KR20090064250A

KR20090064250A - 다중입력 다중출력 시스템에서 ｑｒ 분해 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20090064250A
Application number: KR1020070131836A
Authority: KR
Inventors: 이유로; 손정보; 정민호; 이석규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-15
Filing date: 2007-12-15
Publication date: 2009-06-18
Also published as: US8068560B2; KR100932789B1; US20090154579A1

Abstract

본 발명은 직교주파수 분할 다중(OFDM) 방식의 MIMO 시스템에서 하드웨어 공유를 통해 계산기의 개수를 줄여, 하드웨어 구조를 단순화할 수 있는 QR 분해 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 다중입력 다중출력 시스템의 수신기에 이용되는 QR 분해 장치에 있어서, 벡터 크기(norm)를 계산하는 norm 계산수단; 단일 행렬(Q) 열 값을 계산하는 Q 열 계산수단; 상기 Q 열 계산수단에 의해 계산된 Q 행렬 벡터를 저장하는 제1 저장수단; 상기 Q 행렬 벡터와 상기 수신 신호 벡터를 곱하여 상삼각 행렬(R) 값을 계산하는 R 행 계산수단; 및 상기 수신 신호 벡터와 상기 R 행 계산수단의 출력을 입력받아 누적 연산을 통해 Q 갱신 값을 계산하고, 다음 Q 행렬 벡터 계산을 위해 갱신된 Q 값을 상기 Q 열 계산수단으로 제공하는 Q 갱신 계산수단을 포함한다.

MIMO, OFDM, QR, 다중입력, 다중출력, 다중, 안테나, 수신, 분해, 공유

Description

다중입력 다중출력 시스템에서 ＱＲ 분해 장치 및 그 방법{QR Decomposition Apparatus and Method for MIMO System}

본 발명은 다중입력 다중출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 QR 분해 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 직교주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiple) 방식의 MIMO 시스템에서 하드웨어 공유를 통해 계산기의 개수를 줄여, 하드웨어 구조를 단순화할 수 있는 QR 분해 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-002-02, 과제명: 3Gbps급 4G 무선 LAN 시스템 개발].

현재 무선통신 시스템은 제한된 주파수를 이용해 고품질 및 대용량의 멀티미디어 데이터를 전송하기 위한 요구가 증대되고 있다. 제한된 주파수를 사용해서 많은 용량의 데이터를 전송하기 위한 방법으로 다중입력 다중출력(MIMO) 시스템이 있 다. MIMO 시스템은 송수신 단에 다중 안테나를 사용하여 독립적인 페이딩 채널을 복수 형성하고, 송신 안테나마다 다른 신호를 전송함으로써, 데이터 전송 속도를 크게 향상시킬 수 있다. 이에 따라, MIMO 시스템은 주파수를 더 늘리지 않은 상태에서도 보다 많은 양의 데이터를 전송할 수 있다.

하지만, MIMO 시스템은 고속 전송 시 발생하는 심볼 간의 간섭 및 주파수 선택적 페이딩에 약하다는 단점이 있다. 이런 단점을 극복하기 위해 직교주파수 분할다중(OFDM) 방식을 함께 사용한다. OFDM 방식은 현재 고속 데이터 전송에 가장 적합한 변조 방식으로, 하나의 데이터 열이 보다 낮은 데이터 전송률을 갖는 부반송파를 통해 전송된다.

무선통신을 위한 채널 환경은 건물과 같은 장애물로 인해 다중경로를 갖는다. 다중경로가 있는 무선채널에서는 다중경로에 의한 지연확산이 생기고, 다음 심볼이 전송되는 시간 보다 지연확산시간이 클 경우 심볼 간 간섭(ISI)이 발생하게 된다. 이 경우 주파수 영역에서 보면 선택적으로 페이딩(Frequency Selective Fading)이 발생하는데, 하나의 반송파(single-carrier)를 사용하는 경우 심볼 간 간섭 성분을 제거하기 위해 등화기가 사용된다. 하지만, 점점 데이터의 속도가 증가하면서 등화기의 복잡도도 함께 증가된다.

