KR20100065076A - 다중 입출력 무선 통신 시스템에서의 신호 검출 방법 및 그 장치 - Google Patents

다중 입출력 무선 통신 시스템에서의 신호 검출 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

다중 입출력 무선 통신 시스템에서의 신호 검출 방법 및 그 장치는, 복수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호들을 복수의 수신 안테나를 이용하여 수신하는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출한다. 구체적으로 상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널에 대한 특성을 나타내는 채널 행렬을 구성하는 각 요소들의 여인수 행렬식을 토대로, 상기 수신 안테나를 통하여 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 송신 신호들을 검출하기 위한 검출 순서를 결정한다. 그리고 결정된 검출 순서에 따라 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 신호들부터 송신 신호를 검출한다.
신호검출, ZF, BLAST

Description

다중 입출력 무선 통신 시스템에서의 신호 검출 방법 및 그 장치{method for detecting signal in MIMO wireless communication system and apparatus thereof}
본 발명은 신호 검출 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT 성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-011-03, 과제명: 멀티홉 WiBro용 relay/mesh 통신 시스템 개발].
다중 송수신 안테나를 이용한 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output: 이하, MIMO라고 함) 통신 시스템은, 대역폭을 증가시키지 않고 보다 고속의 데이터를 전송하기 위하여 BLAST(Bell Labs Layered Space Time)기술을 사용하고 있다.
송신기는 다수의 안테나를 서로 다른 데이터를 전송하는데 각 안테나의 신호는 독립적인 페이딩을 겪게 된다. BLAST기술은 수신측에서 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터들을 구분해 내지만, 다른 안테나로부터 오는 신호들이 겹쳐지며 이는 에러를 증가시키는 방해 인자인 IAI(Inter-Antenna Interference)를 발생시킨 다.
수신측에서는 송신 데이터들을 검출하기 위하여, 크게 검출 정렬(detection ordering), 간섭 널링(interference nulling), 간섭 제거(interference cancellation)의 과정을 수행한다.
먼저 검출 정렬 과정은 검출 순서를 정하는 과정이다. 이는 각 검출 단계마다 가장 큰 신호대 잡음비를 갖는 신호를 선택하여 검출하는 방식을 사용한다.
다음으로 간섭 널링 과정을 수행하게 되는데, 이는 검출 정렬 과정에서 정해진 한 신호를 검출해 내기 위해 나머지 신호들을 널링시키기 위한 적절한 가중치 벡터를 수신 신호 벡터에 곱해주는 과정이다. 가중치 벡터는 ZF(zero-forcing)이나 최소평균제곱오차(minimum mean square error: MMSE) 표준에 의해 얻어질 수 있다.
다음으로, 검출된 신호는 재생성 되어, 수신 신호 벡터에서 빼주는 과정을 거치게 되는데 이 과정이 바로 간섭 제거 과정이다. 이러한 신호 처리를 해주는 이유는, 만약 오류 없이 신호를 복원했다면, 그 다음 신호를 검출할 때 불필요한 간섭 신호를 제거해 줌으로써 신호대 잡음비를 높일 수 있기 때문이다.
이와 같이 가장 신호대 잡음비가 높은 신호를 먼저 선택하여 검출 순서를 정한 후, ZF나 MMSE 표준에 의한 가중치 벡터를 곱해주면서 각 신호를 검출해 내고, 그때마다 이미 검출된 신호에 의한 간섭은 수신 신호에서 제거해 주는 신호 검출 과정을, 모든 신호가 검출될 때까지 연속적으로 수행하게 된다.
이때 최적의 신호 검출 순서를 결정하고 널링 벡터(Nulling Vector)를 결정하는 과정은 채널 행렬의 역행렬(Inverse Matrix)을 구하는 반복적인 처리에 의해 이루어진다. 하지만 최적의 성능을 얻기 위해서 무수히 많은 채널 행렬의 역행렬을 수행하는 것은 하드웨어적으로 구현이 불가능하다. 이를 구현하기 위하여, 채널 행렬에 GSO(Gram-Schmidt Orthogonalization)를 적용하여 역행렬 처리 과정을 대체하거나 계산량을 감소시키는 방식이 있다.
