KR20100055954A

KR20100055954A - 다중 송수신 안테나 시스템에서 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 재정렬 방법, 신호 검출 방법 및 그 수신 장치

Info

Publication number: KR20100055954A
Application number: KR1020080114870A
Authority: KR
Inventors: 방승재; 김정현; 박윤옥
Original assignee: 한국전자통신연구원; 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2010-05-27
Also published as: US20100124301A1; KR101158096B1; US8116396B2

Abstract

각 레이어들이 서로 다른 변조 차수로 변조되어 전송되는 형태의 다중 송수신(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 안테나 시스템에서, 최대우도(Maximum Likelihood) 방식보다 낮은 복잡도를 가지면서도 이 방식에 근접하는 성능을 발휘하는 복수의 레이어의 재정렬 방법, 신호 검출 방법 및 그 수신 장치가 개시된다.

다중 안테나 시스템, 레이어, 변조 차수, QR-LRL

Description

다중 송수신 안테나 시스템에서 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 재정렬 방법, 신호 검출 방법 및 그 수신 장치{METHOD FOR RE-ORDERING MULTIPLE LAYERS AND DETECTING SIGNAL OF WHICH THE LAYERS HAVING DIFFERENT MODULATION ORDERS IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT ANTENNA SYSTEM AND RECEIVER USING THE SAME}

본 발명은 다중 송수신 안테나 시스템에서 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 재정렬 방법, 신호 검출 방법 및 그 수신 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 레이어들이 서로 다른 변조 차수로 변조되어 전송되는 형태의 다중 송수신(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 안테나 시스템에서, 최대우도(Maximum Likelihood) 방식보다 낮은 복잡도를 가지면서도 이 방식에 근접하는 성능을 발휘하는 레이어 재정렬 방법, 신호 검출 방법 및 그 수신장치에 관한 것이다.

4세대 이동통신의 무선통신 시스템은 기존의 음성 위주 서비스에서 벗어나 영상과 패킷의 초고속 데이터 서비스가 요구 된다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 다중 데이터 스트림(Stream, 이하 “스트림”과 “레이어”는 같은 의미로 쓰임) 전송을 통하여 고속 데이터 전송을 가능하게 하는 공간 다중화 방식을 사용하는 다중 송수신(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템이 주목을 받고 있다.

공간 다중화 방식을 사용하는 MIMO 시스템에서는 각 송신 안테나로부터 각각 다른 정보를 나타내는 데이터 레이어를 전송하고, 수신단에서는 송신된 데이터 레이어를 분리하게 된다. 여기서 모든 레이어들이 단일 사용자에게 전송되어질 수도 있고, 각각의 레이어들이 서로 다른 다중 사용자에게 전송되어질 수도 있다.

최대우도(ML: Maximum Likelihood) 신호 검출 기법은, 최적의 송신 신호 검출을 위해 가능한 조합의 송신신호 벡터 각각에 대한 ML 메트릭(metric) 값을 갖는 송신 신호벡터를 찾는 기법으로서, 현재까지 송신신호를 검출하는 성능이 가장 뛰어난 기법으로 알려져 있다.

그러나, 기존 ML 신호 검출기법은 송신 안테나 수와 성상점의 수가 증가함에 따라 복잡도가 기하급수적으로 증가하기 때문에 실제로는 구현 불가능한 것으로 여겨진다.

이러한 이유 때문에 복잡도를 낮춘 선형(linear) 신호 검출 기법, 예를 들면 ZF(Zero Forcing) 방식과 MMSE(Minimum Mean Square Estimator) 방식의 신호 검출 기법이 제안되어 왔다. 그러나, 이들 선형 신호 검출 기법은 ML 방식에 비해 현저히 성능이 나쁘다는 문제점이 있다.

한편, 비선형(non-linear) 신호 검출 기법으로는 VBLAST(Vertical Bell Lab Layered Space Time)로 알려진 OSIC(Ordered Successive Interference Cancellation) 방식 신호 검출 기법이 존재한다.