결국 MIMO 시스템과 OFDM 시스템을 결합하게 되면, MIMO 시스템의 장점은 그대로 이용하고, 단점은 OFDM 시스템을 이용해 상쇄시킬 수 있다. N개의 송신 안테나와 N개의 수신 안테나를 갖는 형태가 일반적인 MIMO 시스템이며, 이 시스템에 OFDM 기술을 결합한 구조가 MIMO-OFDM 시스템이다.

도 1a 및 도 lb는 MIMO-OFDM 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 도 1a는 MIMO-OFDM 시스템의 송신단의 블록 구성도이고, 도 1b는 MIMO-OFDM 시스템의 수신단의 블록 구성도이다.

도 1a를 참조하면, 직/병렬변환부(S/P)(101)는 송신 데이터를 인코딩하기 전에 송신 데이터를 다수의 데이터 열로 분리하며, 각각의 인코더(encoder)(102)에서는 병렬 변환된 데이터를 인코딩한다. 인코딩 후 데이터는 QAM 매퍼(103)에 의해 변조 방식(예를 들어, BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM)에 따라 변조된다. 변조된 심볼은 역고속 푸리에 변환부(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)(104)를 통하여 시간축의 신호로 변환된다. 시간축으로 변환된 심볼에는 CP 추가부(105)에 의해 보호 구간을 위한 순환전치(CP: Cyclic Prefix) 부호가 삽입된다. 그 다음에 디지털-아날로그 변환 및 무선주파수(D/A & RF)부(106)는 순환전치 부호가 삽입된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 무선 주파수 신호(RF)로 변환하여 안테나를 통해 송출한다.

도 1b를 참조하면, 아날로그-디지털 변환 및 무선주파수(A/D & RF)부(107)는 무선 주파수(RF) 신호를 아날로그 신호로 만든 후, 다시 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. CP 제거부(108)는 보호 구간을 위해 삽입된 순환전치(CP) 부호를 제거하고, 순환전치 부호가 제거된 신호를 고속푸리에변환(FFT: Fast Fourier Transform)부(109)로 전달한다. 고속푸리에변환(FFT)부(109)는 입력되는 병렬 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행한다. MIMO 수신기(110)는 고속 푸리에 변환에 의해 생성된 송신 데이터 심볼에 대한 추정을 수행한다. MIMO 수신기(110)는 추정된 심볼로부터 로그 우도율(LLR: Log Likelihood Ratio)을 계산한다. 그리고, 디코더(111)는 MIMO 수신기(110)로부터 전달된 각 데이터 열을 복조(decoding)하여, 송신 데이터를 추정한다. 병렬/직렬 변환부(P/S)(112)는 각 디코더(111)에 의해 복조된 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환한다.

상기 MIMO 수신기(110)로는 결정 피드백 등화기(DFE: Decision Feedback Equalizer), 제로 포싱(ZF: Zero Forcing), 최소 평균 자승 오류 추정(MMSE: Minimum Mean Square Error Estimation), BLAST(Bell Labs Layered Space-Time)이 있다. MIMO 수신기는 송수신 안테나 수가 증가할수록 그 복잡도가 크게 증가하며, 특히 QR 분해의 복잡도가 크게 증가된다.

송신 안테나가 M개이고, 수신 안테나가 N개라고 가정하면, 고속 푸리에 변환한 후에 임의의 부반송파에서 수신벡터 z는 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

z = Hs + n

수학식 1에서

, 채널

이고, 송신 심볼 이다.

채널 H는 QR 분해(decomposition)하여 H=QR로 나타낼 수 있다. 일반적으로 MIMO 시스템에서 수신 안테나의 개수 N이 송신 안테나의 개수 M보다 크거나 같으므로, 상삼각(upper triangular) 행렬(Matrix) R은 다음 수학식 2와 같이 표현된다.

그리고, Q는 단일(Unitary) 행렬(Q^HQ = I)을 의미힌다. 채널 행렬 H는 N×M이고, Q는 N×N이며, R은 N×M이다. 여기서 Q는 하기와 같이 표현될 수 있다.

이에 따라 변형된 수신 벡터 y는 다음 수학식 3과 같이 표현된다.