이러한 GSO 방식은 검출 순서 결정 및 널링 벡터의 결정을 분리할 수 있다는 유연성이 있다. 하지만 GSO 방식은 첫 번째 신호 검출 과정에서 발생하는 에러에 매우 민감하다는 단점이 있다. 구체적으로 첫번째 신호 검출 과정에서 에러가 발생하면, 이때 발생한 에러가 다음 신호 검출 과정에서 증폭되는 에러 증폭 효과가 야기되어, 시스템의 성능에 심각한 문제점을 일으킬 수 있다.
따라서 신호 검출 순서를 보다 정확하게 결정해야 할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호 검출을 위한 순서를 보다 정확하게 결정할 수 있는 신호 검출 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 결정된 검출 순서를 토대로 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 수신되는 신호들을 정확하게 검출하기 위한 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 신호 검출 방법은, 복수의 송신 안테나를 통하여 전 송되는 신호들을 복수의 수신 안테나를 이용하여 수신하는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출하는 방법에서, 상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널에 대한 특성을 나타내는 채널 행렬을 구성하는 각 요소들의 여인수 행렬식을 토대로, 상기 수신 안테나를 통하여 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 송신 신호들을 검출하기 위한 검출 순서를 결정하는 단계; 상기 결정된 검출 순서에 따라 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 신호들의 특성을 나타내는 수신 신호 벡터를 재정렬하는 단계; 널링 벡터를 구하고 이를 토대로 상기 수신 신호 벡터에 적용시켜, 상기 검출 순서에 따라 검출하기로 결정된 송신 신호를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 송신 신호에 대하여 간섭을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 검출 순서 결정 방법은, 복수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호들을 복수의 수신 안테나를 이용하여 수신하는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출하는 순서를 결정하는 방법에서, 상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 응답 특성을 나타내는 채널 행렬에 대한 공분산 행렬을 산출하는 단계; 상기 공분산 행렬의 소정 번째 행에 있는 모든 요소들의 여인수 행렬식를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 모든 요소들의 여인수 행렬식들 중에서 최소값을 가지는 요소를 선택하여, 상기 소정 번째 행에 대한 검출 대상으로 결정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 여인수 행렬식을 산출하는 단계와 상기 검출 대상으로 결정하는 단계는 상기 채널 행렬의 공분산 행렬의 모든 행에 대하여 각각 반복적으로 수행되어, 각 행렬로 선택되는 요소들이 순서대로 검출 대상이 되는 검출 순서가 결정된다.
또한 본 발명의 다른 특징에 따른 신호 검출 장치는, 복수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호들을 복수의 수신 안테나를 이용하여 수신하는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출하는 장치에서, 상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널에 대한 특성을 나타내는 채널 행렬을 구성하는 각 요소들의 여인수 행렬식을 토대로, 상기 수신 안테나를 통하여 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 송신 신호들을 검출하기 위한 검출 순서를 결정하는 검출 순서 결정부; 상기 결정된 검출 순서에 따라 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 신호들의 특성을 나타내는 수신 신호 벡터로부터 상기 검출 순서에 따라 검출하기로 결정된 송신 신호를 검출하는 심볼 검출부; 상기 수신된 신호들에 대한 로그 우도 비(log likelihood ratio)를 토대로 경판정값을 산출하는 경판정 심볼 추출부; 및 상기 경판정값과, 신호대 잡음비를 이용하여 얻어진 간섭 제거 팩터를 토대로, 상기 검출된 송신 신호로부터 간섭을 제거하는 간섭 제거부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 수신 신호를 검출하는 과정에서 발생되는 오류 증식 효과를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 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.