OSIC는 시스템의 복잡도가 낮아 비교적 간단하게 구현될 수 있고, ZF 및 MMSE 등 선형 신호 검출기법보다 성능이 우수하지만, 여전히 ML 방식에 비하여 성능이 나쁘다.

이후, 시스템의 복잡도가 낮으면서도 ML 신호 검출 기법의 성능에 근접하는 신호 검출 기법으로서 QR-LRL 방식 신호 검출 기법이 제안되었다.

QR-LRL 방식 신호 검출 기법은, 복수의 스트림(예컨대 4×4 MIMO 시스템의 경우 4개의 스트림)에 관한 레이어를 재정렬함으로써 신호의 간섭을 제거하고 수신 신호를 검출하는 원리를 가진다.

이 때에, 레이어의 재정렬은 각각의 레이어에 대응되는 채널 행렬의 각각의 컬럼의 놈(norm) 값의 크기를 기준으로 이루어진다. 즉, 레이어에 대응되는 채널 행렬의 놈 값이 클수록 그 레이어의 신뢰도가 낮은 것으로 판단된다.

그런데, 복수의 스트림이 서로 다른 변조 차수를 가지는 경우에는, 각 레이어에 대한 채널 행렬의 놈 값을 단순 비교하는 것만으로는 레이어들의 신뢰도를 정확히 판단할 수 없게 된다.

따라서, 서로 다른 변조 차수로 변조되어 전송되는 레이어를 QR-LRL 신호 검출 방법으로 수신하는 경우에도 레이어들의 신뢰도를 정확히 판단할 수 있도록 하는 레이어의 재정렬 방법, 신호 검출 방법 및 그 수신 장치 에 대한 요청이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 송수신 안테나 시스템에서 서로 다른 변조 차수로 변조되어 전송되는 레이어를 수신하는 경우에도 레이어들의 신뢰도를 정확히 판단할 수 있도록 하는 복수의 레이어의 재정렬 방법, 신호 검출 방법 및 그 수신 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치에서 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 재정렬 방법은, 복수의 수신 안테나를 통하여 수신된 신호에 대한 제1 채널 행렬을 추정하는 단계와; 상기 제1 채널 행렬에 가중치 행렬을 적용하여 제2 채널 행렬을 얻는 단계와; 상기 제2 채널 행렬의 역행렬을 이용하여 제2 채널 행렬의 역행렬을 계산하는 단계와; 상기 역행렬에 포함된 각각의 행의 놈을 계산하는 단계와; 상기 놈의 크기에 따라 상기 복수의 레이어를 재정렬하여 제3 채널 행렬을 얻는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 제2 채널 행렬을 얻는 단계에서, 상기 가중치 행렬은, 상기 레이어마다 부과되는 가중치를 주대각선 원소로 가지는 대각행렬인 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수의 레이어를 재정렬하는 단계에서, 상기 복수의 레이어 중 상기 놈의 값이 가장 큰 행에 대응되는 제1 레이어는 상기 제3 채널 행렬의 가장 아래의 행으로 재정렬되고, 상기 복수의 레이어 중 상기 제1 레이어를 제외한 나머지 레이어는, 상기 나머지 레이어의 각각에 대한 상기 놈 값의 크기가 작을수록 상 기 제3 채널 행렬의 아래의 행에 배치되도록 순서대로 재정렬되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의한 다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치에서 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 신호 검출 방법은, 복수의 수신 안테나를 통하여 수신된 신호에 대하여 가중치가 적용된 채널 행렬을 이용하여 채널 추정 및 레이어 재정렬이 수행되는 단계와; 상기 레이어 재정렬이 수행된 후의 신규 채널행렬에 대하여 QR분해가 수행되는 단계와; 후보 심볼 벡터 군이 형성되는 단계; 및 상기 후보 심볼 벡터 군으로부터 가장 작은 최대우도 메트릭 값을 갖는 심볼 벡터가 최종 송신 신호로 선택되는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 채널 추정 및 레이어 재정렬이 수행되는 단계에서, 상기 가중치가 적용된 채널 행렬은 상기 복수의 수신 안테나를 통하여 수신된 상기 신호에 대하여 추정된 제1 채널 행렬에 가중치 행렬이 적용된 제2 채널 행렬인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의한 다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치는, 수신 신호를 수신하는 복수의 수신 안테나와; 상기 수신 신호의 복수의 레이어에 대하여 채널 추정, 채널 가중치 적용 및 레이어 재정렬을 수행하는 채널 추정 및 레이어 정렬부와; 송신 심볼 후보 벡터 군을 결정하는 후보군 설정부; 및 상기 후보군 설정부에서 설정된 심볼 후보 벡터군 중에서 가장 작은 ML 메트릭(ML metric) 값을 갖는 심볼 벡터를 최종 신호로 선택하는 최종신호 선택부;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 변조 차수로 변조되어 전송되는 레이어를 QR-LRL 신호 검출 방법으로 수신하는 경우에도 시스템의 복잡도는 증가하지 않으면서 성능이ML 방식에 근접하도록 개선되는 효과가 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 송수신 시스템을 나타낸 구성도이다.