상기 수학식 3은 하기와 같이 간단하게 표현될 수 있다.

QR 분해 방법 중에 Gram-Schmidt 방법은 다른 방법에 비하여 그 복잡도가 간 단한 것으로 알려져 있다. 하기 수학식 4는 일반적인 QR 분해 방법을 설명하기 위한 것이다. 수학식 4를 참조하면, 먼저 벡터 크기인 norm을 계산하고(norm1=

),

에 대한 r_i,j를 구해 수신 벡터에 대한 Q 열 값을 계산한다(q_i:=q_i/r_i,j). 그런 다음, 계산된 Q 열 값과 수신 벡터를 이용해 R 열 값을 계산하고, Q 갱신 값과 norm 갱신 값을 계산한다. 이와 같은 과정은 송수신 안테나에 의해 결정되는 n_T까지 반복된다.

그런데, 상기 수학식 4에서 n_T=8인 경우를 예로 들면, 계산기(Multiplier)가 2000개 이상, 분할기(divider)가 8개가 필요하다. 또한 Q^Hz의 실수(real) 연산을 위한 계산기의 개수는 256개로, 전체 계산기의 개수가 2200개 이상으로 하드웨어로 구현하기에 너무 복잡한 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, MIMO 시스템에서 하드웨어 공유를 통해 계산기의 개수를 줄여, 하드웨어 구조를 단순화할 수 있는 QR 분해 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 QR 분해 장치는, 다중입력 다중출력 시스템의 수신기에 이용되는 QR 분해 장치에 있어서, 벡터 크기(norm)를 계산하는 norm 계산수단; 단일 행렬(Q) 열 값을 계산하는 Q 열 계산수단; 상기 Q 열 계산수단에 의해 계산된 Q 행렬 벡터를 저장하는 제1 저장수단; 상기 Q 행렬 벡터와 상기 수신 신호 벡터를 곱하여 상삼각 행렬(R) 값을 계산하는 R 행 계산수단; 및 상기 수신 신호 벡터와 상기 R 행 계산수단의 출력을 입력받아 누적 연산을 통해 Q 갱신 값을 계산하고, 다음 Q 행렬 벡터 계산을 위해 갱신된 Q 값을 상기 Q 열 계산 수단으로 제공하는 Q 갱신 계산수단을 포함한다.

바람직하게는 본 발명은, 상기 norm 계산수단의 출력을 입력받아 룩업 테이블을 이용해

값을 출력하는 제2 저장수단; 및 상기 norm 계산수단의 출력을 입력받아 룩업 테이블을 이용해 1/

값을 출력하는 제3 저장수단을 더 포함한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 QR 분해 방법은, 다중입력 다중출력 시스템에서의 QR 분해 방법에 있어서, (a) Q 행렬 벡터와 수신 신호 벡터를 곱하여 상삼각 행렬(R) 벡터를 계산하는 단계; (b) 상기 수신 신호 벡터와 상기 (a) 단계에서 계산된 R 행 벡터를 이용해 누적 연산을 통해 Q 행렬 벡터를 갱신하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 갱신된 Q 행렬 벡터를 이용해 벡터 크기(norm) 값을 갱신하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계에서 갱신된 벡터 크기 값에 의해 얻어진 값과 상기 갱신된 Q 행렬 벡터를 이용해 Q 행렬 벡터를 계산하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, MIMO 수신기에서 QR 분해 시, 계산기를 공유하여 사용할 수 있도록 함으로써, 계산기의 개수를 줄여, 하드웨어 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 일반적인 전송 프레임의 구조도로, 통상 전송 프레임은 채널 추정을 위한 8 심볼의 긴 훈련 필드(LTF: Long Training Field)와, 프레임 정보를 포함하고 있는 신호 필드(SIG: SIGnal field)와, 복수의 데이터 심볼로 구성된다. 본 발명에서는 설명의 용이함을 위하여 M=8, N=8이고, OFDM 1심볼이 288샘플인 경우를 예로 들어 설명한다.