이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 입출력 통신 시스템은 복수개의 수신 안테나와 복수개의 송신 안테나를 포함하며, 송신 안테나의 수와 수신 안테나의 수가 동일하다.
구체적으로, Nt개의 송신 안테나와 Nr개의 수신 안테나로 구성되며, 송신 안테나를 통하여 전송되는 송신 신호 벡터는
Figure 112009063045528-PAT00001
로 나타낼 수 있다. 송신 신호 벡터 x의 각 원소
Figure 112009063045528-PAT00002
는 송신 심볼을 나타낸다.
송신 신호는 Nt개의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호들은 페이딩 채널을 거쳐 각각의 수신 안테나로 수신된다.
주파수 영역에서 채널 행렬은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112009063045528-PAT00003
여기서 H는 N x N 행렬이며, i번째 송신 안테나에 해당하는 채널 벡터는
Figure 112009063045528-PAT00004
이고, T는 전치 연산자를 나타낸다.
이러한 채널 행렬을 통하여 수신되는 신호들에 대한 수신 신호 벡터는
Figure 112009063045528-PAT00005
이며, 이를 토대로 수신 신호 y를 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112009063045528-PAT00006
여기서,
Figure 112009063045528-PAT00007
은 N x 1 행렬로서 전송되는 심볼들을 원소로 가지는 신호 행렬이며, n은 수신단에서 발생하는 잡음들로 이루어진 N x 1 행렬로, 평균이 0이고 분산이
Figure 112009063045528-PAT00008
인 제로민 복소수(zero-mean complex) 가산 백색 가우시안 잡음(AWGN: additive white Gaussian noise)이다.
본 발명의 실시 예에서 송신측으로부터 전송된 송신 신호를 검출하기 위하여 먼저, 검출 순서
Figure 112009063045528-PAT00009
를 결정한다(S100).
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 검출 순서를 결정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
첨부한 도 2를 토대로, 검출 순서 결정 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 채널 행렬 H에 대한 공분산 행렬
Figure 112009063045528-PAT00010
을 산출한다(S101).
다음, 산출된 공분산 행령의 첫 번째 행에 있는 모든 요소들의 여인수 행렬 식(cofactor determinant)들을 산출한다(S102~S103). 그리고 산출된 첫 번째 행에 있는 모든 요소들의 여인수 행렬식들 중에서 최소값을 가지는 요소를 선택하여 검출 순서의 첫번째 검출 대상으로 결정한다(S104). 즉, 첫째 행의
Figure 112009063045528-PAT00011
번째 열에 있는 요소의 여인수 행렬식이 최소값을 가지는 경우,
Figure 112009063045528-PAT00012
으로 설정한다. 이것은 첫 번째 신호 검출 과정에서 수행해야 하는 신호가
Figure 112009063045528-PAT00013
번째 안테나에서 나오는 수신 신호부터 먼저 송신 심볼 즉, 송신 신호를 검출한다는 것을 의미한다.
첫 번째 검출 대상을 결정한 후, 공분산 행렬 Z에서 첫 번째 행과 검출 대상으로 결정된
Figure 112009063045528-PAT00014
번째 열을 제거하여 공분산 행렬 Z를 새로이 재구성한다(S105).
위에 기술된 바와 같은 과정을 공분산 행렬 Z의 모든 행에 대하여 반복적으로 수행하여(S106~S107), 전체 검출 순서를 결정한다(S108).
수신 안테나들을 통하여 수신되는 신호들에 대한 전체 검출 순서
Figure 112009063045528-PAT00015
를 결정한 다음, 도 1에서와 같이 결정된 검출 순서를 토대로 간섭 널링(interference nulling) 과정을 수행한다.
먼저, 채널 벡터
Figure 112009063045528-PAT00016
를 전체 검출 순서
Figure 112009063045528-PAT00017
에 따라 재정리 한다(S110). 재정리된 채널 벡터는
Figure 112009063045528-PAT00018
와 같다.
