리언스 행렬 추정은, 채널추정되어 출력된 채널계수와 추정되어 출력된 수신된 데이터 신호에 대하여 추정된 수신 데이터 신호 코베리언스 행렬을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수신방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 STBC 타입(type) 간섭은 인접 셀의 송신기가 다수의 안테나를 사용하여 다수의 신호를 동시에 전송하는 경우와 같이 여러 개의 논리 흐름(multiple logical stream)이 동시에 전송되는 경우의 간섭을 의미하는 것을 특징으로 하는 수신방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 간섭의 타입이 STBC(Space Time Block Coded) 타입이 아닌 경우에는 단일 신호 처리 방법에 따라 간섭을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 STBC 타입(type)이 아닌 간섭은 인접 셀의 송신기가 다수의 안테나를 사용하여 다수의 신호를 동시에 전송하는 경우와 같이 여러 개의 논리 흐름(multiple logical stream)이 동시에 전송되는 경우의 간섭을 의미하는 것을 특징으로 하는 수신방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    수신된 신호에서 간섭을 제거한 신호와 추정된 채널 계수들을 소정 규칙에 의해 결합하여 수신 심볼들을 출력하는 단계;
    상기 수신심볼들에 채널 계수들을 곱하여 추정심볼들을 생성하고, 추정(hypotheses) 심볼들을 가지고 송신기에서 송신한 심볼들을 검출하는 단계;
    검출된 병렬 심볼(데이터)을 직렬 심볼(데이터)로 변환하여 출력하는 단계; 및
    상기 직렬심볼들을 미리 설정된 복조 방식으로 복조하여 송신한 원래의 정보 데이터 비트들로 복원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신방법.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 요구 송신기로부터의 신호는 단일 논리 흐름(one logical stream)의 신호임을 특징으로 하는 수신방법.
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