도 3은 QR 분해에서 Q와 R 행렬의 메모리에 대한 타이밍도이다.

dtct_en은 수신 신호 검출에 대한 인에이블 신호로, 수신 신호 z 벡터의 인에이블 신호이다. fft_o는 수신 신호 z 벡터이다. dtctscnt는 샘플 카운트로서 1심볼당 288 샘플이다. dtctsycnt는 심볼 카운트이다. q1_we는 Q 행렬에서 첫 번째 열(column) 벡터를 메모리에 저장하기 위한 인에이블 신호이고, q2_we는 Q 행렬에서 2 번째 열 벡터를 메모리에 저장하기 위한 인에이블 신호이고, q3_we부터 q8_we는 3번째부터 8번째 열 벡터를 메모리에 각각 저장하기 위한 인에이블 신호이다.

도 4는 QR 분해에서 r_k _, _iq_k를 계산하기 위한 인에이블 신호이다. dtctsycnt=8에서는 rq1부터 rq8까지 인에이블 신호가 1이며, 수학식 5의 Q 갱신 값을 계산하기 위한 인에이블 신호 상태가 된다.

도 5는 본 발명에 따른 QR 분해 장치의 블록 구성도로, 본 발명에 QR 분해 장치의 동작을 수학식으로 표현하면 다음 수학식 6과 같다.

이하, 첨부된 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 QR 분해 장치에 대해 자세히 설명한다.

통상 QR 분해 장치는 벡터 크기인 norm을 계산하는 norm 계산기(503)와, Q 열 값을 계산하는 Q 열 계산기(507)와, Q 열 계산기(507)에 의해 계산된 Q 행렬 벡터를 저장하는 Q 메모리(508)와, R 행(row) 값을 계산하는 R 행 계산기(501)와, R 행 계산기(501)에 의해 계산된 R 행렬 벡터를 저장하는 R 메모리(509)와, Q 갱신 값을 계산하는 Q 갱신 계산기(502)를 포함한다.

R 행(row) 계산기(501)는 Q 열 계산기(507)에 의해 계산되어 Q 메모리(508)에 저장된 Q 열 벡터와, 입력된 수신 신호 z 벡터를 이용해 r_i,j =

의 연산을 통해 R의 행 값을 계산한다. R 행 계산기(501)에 의해 계산된 R의 행 값(r_i,j)은 QR 분해에서 R 행렬의 행 값이므로, R 메모리(509)에 저장된다. 또한, R 행 계산기(501)는 신호 필드 검출을 위한 값을 신호 필드 검출기(510)로 제공한다.

Q 갱신 계산기(502)는 수신 신호 z 벡터에서 이전의 Q 갱신 값과 R 행 계산기(501)에 의해 계산된 R 행렬 벡터를 곱한 값을 누산한 값을 감산하여 Q 값을 갱신한다. 그리고, 이렇게 갱신된 Q 값은 다음 사이클에서 Q 열 값을 계산하는데 이용되기 위해 Q 열 계산기(507)로 전달된다. 이와 같은 Q 갱신 계산기(502)의 연산 동작은 수학식 5에서 표현한 바와 같다.

벡터 크기인 norm을 계산하기 위한 norm 계산기(503)는 초기에 고속 푸리에 변환 후의 채널 입력에 대해 norm_i =

연산을 통해 q_i에 대한 벡터 크기 norm를 계산한다. 또한 norm 계산기(503)는 Q 갱신 계산기(502)에 의해 갱신된 Q 값을 이용해 다음 사이클에서 사용될 norm 값을 계산한다.

norm 계산기(503)의 출력은 각각의 룩업 테이블 롬(ROM)(504, 505)으로 입력되고, 각각의 ROM(504, 505)은 r_i,j =

연산을 통해 입력된 벡터 크기 norm에 대응되는

과 1/

을 각각 출력한다. 그리고, ROM 504에 의해 출력된 1/

은 메모리(506)에 저장된다.

Q 열(column) 계산기(504)는 ROM(504)으로부터 출력된 값과 Q 갱신 계산기(502)에 의해 계산된 벡터를 입력받아, q_i= q_i/r_i,j 연산을 통해 Q의 열 값을 계산한다. Q 열 계산기(507)에 의해 계산된 Q의 열 값은 다중 안테나 수신 복호에서 사용되는 QR 행렬의 결과 값이므로, Q 메모리(508)에 저장된다.