그리고 송신 신호 벡터
Figure 112009063045528-PAT00019
도
Figure 112009063045528-PAT00020
에 따라 재정리 한다(S120). 재정리된 송신 신호 벡터는
Figure 112009063045528-PAT00021
와 같다.
이와 같이 재정리된 채널 벡터 및 송신 신호 벡터를 토대로 수신 신호 벡터 를 재정리 하면 다음과 같이 나타낼 수 있다(S130).
[수학식 3]
Figure 112009063045528-PAT00022
다음, 널링 벡터를 산출한다(S140).
재정리된 채널 벡터
Figure 112009063045528-PAT00023
를 다음과 같이 QR 분해를 한다.
[수학식 4]
Figure 112009063045528-PAT00024
여기서,
Figure 112009063045528-PAT00025
로 단위 행렬(unitary matrix)이며, K는 상위 삼각 행렬(upper triangle matrix)이다.
그리고 구현의 용이성을 위해 재정리된 채널 벡터
Figure 112009063045528-PAT00026
에 GSO(Gram-Schmidt Orthogonalization)를 적용하고, 수학식 4에 따른 재정리된 채널 벡터
Figure 112009063045528-PAT00027
를 수학식 3의 수신 신호 벡터에 적용시키고, 양쪽에 단위 행렬 B의 에르미트(Hermitian) 행렬을 곱해주면, 다음과 같은 결과를 얻게 된다. 에르미트 행렬은 단위 행렬 B의 열과 행을 바꾸고, 행렬 원소들을 각각 켤레 복소수로 변환한 행렬이다.
[수학식 5]
Figure 112009063045528-PAT00028
여기서, R은 정해진 송신 심볼을 검출하기 위해 나머지 심볼들을 널링시키는 가중치들을 수신 신호에 적용하여 얻어진 ZF(zero-forcing) 행렬이며,
Figure 112009063045528-PAT00029
는 단위 행렬 B의 에르미트 행렬이다.
위에 기술된 바와 같이, 결정된 전체 검출 순서를 토대로 재정리되고 GSO 처리된 널링 벡터 즉, 채널 벡터
Figure 112009063045528-PAT00030
를 수신 신호 벡터에 적용시키고 단위 행렬 B의 에르미트 행렬을 적용하여, 위의 검출 정렬 과정에서 정해진 검출 순서에 따라, 검출하여야 하는 신호 이외의 나머지 신호들을 널링시켜, 상기 신호를 검출한다(S150).
다음, 간섭 널링 과정에 의하여 검출된 신호를 재생성 즉, 최종적으로 검출하는 간섭 제거 과정을 수행한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는 검출(Detection) 및 부분 간섭 제거(Partial IAI Cancellation) 과정을 수행한다.
위의 수학식 5를 좀더 구체적으로 표현하면 다음 수학식 6과 같다.
[수학식 6]
Figure 112009063045528-PAT00031
여기서, ZF 방식을 이용하여 검출된 송신 신호는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112009063045528-PAT00032
여기서,
Figure 112009063045528-PAT00033
은 본 발명의 실시 예에 따라 검출된 신호이며,
Figure 112009063045528-PAT00034
는 변조 방식에 대응하는 복호 과정에 의하여 얻어진 신호를 이용하여 추출된
Figure 112009063045528-PAT00035
의 경판정(Hard-Decision) 값이다. 그리고
Figure 112009063045528-PAT00036
는 POSICF(Partial OSIC Factor)를 나타낸다. POSICF는 평균자승에러(Mean-Square Error)를 최소화 하도록 하는 값이다. 예를 들어, 4 X 4 안테나 구성에서의 POSICF의 값을 구하면 다음과 같다.
[수학식 8]
Figure 112009063045528-PAT00037
여기서,
Figure 112009063045528-PAT00038
는
Figure 112009063045528-PAT00039
제곱의 평균값이다.