다중 송수신 시스템은 다수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 송신 신호가 채널을 거쳐 다수의 수신 안테나를 통하여 수신 되도록 구성된다.

도 1의 실시예는 설명의 편의상 4×4 다중 송수신 시스템이며, 따라서 송신 안테나 및 수신 안테나는 각각 4개가 된다.

그러나 본 발명의 범위가 4×4 다중 송수신 시스템만으로 한정되는 것은 아니다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 다중 송수신 시스템은 크게 송신 장치(100)와 수신 장치(200)로 이루어진다.

본 실시예에서 송신 장치(100)는 4개의 신호 처리부(110), 4개의 심볼 매핑부(120) 및 4개의 송신 안테나(130)를 포함하여 이루어진다.

신호 처리부(110)에서 각각의 안테나에 할당된 송신 데이터들은 스크램블링(Scrambling), 오류 정정 부호화(Error Correction Coding), 인터리빙(Interleaving) 등의 신호 처리가 수행된 후 심볼 매핑부(120)로 전달된다.

신호 처리부(11)에 전달되는 송신 데이터들은 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC) 계층에서 물리 계층으로 전달된 이진 데이터(binary data)이다. 또한, 다중 사용자 환경에서는 각 안테나에 할당된 송신 데이터들은 서로 다른 사용자에게 전송되는 신호일 수 있다.

심볼 매핑부(120)에서는 송신 데이터가 각각의 레이어에 할당된 변조 방식에 따라 심볼로 변환된다. 각각의 레이어에 할당된 변조 방식이 서로 다른 경우, 각각의 레이어들은 서로 다른 변조 차수를 가지고 변조될 수 있다.

레이어들은 심볼로 변환된 후 각각의 송신 안테나(130)를 통해 수신 장치(200)로 동시에 전송된다.

수신 장치(200)는 4개의 수신 안테나(250), 채널추정 및 레이어 정렬부(210), 후보군 설정부(220), 최종 신호 선택부(230), 신호처리부(240)를 포함하여 이루어진다.

송신 장치(100)로부터 전송된 신호는, 수신 안테나(250)를 통해서 병렬로 수신 장치(200)에 수신된다.

채널 추정 및 레이어 정렬부(210)에서는 수신 안테나(250)를 통해서 병렬로 수신된 신호에 대하여 채널 추정 및 레이어 재정렬이 수행된다.

이 때, 레이어 재 정렬시 가장 신뢰도가 낮은 레이어가 마지막 레이어로 정렬되며, 나머지 레이어들은 신뢰도가 두 번째로 낮은 레이어를 기준으로 높은 레이어 순으로 정렬된다.