도 6은 이와 같은 본 발명에 따른 QR 분해 장치의 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 8개의 긴 훈련 필드(LTF) 구간에서 계산되는 Q 행렬과 R 행렬을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에서 601은 R 행 계산기를 의미하고, 602는 Q 갱신 계산기를 의미하며, 603은 norm 갱신 계산기를 의미하고, 604는 룩업 테이블 ROM을 의미하며, 605는 Q 열 계산기를 의미한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, R 행 계산기(601)는 긴 훈련 신호(LTF)인 수신 벡터 z와 Q 메모리의 각 열(column) 값의 곱을 통하여 R 행렬 벡터의 요소(elements)를 구해 R 메모리에 저장한다.

Q 갱신 계산기(602)는 Q 메모리에 저장된 이전의 Q 갱신 값과 R 행 계산기(601)에 의해 계산된 R 행렬 벡터를 곱한 값을 누적하여 수신 벡터 z에서 감산함으로써 Q 값을 갱신한다.

norm 계산기(603)는 Q 갱신 계산기(602)에 의해 계산된 Q 갱신 값을 이용해 norm 값을 계산하고, Q 열 계산기(605)는 rq1부터 rq7까지의 인에이블 신호와 이를 통하여 계산된 값을 1/

로 정규화(normalize)하여 Q 행렬을 계산한다. Q 열 계산기에 의해 계산된 Q 행렬 요소는 q1_we부터 q8_we의 인에이블 신호에 의하여 Q 메모리에 저장된다. 그리고, 도2에서와 같이 데이터 신호가 수신되는 DATA0부터의 Q^Hz는 추가적인 하드웨어 없이 y1부터 y8까지 벡터로 구할 수 있다. 또한 신호 필드 검출을 위한 MRC 결과 값은 q8 메모리와 수신 신호 z와의 곱으로 구할 수 있으며, 신호 필드(SIG)의 송신을 LTF1과 동일한 방식으로 수신한 경우에는 q1 메모리와 수신신호 z의 곱으로 MRC를 구할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 LTF1 구간에서 Q와 R의 1번째 요소를 구하여 Q와 R의 메모리에 저장하고, LTF2와 LTF8에서는 각각 2번째부터 8번째까지 Q와 R의 요소를 구하고 각각 Q와 R의 메모리에 저장한다.

이상에서 설명한 바와 같은 Q 행렬과 R 행렬을 구하는 과정을 각 사이클로 구분하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 사이클에서는 하기 수학식 7과 같이 q₁을 이용해 벡터 크기 norm₁을 계산하고,

값을 이용해 Q 행렬의 첫번째 열을 계산한다.

다음, 2번째 사이클에서는 하기 수학식 8과 같이 구한 Q 행렬 벡터와 수신 벡터 z를 곱해 R 행렬의 첫 번째 요소를 계산한다. 그리고, Q 값과 norm 값을 갱신하고, 갱신된 Q 값과 갱신된 norm 값을 이용해 두번째 Q 행렬 열 요소를 계산한다.

다음, 3번째 사이클에서는 하기 수학식 9와 같이 구한 Q 행렬 벡터들와 수신 벡터 z를 곱해 R 행렬의 요소들을 계산한다. 그리고, Q 값과 norm 값을 갱신하고, 갱신된 Q 값과 갱신된 norm 값을 이용해 다음 Q 행렬 열 요소를 계산한다.

그리고, 4번째 사이클에서는 하기 수학식 10과 같이 구한 Q 행렬 벡터들과 수신 벡터 z를 곱해 R 행렬의 다음 요소들을 계산한다. 그리고, Q 값과 norm 값을 갱신하며, 갱신된 Q 값과 갱신된 norm 값을 이용해 다음 Q 행렬 열 요소를 계산한 다.

이상에서 설명한 바와 동일한 과정이 7번째 사이클까지 수행되고, 8번째 사이클에서는 하기 수학식 11과 같이 R 행렬 요소들과 Q 행렬 요소들이 계산된다.

한편, 신호 필드 검출을 위한 MRC는 하기 수학식 12와 같이 계산된다.