Figure 112009063045528-PAT00040
는 신호대 잡음비로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112009063045528-PAT00041
이와 같이, 송신 신호에 대한 경판정값과, 신호대 잡음비를 이용하여 얻어진 간섭 제거 팩터(POSICF)을 토대로 송신 신호로부터 간섭을 제거한다. 이와 같이 간섭된 제거된 신호는 추후 복호화됨으로써, 최종적으로 송신 신호가 검출된다. 한편 검출된 송신 신호를 수신 신호 벡터에서 빼주어, 상기 검출된 신호가 다음에 검출되어야 하는 신호에 대하여 간섭으로 작용하는 것을 방지하도록 한다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 보다 정확하게 신호를 검출하는 순서를 결정하고, 이와 같이 결정된 순서를 토대로 신호 검출 및 간섭 제거를 수행함으로서, 수신단에서 송신 신호를 검출하는 과정에서 발생되는 오류 증식 효과를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 수신단에서 신호 검출 시 방해인자를 완전히 제거하는 대신에 일부 삭제하고 ZF 검출 방식의 POST-SNR에 의해 결정되는 POSICF(Partial Ordering Series Interference Cancellation Factor)를 이용하여 오류증식 효과를 경감시킬 수 있다.
다음에는 이러한 신호 검출 방법이 적용되는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 장치에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 장치의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 장치는 N개의 송신 안테나를 신호를 전송하는 송신 장치(10))와 N개의 수신 안테나를 통하여 통신하는, 수신 장치(20)에 포함되는 형태로 구현될 수 있다.
수신 장치(10)의 수신 안테나를 통하여 수신되는 신호들은 우선적으로 MIMO 채널의 다중 경로 페이딩에 의해 발생하는 왜곡이 보상될 수 있으며, 이러한 수신 신호들은 신호 검출 장치(21)로 전달된다.
신호 검출 장치(21)는 검출 순서 결정부(211), 심볼 검출부(212), 간섭 제거부(213) 및 경판정 심볼 추출부(214)를 포함한다.
검출 순서 결정부(211)는 각 수신 안테나를 통하여 입력되는 수신 신호들에 대한 채널 행렬의 공분산 행렬을 구하고, 구해진 공분산 행렬의 각 행별로 해당 요소들의 여인수 행렬식을 산출하고 가장 최소값의 여인수를 가지는 요소를 검출 대상으로 설정하는 과정을 수행하여, 수신 신호들에 대한 검출 순서를 결정한다. 여기서 검출 대상이 결정된 행과 검출 대상으로 결정된 요소가 위치된 열을 제거하면서 공분산 행렬을 재구성하는 과정이 행별로 수행되면서 해당 행에서의 검출 대상이 결정된다. 따라서, 각 수신 안테나를 통하여 수신 신호들로부터 송신 신호를 검출하기 위한 순서들이 결정된다. 즉, 어느 안테나를 통하여 수신된 신호부터 송신 신호를 검출할지를 나타내는 순서들이 결정된다.
심볼 검출부(212)는 결정된 검출 순서를 토대로 송신 심볼 즉, 송신 신호들을 검출한다. 특히, 검출된 순서에 따라 수신 신호들의 채널 전달 특성을 나타내는 채널 행렬을 요소들을 재정리하고, 널링 벡터를 구하여 상기 채널 행렬에 적용시켜 검출하고자 하는 송신 신호의 심볼들을 널링시킨다.
경판정 심볼 추출부(214)는 수신 신호들에 대한 로그 우도 비(log likelihood ratio)를 토대로 경판정값을 산출하며, 간섭 제거부(213)는 심볼 검출부(212)에 의하여 검출된 신호에 대하여, 해당 신호에 대한 경판정값과, 신호대 잡음비를 이용하여 얻어진 간섭 제거 팩터(POSICF)을 토대로 간섭을 제거한다.
특히, 심볼 검출부(212), 간섭 제거부(213) 및 경판정 심볼 추출부(214)는 는 검출 순서에 따라 위의 과정을 반복적으로 수행한다.