즉, 레이어가 4개인 경우에는 가장 신뢰도가 낮은 레이어가 마지막 레이어로 정렬되고, 신뢰도가 가장 높은 레이어가 세번째 레이어, 신뢰도가 두번째로 높은 레이어가 두번째 레이어, 신뢰도가 세번째로 높은 레이어가 첫번째 레이어로 재정렬된다.

이 때, 레이어들의 신뢰도 판별은 각 레이어들에 할당된 변조 차수를 고려한 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)를 기준으로 이루어진다.

후보군 설정부(220)에서는 전 블록에서 수신된 채널 정보와 재 정렬된 수신 신호로부터 송신 심볼 후보 벡터 군이 결정된다.

최종신호 선택부(230)에서는 후보군 설정부(220)에서 설정된 심볼 후보 벡터군 중에서 가장 작은 ML 메트릭(ML metric) 값을 갖는 심볼 벡터가 최종 신호로 선 택됨과 동시에, 해당 수신 장치에 할당된 레이어의 신호가 선택된다.

마지막으로, 신호 처리부(240)에서 송신 장치(100)의 신호 처리부(110)에서 이루어진 신호 처리의 역기능이 수행되면, 최종적으로 수신 데이터가 얻어진다.

도 2는 도 1의 채널추정 및 레이어 정렬부(210)와 후보군 설정부(220) 및 최종신호 선택부(230)를 더욱 상세히 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 수신 장치(200)에 수신된 신호는 수신 안테나(260)로부터 채널 추정 및 레이어 정렬부(210)로 전달된다.

채널 추정부(212)에서는 MIMO 채널의 다중경로 페이딩에 의해 발생하는 신호의 왜곡이 추정되며, 레이어 정렬부(214)에서는 각 레이어에 적용된 변조차수를 고려하여 가중치가 부여된 채널 행렬을 통하여 레이어가 재정렬된다.

를 재정렬 이전의 MIMO 채널이라 하면, 수학식 1과 같이 각 레이어의 변조 차수에 따른 가중치 행렬을 재정렬 이전의 MIMO 채널 행렬의 우측에 곱함으로써 새로운 채널 행렬

을 구할 수 있다.

이 때, 가중치 행렬

는 수학식 2와 같이 정의할 수 있다.

각각의 레이어에 부과되는 가중치 (n=1,2,3,4)은, 각 레이어에 할당된 변조 차수에 따라 수학식 3과 같이 정의 된다.

여기에서,

는

정사각 직교진폭변조(QAM)에서의 변조 차수를 나타낸다.

예컨대, 레이어가 16-QAM으로 변조된 경우,

=4가 되며, 이에 대응되는 가중치는

일 경우

이 된다.

많이 사용되는 몇 가지의 정사각형 직교진폭변조(QAM) 변조에 대응되는 가중치를 예시하면 표 1과 같다.

또한, 각 레이어에 할당된 변조 차수에 따라 계산된 가중치 행렬을 곱한 새로운 행렬을 가지고 역행렬 계산을 통하여 수학식 4와 같이 행렬 G를 구할 수 있다.

여기서, 행렬 G의 각각의 행의 크기(norm)을 구해 가장 큰 값을 갖는 레이어가

, 가장 작은 값을 갖는 레이어를

, 다음으로 작은 값을 갖는 레이어를

, 가장 작은 값을 갖는 레이어를

순으로 정렬한다.

이러한 재정렬 이후의 시스템 모델을 수학식 5와 같이 표현하기로 한다.

여기서,

는 수신 신호,

는 재정렬된 송신 신호,

는 잡음 및

는 4x4 추정된 재 정렬후의 채널 행렬이다.

따라서,

은 신뢰도가 가장 낮은 레이어의 심볼이고,

는 신뢰도가 가장 높은 레이어의 심볼이며,

는 두번째,

는 세번째로 신뢰도가 높은 레이어의 심볼이다.