한편, 데이터 신호는 추가적인 하드웨어 없이 y1부터 y8까지 벡터로 하기 수학식 13과 같이 계산할 수 있다. 여기서, j는 dtctsycnt로, j는 10 이상이다.

도 6의 설명에서 Q 행렬은 8×8 행렬로, [q₁ q₂ q₃ q₄ q₅ q₆ q₇ q₈]이다. 그리고 R 행렬은 하기와 같이 표현될 수 있다.

R 행 계산기(601)의 Q^Hz 출력은 [r1k r2k r3k r4k r5k r6k r7k r8k]^T이고, 신호 필드 검출의 출력은 r1k이다. 사이클 설명의 편의를 위해 R 행렬의 요소를 다 시 표현하면 하기와 같다.

한편, 룩업 테이블 ROM을 이용하여 1/

를 연산할 때에

를 구성하는 비트 수가 클 경우에는 매우 큰 폭(width)을 가지는 ROM이 필요하다 예를 들면,

가 20 비트인 경우에 ROM 테이블의 폭(address)는 2²⁰=1,048,576개가 필요하며, 깊이(depth) 또한 동일한 20 비트 출력을 갖는다고 하면 20,971,520 비트를 갖는 매우 큰 ROM이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 부동 소수점(floating point) 연산 방법을 이용하여 ROM 테이블의 크기를 줄이도록 한다.

도 8은 부동 소수점으로 표현하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 20 비트의 부호가 없는(unsigned) 신호를 가정하면, 유효 값(significant) 10 비트와 누승 지수(exponent) 3 비트를 사용하여 13 비트로 표현할 수 있다.

도 9는 부동 소수점 연산을 사용하여 ROM 테이블을 구성한 예를 설명하기 위한 도면이다.

유효 비트를 ROM 테이블의 주소(address)로 사용하여 ROM 테이블의 출력을 구하고, 누승 지수는 간단한 비트 시프트를 이용하여 출력을 구할 수 있다. 부동 소수점 13 비트를 예로 들면, ROM 테이블의 폭(width)은 10 비트이고, 깊이가 10 비트이므로, ROM 테이블의 크기는 10,240 비트가 된다. 이에 따라 ROM 테이블의 크기와 주소를 크게 줄일 수 있다. 이를 위해 norm 계산기 또는 norm 갱신 계산기로부터 전달된 벡터 크기를 부동 소수점 형태로 변환하여 유효 값을 주소로 하여 ROM으로 입력하고, 누승 지수는 시프트로 입력하는 부동 소수점 변환기를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 일 실시 예는 8개의 안테나를 사용하고, 8개의 LTF를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 다른 안테나 수나 다른 수의 LTF를 사용하는 경우에도 용이하게 확장할 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 OFDM 기반 MIMO 시스템의 블록 구성도,

도 2는 일반적인 전송 프레임의 구조도,

도 3은 본 발명에 따른 Q 메모리와 R 메모리의 동작 타이밍도,

도 4는 본 발명에 따른 Q 갱신 값을 계산하기 위한 동작 타이밍도,

도 5는 본 발명에 따른 QR 분해 장치의 상세 블록 구성도,

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 QR 분해 장치의 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면,

도 8은 부동 소수점 방식을 설명하기 위한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 부동 소수점 방식을 이용하는 ROM 테이블의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

501: norm 계산기 502, 503: ROM

504: Q 열 계산기 505: Q 메모리

506: R 행 계산기 507: R 메모리

508: Q 갱신 계산기 509: norm 갱신 계산기

Claims

다중입력 다중출력 시스템의 수신기에 이용되는 QR 분해 장치에 있어서,

벡터 크기(norm)를 계산하는 norm 계산수단;

단일 행렬(Q) 열 값을 계산하는 Q 열 계산수단;

상기 Q 열 계산수단에 의해 계산된 Q 행렬 벡터를 저장하는 제1 저장수단;

