KR20170071093A - Fbmc기반 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 효율적인 고유간섭 제거 방법 - Google Patents

Abstract

FBMC기반 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 효율적인 고유간섭 제거 방법이 개시된다. 개시된 방법은, 채널 매트릭스를 이용하여 추가 매트릭스인 Q 매트릭스를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 Q 매트릭스를 적용한 전처리 신호에 대한 후처리를 수행는 단계를 포함하되, 고유 간섭이 허수 특성을 유지하도록 하고 실수 성분 추출기를 통해 고유 간섭을 제거한다.

Description

FBMC기반 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 효율적인 고유간섭 제거 방법{Method for Removing Inherent Interference in FBMC based Milti User Multi Antenna System}

본 발명의 실시예들은 FBMC기반 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 효율적인 고유간섭 제거 방법에 관한 것이다.

OFDM시스템에서는 복소수로 구성된 QAM신호를 전송하는 것에 반해, FBMC시스템에서는 복소수 QAM신호를 실수와 허수로 나누어서 따로 전송하게 된다. 일반적으로 실수 FBMC신호를 전송할 때를 기준으로 기술을 설명한다.

실수 FBMC 신호를 전송할 때, 어떠한 간섭이나 잡음이 섞이지 않아도 FBMC 기술 특성상, 고유 간섭이라는 것이 발생한다

이를 수학식으로 표현하면 다음의 수학식 1과 같다.

위 수학식 1에서, r은 수신 신호, d는 전송된 실수 신호, I는 고유 간섭,

은 FBMC에서 사용하는 필터에 따라 정의되는 impulse response, l은 수신하고자 하는 신호의 앞, 뒤의 각 1개씩의 부반송파 index에 해당하는 구역, m은 수신하고자 하는 신호의 앞, 뒤의 각 3개씩의 시간 index에 해당하는 구역을 의미한다.

이때 전송 신호 d가 실수 일 경우 고유간섭 I는 허수가 된다. 다시 한번 강조하자면, 여기서는 전송 신호 d가 실수일 때만 고려하여 설명한다. 아무런 채널이나 잡음이 없으면 위와 같은 수신신호 구조를 가지게 되고, 만일 전송 신호 d가 채널을 통과하고 가우시안 잡음이 더해지면 수신 신호는 다음의 수학식 2와 같아진다.

위 수학식 2에서 h는 채널 상수이고, n은 가우시안 잡음을 의미한다.

채널을 통과하지 않았을 때는, 고유 간섭이 허수이기 때문에, 실수성분 추출기를 통해 전송신호 d를 쉽게 찾을 수 있다. 러나 위와 같이 복소수 채널상수를 가지는 채널을 통과하게 될 경우 고유 간섭은 더 이상 허수가 아닌 복소수가 되기 때문에 실수성분 추출기를 통해 더 이상 전송신호 d를 찾을 수 없게 된다. 이는 다중안테나 시스템으로 확장해도 동일한 문제가 발생한다.

본 발명의 일 측면은 다중 안테나 다중 사용자 시스템에서 FBMC 시스템에 내재하는 고유 간섭을 효율적으로 제거하는 방법을 제안하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 채널 매트릭스를 이용하여 추가 매트릭스인 Q 매트릭스를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 Q 매트릭스를 적용한 전처리 신호에 대한 후처리를 수행는 단계를 포함하되, 고유 간섭이 허수 특성을 유지하도록 하고 실수 성분 추출기를 통해 고유 간섭을 제거하는 FBMC기반 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 효율적인 고유간섭 제거하는 FBMC기반 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 효율적인 고유간섭 제거 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 다중 안테나 다중 사용자 시스템에서 FBMC 시스템에 내재하는 고유 간섭을 효율적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명과 일반적인 FBMC에서의 간섭 제거 방법을 비교한 그래프.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

다중사용자 다중안테나 시스템에서는 전처리기 (precoder)와 후처리기 (postcoder)를 통해 시스템의 구조와 성능을 조절하는데, 이러한 구조를 활용하면 위의 고유간섭을 제거할 수 있다.

먼저 전처리기와 후처리기를 이용한 일반적인 다중사용자 다중안테나 시스템 구조를 설명한다. 전처리기는 M, 후처리기는 D로 통상 표현한다. 전처리기와 후처리기가 적용된 다중사용자 다중안테나 FBMC 시스템의 수신신호는 다음과 같다.

전처리기를 통과한 송신 신호를 Md라고 할 때 수신 신호는 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.

또한, 후처리기를 통과한 수신 신호는 다음과 같이 표현된다.

전처리기 M과 후처리기 D는 채널 행렬 h를 이용하여 만드는데, h가 복소수이기 때문에 M과 D 또한 복소수로 구성이 된다. 이 때문에 여전히 고유간섭은 h와 M, D로 인해 허수가 아닌 복소수로 남겨지게 된다.

본 발명에서는 Q라는 추가적인 행렬을 사용하고 M과 D를 설계하는 기준 채널 행렬을 다르게 정의함으로써 고유간섭을 간단하게 해결할 수 있다.

먼저 송신안테나가 수신안테나 수보다 같거나 많은 환경을 가정한다. 이때, Q 추가 행렬은 다음의 수학식 5와 같이 정의한다.

Q는 채널 행렬 h를 |h|로 만들어 주는 역할을 한다. 다음, M과 D는 |h|를 기준으로 설계한다. 그렇게 되면 |h|는 실수이므로 M과 D도 실수로만 이루어지게 된다. 이렇게 실수로만 이루어진 M과 D는

,

로 표현한다.

전처리기를 통과한 송신 신호를

로 표현할 때 수신 신호는 다음의 수학식 6과 같이 표현된다.

또한, 후처리기를 통과한 수신 신호는 다음의 수학식 7과 같이 표현된다.

Q로 인해서 h가 |h|로 바뀌므로 다시 표현하면 수학식 8과 같다.

이미

가 순수한 허수임을 알고 있다. 따라서 본 발명의 방법에 의해 정의된 다중사용자 다중안테나 FBMC시스템의 고유간섭은

이다. 이를 잘 분해해 보면,

은 허수,

,

,

은 모두 실수 즉,

은 허수와 실수의 곱이므로 허수가 됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 방법을 적용한 최종 수신신호를 실수성분추출기를 통과시키면 실수로 이루어진 상수 행렬이 곱해진 FBMC 실수 신호만 남게 됨을 알 수 있다.

다시 정리하면, Q를 추가적으로 사용하고, 전처리기 M과 후처리기 D를 |h|를 기준으로 정의하여 대입하면 고유간섭은 허수특성을 유지하게 되고, 이후 실수 성분 추출기를 통과시켜주면 고유간섭은 간단히 제거가 된다.

도 1은 본 발명과 일반적인 FBMC에서의 간섭 제거 방법을 비교한 그래프로서, 본 발명이 적용될 경우 보다 효율적인 간섭 제거를 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (1)

1. 채널 매트릭스를 이용하여 추가 매트릭스인 Q 매트릭스를 설정하는 단계; 및
   상기 설정된 Q 매트릭스를 적용한 전처리 신호에 대한 후처리를 수행는 단계를 포함하되, 고유 간섭이 허수 특성을 유지하도록 하고 실수 성분 추출기를 통해 고유 간섭을 제거하는 FBMC기반 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 효율적인 고유간섭 제거 방법.
   

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