KR20190005466A - Ｆｔｎ 통신 환경에서 공간 다중화를 이용하는 통신을 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

Ｆｔｎ 통신 환경에서 공간 다중화를 이용하는 통신을 제공하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

FTN 통신 환경에서 공간 다중화를 이용하는 통신을 제공하는 방법 및 장치가 개시된다. 통신 장치는 다중 수신 안테나들 및 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 순차 간섭 제거기를 포함한다. 다중 수신 안테나들은 나이퀴스트-보다-더 빠른(Faster-Than-Nyquist; FTN) 전송 방식이 적용된 MIMO 신호를 수신한다. MIMO 순차 간섭 제거기는 MIMO 신호로부터 다중 송신 안테나들의 전송 신호들 중 하나의 전송 신호를 검출 신호로서 추출하고, 검출 신호에 기반하여 복조된 비트스트림을 생성하고, 복조된 비트스트림에 대응하는 MIMO-FTN 신호를 생성하고, MIMO 신호로부터 MIMO-FTN 신호를 제거한다.

Description

ＦＴＮ 통신 환경에서 공간 다중화를 이용하는 통신을 제공하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING COMMUNICATION USING SPATIAL MULTIPLEXING IN FTN COMMUNICATION ENVIRONMENT}
아래의 실시예들은 통신을 제공하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 FTN 통신 환경에서 공간 다중화를 이용하는 통신을 제공하는 방법 및 장치가 개시된다.
기존의 방송 시스템 및 통신 시스템에서 사용되는 나이퀴스트(Nyquist) 전송 방식은 주어진 대역폭(bandwidth) 내에서 심볼 간 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI) 없이 신호를 전송하기 위한 펄스 성형(pulse shaping)의 모양(shape) 및 전송의 속도를 결정한다.
나이퀴스트 전송 방식을 이용하는 시스템에서, 전송률을 향상시키기 위해 사용되는 방법으로서, 펄스 성형 주기를 감소시키는 방법 및 심볼 변조(modulation) 레벨을 증가시키는 방법 등이 있다.
그러나 펄스 성형 주기가 감소되면, 시스템 대역폭이 증가하고, 심볼 변조 레벨이 증가되면, 동일한 수준의 신호 검출을 위해 더 많은 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio; SNR)가 요구된다.
이러한 나이퀴스트 전송 방식과 같은 기존의 전송 방식의 한계를 극복하기 위해 특정된 대역폭 내에서 더 높은 변조 레벨을 사용하지 않고 전송률을 향상시킬 수 있는 나이퀴스트-보다-더 빠른(Faster-Than-Nyquist; FTN) 전송 방식이 제시되었다.
FTN 전송 방식은 대역폭에 따라서 주어지는 펄스 성형의 모양은 그대로 유지하면서, 더 짧은 펄스 성형의 주기(period)로 신호를 전송하는 방법이다.
FTN 전송 방식을 사용하여 신호를 전송하면, 송신 신호에 필연적으로 심볼 간 간섭(Inter-Symbol-Interference; ISI)이 발생한다. FTN 전송 방식에 의해 발생하는 ISI를 "FTN 간섭"으로 명명한다.
이와 같이 발생한 FTN 간섭은 신호 검출 성능을 열화시킨다. 이 때, FTN 간섭의 패턴이 이미 알려져 있으면, 수신기는 다양한 간섭 제거(cancellation) 방법을 이용하여 원래의 신호를 복원할 수 있다.
FTN 간섭을 제거하기 위한 방법으로서, 간섭 제거부 및 채널 복호화부의 연동을 통해 반복적으로 간섭 제거 및 채널 복호화를 수행하는 방법이 고려될 수 있다. 이러한 방법은 수신된 신호열(sequence)의 간섭을 제거함으로써 채널 부호(channel code)의 성능을 향상시키고, 채널 복호화된 신호열(channel decoded sequence)을 다시 간섭 제거에 이용함으로써 반복적으로 성능을 향상시키는 구조를 갖는다. 채널 복호화된 신호열을 간섭 제거에 이용하는 방법으로서, 간섭 제거부의 구성에 따라 수신된 심볼열의 사전 확률(prior probability)을 반영하는 방법 및 복호화된 신호열로부터 FTN 간섭을 추정하고, 추정된 FTN 간섭을 제거하는 방법 등이 고려될 수 있다.
일 실시예는 FTN 방식을 사용하는 디지털 송수신 시스템에 MIMO 기반의 공간 다중화 기법을 적용함으로써 전송률을 향상시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예는 MIMO 간섭 제거 및 FTN 간섭 제거가 서로 간에 유기적으로 동작하는 반복 간섭 제거 및 신호 검출 구조를 통해 수신 성능을 향상시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
일 측에 있어서, 나이퀴스트-보다-더 빠른(Faster-Than-Nyquist; FTN) 전송 방식이 적용된 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 신호를 수신하는 다중 수신 안테나들; 및 상기 MIMO 신호로부터 다중 송신 안테나들의 전송 신호들 중 하나의 전송 신호를 검출 신호로서 추출하고, 상기 검출 신호에 기반하여 복조된 비트스트림을 생성하고, 상기 복조된 비트스트림에 대응하는 MIMO-FTN 신호를 생성하고, 상기 MIMO 신호로부터 상기 MIMO-FTN 신호를 제거하는 MIMO 순차 간섭 제거기를 포함하는 통신 장치가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 장치, 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
FTN 방식을 사용하는 디지털 송수신 시스템에 MIMO 기반의 공간 다중화 기법을 적용함으로써 전송률을 향상시키는 장치 및 방법이 제공된다.
MIMO 간섭 제거 및 FTN 간섭 제거가 서로 간에 유기적으로 동작하는 반복 간섭 제거 및 신호 검출 구조를 통해 수신 성능을 향상시키는 장치 및 방법이 제공된다.
도 1은 일 예에 따른 나이퀴스트 레이트를 사용하는 신호의 전송을 나타낸다.
도 2는 일 예에 따른 FTN을 사용하는 신호의 전송을 나타낸다.
도 3은 일 예에 따른 다중 송신 안테나들이 적용된 송신 장치를 나타낸다.
도 4는 일 예에 따른 다중 수신 안테나들이 적용된 수신 장치를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 공간 다중화가 적용된 MIMO-FTN 통신 시스템을 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 MIMO 신호 처리부의 구조도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 MIMO 신호 처리방법의 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구조도이다.