상기 Q 행렬 벡터와 상기 수신 신호 벡터를 곱하여 상삼각 행렬(R) 값을 계산하는 R 행 계산수단; 및

상기 수신 신호 벡터와 상기 R 행 계산수단의 출력을 입력받아 누적 연산을 통해 Q 갱신 값을 계산하고, 다음 Q 행렬 벡터 계산을 위해 갱신된 Q 값을 상기 Q 열 계산수단으로 제공하는 Q 갱신 계산수단

을 포함하는 QR 분해 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 norm 계산수단의 출력을 입력받아 룩업 테이블을 이용해
값을 출력하는 제2 저장수단; 및

상기 norm 계산수단의 출력을 입력받아 룩업 테이블을 이용해 1/
값을 출력하는 제3 저장수단

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 R 행 계산수단은,

상기 제1 저장수단에 저장된 Q 행렬 벡터와 상기 수신 신호 벡터를 곱해 R 행렬 벡터를 계산하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 Q 열 계산수단은,

상기 Q 갱신 계산수단에 의해 갱신된 Q 행렬 값과, 상기 제2 저장수단의 출력을 곱셈하여 Q 행렬 벡터를 계산하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 Q 갱신 계산수단은,

이전의 Q 갱신 값과 상기 R 행 계산수단에 의해 계산된 R 행렬 벡터를 곱한 값을 누산한 값을 상기 수신 신호 벡터에서 감산하여 Q 값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제2 및 제3 저장수단의 크기를 줄이기 위해, 부동 소수점 방식의 주소를 이용하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 장치.
제 6 항에 있어서,

전달된 벡터 크기를 부동 소수점 형태로 변환하여 유효 값을 주소로 하여 상기 제2 및 제3 저장수단으로 입력하고, 누승 지수를 출력하는 부동 소수점 변환수단;

상기 누승 지수를 입력받아 비트 시프트하는 시프트수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 norm 계산수단은,

상기 Q 갱신 계산수단의 출력을 이용해 다음 사이클에서 사용될 norm 값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 장치.
다중입력 다중출력 시스템에서의 QR 분해 방법에 있어서,

(a) Q 행렬 벡터와 수신 신호 벡터를 곱하여 상삼각 행렬(R) 벡터를 계산하는 단계;

(b) 상기 수신 신호 벡터와 상기 (a) 단계에서 계산된 R 행 벡터를 이용해 누적 연산을 통해 Q 행렬 벡터를 갱신하는 단계;

(c) 상기 (b) 단계에서 갱신된 Q 행렬 벡터를 이용해 벡터 크기(norm) 값을 갱신하는 단계; 및

(d) 상기 (c) 단계에서 갱신된 벡터 크기 값에 의해 얻어진 값과 상기 갱신된 Q 행렬 벡터를 이용해 Q 행렬 벡터를 계산하는 단계

를 포함하는 QR 분해 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 (a) 단계 이전에 상기 수신 신호 벡터를 이용해 초기 벡터 크기를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 (d) 단계에서 상기 갱신된 벡터 크기 값에 의해 얻어진 값은, 벡터 크 기(norm)에 대한
값인 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 11 항에 있어서,

상기
값은,

룩업 테이블을 이용해 계산되는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 (d) 단계에서 계산된 Q 행렬 벡터를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 (a) 단계는,

상기 메모리에 저장된 Q 행렬 벡터와 상기 수신 신호 벡터를 곱해 R 행렬 벡터를 계산하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 (b) 단계는,

이전의 Q 갱신 값과 상기 R 행렬 벡터를 곱한 값을 누산한 값을 상기 수신 신호 벡터에서 감산하여 Q 값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 12 항에 있어서,

부동 소수점 방식의 주소를 이용해 상기 룩업 테이블로부터 상기
값을 획득하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 16 항에 있어서,

부동 소수점 형태로 변환된 유효 값을 주소로 하여 상기 룩업 테이블로 입력되고, 누승 지수는 비트 시프트되는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 메모리에 저장된 Q 행렬 벡터와 상기 수신 신호 벡터를 곱해 신호 필드 검출을 위한 값을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.
제 13 항에 있어서,

데이터 신호에 대해 상기 메모리에 저장된 Q 행렬 벡터와 상기 수신 신호 벡터를 곱해 데이터 신호에 대한 벡터 값을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 QR 분해 방법.