이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 장치는 위에 기술된 신호 검출 방법을 토대로 동작하며, 당업자라면 위의 방법을 토대로 신호 검출 장치의 동작을 구현할 수 있으므로, 여기서는 신호 검출 장치의 동작에 대한 상세한 설명을 생략한다.
위에 기술된 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 장치 및 그 방법을 시뮬레이션 한 결과 도 4 및 도 5와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 방법을 기존 방법과 비교하여 나타낸 그래프이다. 여기서는 설명의 편의상, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 방법을 ZF-POSIC 방법이라고 하고, 기존의 신호 검출 방법을 ZF-OSIC 방법이라고 명명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 방법 및 장치를 시뮬레이션 할 때 사용된 파라미터는 다음과 같다.
[표 1]
Figure 112009063045528-PAT00042
첨부한 도 4 및 도 5를 참조하면, ZF-POSIC 방법은 ZF-OSIC 방식에 비해 0.5dB SNR 이득을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이러한 2X2, 4X4 안테나를 가진 다중 입출력 무선 통신 시스템에 대하여 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 방법을 적용한 시뮬레이션을 통해, 기존의 방법에 비해 추가의 복잡한 계산이 없이 더 뛰어난 신호 검출 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프 로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 따른 신호 검출 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 검출 순서를 결정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 방법을 기존 방법과 비교하여 나타낸 그래프이다.

Claims (11)

  1. 복수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호들을 복수의 수신 안테나를 이용하여 수신하는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출하는 방법에서,
    상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널에 대한 특성을 나타내는 채널 행렬을 구성하는 각 요소들의 여인수 행렬식을 토대로, 상기 수신 안테나를 통하여 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 송신 신호들을 검출하기 위한 검출 순서를 결정하는 단계;
    상기 결정된 검출 순서에 따라 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 신호들의 특성을 나타내는 수신 신호 벡터를 재정렬하는 단계;
    널링 벡터를 구하고 이를 토대로 상기 수신 신호 벡터에 적용시켜, 상기 검출 순서에 따라 검출하기로 결정된 송신 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 송신 신호에 대하여 간섭을 제거하는 단계
    를 포함하는, 신호 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서
    상기 검출 순서를 결정하는 단계는,
    상기 채널 행렬에 대한 공분산 행렬을 산출하는 단계;
    상기 공분산 행렬의 소정 번째 행에 있는 모든 요소들의 여인수 행렬식를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 모든 요소들의 여인수 행렬식들 중에서 최소값을 가지는 요소를 선택하여, 상기 소정 번째 행에 대한 검출 대상으로 결정하는 단계
    를 포함하는, 신호 검출 방법.
  3. 제2항에 있어서
    상기 여인수 행렬식을 산출하는 단계와 상기 검출 대상으로 결정하는 단계는 상기 채널 행렬의 공분산 행렬의 모든 행에 대하여 각각 반복적으로 수행하여, 각 행렬로 선택되는 요소를 순서대로 검출 대상으로 결정하여 상기 검출 순서를 결정하는, 신호 검출 방법,
  4. 제2항에 있어서
    상기 공분산 행렬에서 검출 대상이 결정된 행과, 상기 행의 대한 검출 대상으로 결정된 요소의 열을 삭제하여 상기 공분산 행렬을 재구성하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 여인수 행렬식을 산출하는 단계는 상기 재구성된 공분산 행렬에 대하여 여인수 행렬식을 산출하는, 신호 검출 방법,
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 재정렬하는 단계는,
    상기 채널 행렬에 대응하는 채널 벡터를 상기 검출 순서에 따라 재정렬하는 단계;
    상기 송신 신호의 특성을 나타내는 송신 신호 벡터를 상기 결정된 검출 순서에 따라 재정렬하는 단계;
    상기 재정렬된 채널 벡터 및 송신 신호 벡터를 토대로 상기 수신 신호 벡터를 재정리 하는 단계
    를 포함하는, 신호 검출 방법.