이와 같이 레이어 정렬부에서 레이어를 재정렬하는 이유는, 후보군 설정부(220)에서 후보 심볼 벡터들의 검출시 가장 신뢰할 수 없는 레이어, 즉

에 대해서는 가능한 모든 성상점에 대하여 열거하여 고려하기 위해서이다.

후보군 설정부(220)의 QR분해부(222)에서는, 재정렬된 채널 행렬

가 수학식 6과 같이 QR 분해(QR decomposition)된다.

여기서

는 직교(orthonormal) 행렬이고

은 대각 성분을 포함하여 그 윗부분만 값을 갖는 상삼각(upper trianglular) 행렬이다.

수신신호에 행렬

를 적용한 후의 신호를

라고 하면,

는 수학식 7과 같이 표현된다.

후보군 설정부(220)에서, 가장 신뢰할 수 없는 레이어의 심볼인

는 모든 성상점의 경우가 고려되어 얻어진다(224). 반면,

를 제외한 다른 레이어는 행렬의 특성을 통하여

로부터 연속적으로인 심볼 검출이 이루어진다(226).

예컨대,

는 수학식 8와 같이 얻어진다. 여기서 slicing은 가장 가까운 성상점으로 매핑 시키는 동작이다.

또한,

도 마찬가지로 수학식 9 및 수학식 10과 같이 얻어진다.

이렇게

의 모든 성상점의 경우에 대하여 위와 같은 동작이 적용되면 최종적으로 성상점의 개수(

)만큼의 심볼 벡터가 얻어진다.

이

개의 심볼 벡터 군을

라고 할 때,

는 수학식 11과 같이 정의된다.

최종신호 선택부(230)에서는 후보심볼벡터 군

로부터 가장 작은 ML 메트릭 값을 가지는 심볼 벡터가 선택되고, 그 심볼 벡터에서 해당 수신 장치에 할당된 심볼들이 선택되어 심볼 매핑의 역과정이 수행된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 신호 검출 방법의 흐름을 나타낸 플로우도이다.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치의 신호 검출 방법은, 신호 수신 단계(S100)와, 채널 추정 단계(S110)와, 레이어 재정렬 단계(S120)와, 송신심볼후보벡터선정단계(S130)와, 최종신호 선택단계(S140)와, 신호 처리 단계(S150)를 포함하여 이루어진다.

신호 수신 단계(S100)에서는, 수신 장치의 복수의 수신 안테나를 통하여 송신 장치로부터의 신호가 수신된다.

채널 추정 단계(S110)에서는, 수신된 신호에 대하여 가중치가 적용된 채널 행렬을 이용하여 채널의 추정이 이루어진다.

레이어 재정렬 단계(S120)에서는, 채널 추정 단계(S110)에서 얻어진 채널 행렬에 가중치 행렬이 적용된 후 레이어의 재정렬이 수행된다.

송신심볼후보벡터선정단계(S130)에서는, 레이어 재정렬이 수행된 후의 신규 채널행렬에 대하여 QR분해가 수행되어, 후보 심볼 벡터 군이 형성된다.

최종신호 선택단계(S140)에서는, 후보 심볼 벡터 군으로부터 가장 작은 최대우도 메트릭 값을 갖는 심볼 벡터가 최종 송신 신호로 선택되며, 그 심볼 벡터에서 해당 수신 장치에 할당된 심볼들이 선택되어 심볼 매핑의 역과정이 수행된다.

도 4는 도 3의 레이어 재정렬 단계를 더욱 자세히 나타낸 플로우도이다.

도 4에서 나타낸 바와 같이, 도 3의 레이어 재정렬 단계(S120)는, 가중치행렬 곱셈단계(S122) 및 레이어 정렬 단계(S124)로 나뉠 수 있다.

가중치행렬 곱셈단계(S122)에서는 앞서 살펴본 바와 같이 채널 추정에서 얻어진 채널 행렬(

)에, 각 레이어의 변조 차수에 따라 정해지는 가중치 값을 주원소로 가지는 가중치 행렬을 곱하여 새로운 채널 행렬(

)을 얻는다.