  6. 제5항에 있어서
    상기 검출하는 단계는,
    상기 재정리된 채널 벡터에 GSO(Gram-Schmidt Orthogonalization)를 적용하고 그 결과에 따른 상기 채널 벡터를 상기 수신 신호 벡터에 적용시키는 단계; 및
    상기 수신 신호 벡터에 단위 행렬의 에르미트(Hermitian) 행렬을 적용시켜, 상기 검출하고자 하는 송신 신호 이외의 신호들을 널링시키는 단계
    를 포함하는, 신호 검출 방법.
  7. 제6항에 있어서
    상기 제거하는 단계는,
    상기 송신 신호에 대한 경판정값과, 신호대 잡음비를 이용하여 얻어진 간섭 제거 팩터를 토대로, 상기 송신 신호로부터 간섭을 제거하는, 신호 검출 방법.
  8. 복수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호들을 복수의 수신 안테나를 이용하여 수신하는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출하는 순서를 결정하는 방법에서,
    상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 응답 특성을 나타내는 채널 행렬에 대한 공분산 행렬을 산출하는 단계;
    상기 공분산 행렬의 소정 번째 행에 있는 모든 요소들의 여인수 행렬식를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 모든 요소들의 여인수 행렬식들 중에서 최소값을 가지는 요소를 선택하여, 상기 소정 번째 행에 대한 검출 대상으로 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 여인수 행렬식을 산출하는 단계와 상기 검출 대상으로 결정하는 단계는 상기 채널 행렬의 공분산 행렬의 모든 행에 대하여 각각 반복적으로 수행되어, 각 행렬로 선택되는 요소들이 순서대로 검출 대상이 되는 검출 순서가 결정되는, 검출 순서 결정 방법.
  9. 제8항에 있어서
    상기 공분산 행렬에서 검출 대상이 결정된 행과, 상기 행의 대한 검출 대상으로 결정된 요소의 열을 삭제하여 상기 공분산 행렬을 재구성하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 여인수 행렬식을 산출하는 단계는 상기 재구성된 공분산 행렬에 대하여 여인수 행렬식을 산출하는, 검출 순서 결정 방법.
  10. 복수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호들을 복수의 수신 안테나를 이용하여 수신하는 다중 입출력 무선 통신 시스템에서 신호를 검출하는 장치에서,
    상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널에 대한 특성을 나타내는 채널 행렬을 구성하는 각 요소들의 여인수 행렬식을 토대로, 상기 수신 안테나를 통하여 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 송신 신호들을 검출하기 위한 검출 순서를 결정하는 검출 순서 결정부;
    상기 결정된 검출 순서에 따라 상기 수신 안테나들을 통하여 수신된 신호들의 특성을 나타내는 수신 신호 벡터로부터 상기 검출 순서에 따라 검출하기로 결정된 송신 신호를 검출하는 심볼 검출부;
    상기 수신된 신호들에 대한 로그 우도 비(log likelihood ratio)를 토대로 경판정값을 산출하는 경판정 심볼 추출부; 및
    상기 경판정값과, 신호대 잡음비를 이용하여 얻어진 간섭 제거 팩터를 토대로, 상기 검출된 송신 신호로부터 간섭을 제거하는 간섭 제거부
    를 포함한, 신호 검출 장치.
  11. 제10항에 있어서
    상기 검출 순서 결정부는 상기 채널 행렬에 대한 공분산 행렬을 산출한 다음에,
    상기 공분산 행렬의 소정 번째 행에 있는 모든 요소들의 여인수 행렬식들 중에서 최소값을 가지는 요소를 선택하여 상기 소정 번째 행에 대한 검출 대상으로 결정하는 과정을 각 행별로 반복적으로 수행하여 상기 검출 순서를 결정하는, 신호 검출 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220135584A (ko) * 2021-03-30 2022-10-07 국방과학연구소 배열안테나를 이용한 글로벌 위성항법 시스템에 대한 기만신호 탐지 제거 장치 및 방법

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