다음으로, 레이어 정렬 단계(S124)에서는 재정렬 이전의 채널행렬(

)에 대한 역행렬(

)의 각 행의 놈 값을 구함으로써, 복수의 레이어 중 놈의 값이 가장 큰 행에 대응되는 레이어, 즉 신뢰도가 가장 낮은 레이어는 재정렬 후의 채널행렬에서 가장 아래의 행으로 재정렬되고, 그 레이어를 제외한 나머지 레이어는 놈 값이 작은 순서대로, 즉 신뢰도가 높은 순서대로 위 가장 낮은 신뢰도를 갖는 레이어의 윗행부터 순차적으로 재정렬된다.

도 5는 4개의 송수신 안테나 시스템에서, 레이어가 QPSK로 변조되었을 때의 본 발명에 의한 신호 검출 방법과 최대우도 방법 및 일반적인 QR-LRL 방법의 비트에러율을 비교한 그래프, 도 6은 4개의 송수신 안테나 시스템에서, 레이어가 16-QAM으로 변조되었을 때의 본 발명에 의한 신호 검출 방법과 최대우도 방법 및 일반적인 QR-LRL 방법의 비트에러율을 비교한 그래프, 도 7은 4개의 송수신 안테나 시스템에서, 레이어가 64-QAM으로 변조되었을 때의 본 발명에 의한 신호 검출 방법과 최대우도 방법 및 일반적인 QR-LRL 방법의 비트에러율을 비교한 그래프이다.

도 5 내지 도 7과 관련하여, 4개의 송수신 안테나 시스템에서,

은 QPSK로,

및

는 16-QAM으로,

는 64-QAM으로 변조되었다.

도면을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 신호 검출 방법을 이용한 경우의 그래프는 최적의 성능을 발휘하는 것으로 알려진 최대우도(ML) 방법의 그래프와 거의 일치한다.

이로부터, 본 발명에 의한 신호 검출 방법이 최대우도 방법의 성능에 근접하는 점 및 가중치 행렬을 이용하지 않은 QR-LRL 방법에서보다 높은 SNR에서 이득을 가지는 점을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 송수신 시스템을 나타낸 구성도,

도 2는 도 1의 채널추정 및 레이어 정렬부(210)와 후보군 설정부(220) 및 최종신호 선택부(230)를 더욱 상세히 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 신호 검출 방법의 흐름을 나타낸 플로우,

도 4는 도 3의 레이어 재정렬 단계를 더욱 자세히 나타낸 플로우도,

도 5는 4개의 송수신 안테나 시스템에서, 레이어가 QPSK로 변조되었을 때의 본 발명에 의한 신호 검출 방법과 최대우도 방법 및 일반적인 QR-LRL 방법의 비트에러율을 비교한 그래프,

도 6은 4개의 송수신 안테나 시스템에서, 레이어가 16-QAM으로 변조되었을 때의 본 발명에 의한 신호 검출 방법과 최대우도 방법 및 일반적인 QR-LRL 방법의 비트에러율을 비교한 그래프,

도 7은 4개의 송수신 안테나 시스템에서, 레이어가 64-QAM으로 변조되었을 때의 본 발명에 의한 신호 검출 방법과 최대우도 방법 및 일반적인 QR-LRL 방법의 비트에러율을 비교한 그래프이다.

Claims

다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치에서 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 재정렬 방법으로서,

복수의 수신 안테나를 통하여 수신된 신호에 대한 제1 채널 행렬을 추정하는 단계와;

상기 제1 채널 행렬에 가중치 행렬을 적용하여 제2 채널 행렬을 얻는 단계와;

상기 제2 채널 행렬의 역행렬을 이용하여 제2 채널 행렬의 역행렬을 계산하는 단계와;

상기 역행렬에 포함된 각각의 행의 놈을 계산하는 단계와;

상기 놈의 크기에 따라 상기 복수의 레이어를 재정렬하여 제3 채널 행렬을 얻는 단계를 포함하는 복수의 레이어의 재정렬 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 채널 행렬을 얻는 단계에서, 상기 가중치 행렬은, 상기 레이어마다 부과되는 가중치를 주대각선 원소로 가지는 대각행렬인 복수의 레이어의 재정렬 방법.
제2항에 있어서,

상기 제2 채널 행렬을 얻는 단계에서, 상기 가중치의 값은, 상기 레이어에 할당된 상기 변조 차수마다 다르게 정해지는 복수의 레이어의 재정렬 방법.
제3항에 있어서,

상기 가중치는, 상기 변조 차수에 따라 아래의 수학식과 같이 값이 정해지는 복수의 레이어의 재정렬 방법.
제4항에 있어서,

상기 제2 채널 행렬을 얻는 단계에서, 상기 가중치 행렬은, 상기 제1 채널 행렬의 우측에 곱해지는 복수의 레이어의 재정렬 방법.
제5항에 있어서,

상기 복수의 레이어를 재정렬하는 단계에서, 상기 복수의 레이어 중 상기 놈의 값이 가장 큰 행에 대응되는 제1 레이어는 상기 제3 채널 행렬의 가장 아래의 행으로 재정렬되고,

상기 복수의 레이어 중 상기 제1 레이어를 제외한 나머지 레이어는, 상기 나머지 레이어의 각각에 대한 상기 놈 값의 크기가 작을수록 상기 제3 채널 행렬의 아래의 행에 배치되도록 순서대로 재정렬되는 복수의 레이어의 재정렬 방법.
다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치에서 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 신호 검출 방법으로서,

복수의 수신 안테나를 통하여 수신된 신호에 대하여 가중치가 적용된 채널 행렬을 이용하여 채널 추정 및 레이어 재정렬이 수행되는 단계와;

상기 레이어 재정렬이 수행된 후의 신규 채널행렬에 대하여 QR분해가 수행되는 단계와;

후보 심볼 벡터 군이 형성되는 단계; 및

상기 후보 심볼 벡터 군으로부터 가장 작은 최대우도 메트릭 값을 갖는 심볼 벡터가 최종 송신 신호로 선택되는 단계;

를 포함하는 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 신호 검출 방법.
제7항에서,

상기 채널 추정 및 레이어 재정렬이 수행되는 단계에서, 상기 가중치가 적용된 채널 행렬은 상기 복수의 수신 안테나를 통하여 수신된 상기 신호에 대하여 추정된 제1 채널 행렬에 가중치 행렬이 적용된 제2 채널 행렬인 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 신호 검출 방법.
제8항에서,

상기 채널 추정 및 레이어 재정렬이 수행되는 단계에서, 상기 가중치 행렬 은, 상기 레이어마다 부과되는 가중치를 주대각선 원소로 가지는 대각행렬인 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 신호 검출 방법.
제9항에서,

상기 채널 추정 및 레이어 재정렬이 수행되는 단계에서, 상기 가중치는 상기 레이어의 변조 차수에 따라 다르게 결정되는 서로 다른 변조 차수를 갖는 복수의 레이어의 신호 검출 방법.
다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치로서,

수신 신호를 수신하는 복수의 수신 안테나와;

상기 수신 신호의 복수의 레이어에 대하여 채널 추정, 채널 가중치 적용 및 레이어 재정렬을 수행하는 채널 추정 및 레이어 정렬부와;

송신 심볼 후보 벡터 군을 결정하는 후보군 설정부; 및

상기 후보군 설정부에서 설정된 심볼 후보 벡터군 중에서 가장 작은 ML 메트릭(ML metric) 값을 갖는 심볼 벡터를 최종 신호로 선택하는 최종신호 선택부;

를 포함하는 다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치.
제11항에 있어서,

상기 채널 가중치는 상기 복수의 레이어가 갖는 변조 차수마다 다르게 적용되는 다중 송수신 안테나 시스템의 수신 장치.