후술하는 예시적 실시예들에 대한 상세한 설명은, 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 실시예를 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 다양한 실시예들은 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 실시예의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 예시적 실시예들의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
실시예에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 실시예에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않으며, 추가적인 구성이 예시적 실시예들의 실시 또는 예시적 실시예들의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다. 어떤 구성요소(component)가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기의 2개의 구성요소들이 서로 간에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 상기의 2개의 구성요소들의 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기의 구성요소들은 상기의 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기의 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하여 지칭하기 위해서 사용된다. 예를 들어, 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 실시예들에 나타나는 구성요소들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성요소가 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성 단위로만 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성요소는 설명의 편의상 각각의 구성요소로 나열된 것이다. 예를 들면, 구성요소들 중 적어도 두 개의 구성요소들이 하나의 구성요소로 합쳐질 수 있다. 또한, 하나의 구성요소가 복수의 구성요소들로 나뉠 수 있다. 이러한 각 구성요소의 통합된 실시예 및 분리된 실시예 또한 본질에서 벗어나지 않는 한 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성요소는 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성요소일 수 있다. 실시예들은 실시예의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 예를 들면, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성요소와 같은, 선택적 구성요소가 제외된 구조 또한 권리 범위에 포함된다.
이하에서는, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시예들을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 일 예에 따른 나이퀴스트 레이트를 사용하는 신호의 전송을 나타낸다.
도 1은 나이퀴스트 레이트(nyquist rate)를 사용하여 신호를 송신하는 송신 장치의 전송 필터를 나타낼 수 있다.
도 1에서, 4 개의 선들의 각 선은 심볼에 대한 신호를 나타낼 수 있다. 그래프에서, x 축은 시간, y 축은 신호의 세기를 나타낼 수 있다.
도 1에서 도시된 것과 같이, 나이퀴스트 레이트를 사용하여 신호가 전송되는 경우, 송신 단(transmitter; TX)에서는 심볼들 간의 간섭이 존재하지 않을 수 있다.
도 2는 일 예에 따른 FTN을 사용하는 신호의 전송을 나타낸다.
FTN 전송 방식은 주파수 대역에 의해 주어지는 나이퀴스트 레이트보다 더 빠르게 신호를 전송하는 방식일 수 있다.
도 2에서 도시된 것과 같이, FTN 전송 방식은 송신 신호에서 필연적으로 ISI를 발생시킬 수 있다. 그러나, 필연적으로 발생하는 ISI에도 불구하고, FTN 전송 방식은, 비트 오율(Bit Error Rate; BER)의 손실 없이도, 나이퀴스트 레이트에 비해서 어느 정도는 심볼 전송 속도를 더 높일 수 있다는 것이 알려져 있다.
도 3은 일 예에 따른 다중 송신 안테나들이 적용된 송신 장치를 나타낸다.
도 3에서, Tx는 송신 단(Transmitter)를 나타낼 수 있다. Tx 데이터는 송신 데이터를 나타낼 수 있다.
도 4는 일 예에 따른 다중 수신 안테나들이 적용된 수신 장치를 나타낸다.
도 4에서, Rx는 수신 단(Receiver)를 나타낼 수 있다. Rx 데이터는 수신 데이터를 나타낼 수 있다.
도 3의 송신 장치 및 도 4의 수신 장치로 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO)이 적용된 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM) 시스템이 구성될 수 있다.
송신 장치의 송신부는 전송 데이터를 복수의 송신 안테나들을 통해 전송할 수 있다. 수신 장치의 수신부에서는 복수의 송신 안테나들을 통해 전송된 데이터를 수신할 수 있다.
이와 같은 MIMO가 적용된 공간 다중화 기법이 사용될 경우, 복수의 신호들이 중첩되어 수신될 수 있다. 따라서, 복수의 송신 안테나들에서 전송된 신호들 간의 간섭을 제거하고, 목표 신호를 검출하는 과정이 매우 중요할 수 있다.
FTN이 적용된 송수신 시스템에, 다중 송수신에 기반한 공간 다중화 기술을 적용함으로써 높은 전송 효율이 획득될 수 있다. 그러나, 그러나 FTN 기반 송수신 방식은 비직교(non-orthogonal) 전송 방식이므로, FTN 기반 송수신 방식에 다중 신호들이 중첩되어 전송되는 공간 다중화 기술이 적용되는 경우, FTN 간섭 및 MIMO의 신호들 간의 간섭의 양자에 대한 처리를 수행하는 절차가 요구될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 공간 다중화가 적용된 MIMO-FTN 통신 시스템을 나타낸다.
도 5의 공간 다중화가 적용된 MIMO-FTN 통신 시스템(500)을 통해, FTN을 사용하는 통신 시스템에 MIMO에 기반하는 공간 다중화이 적용된 MIMO-FTN 신호 생성 방법 및 신호 검출 방법이 제공될 수 있다.
도 5는, FTN을 사용하는 송수신 시스템에서의 공간 다중화 기반의 MIMO 전송 기법의 구성을 나타낼 수 있다.
송신 장치(510)는 N 개의 디지털 신호를 사용할 수 있다. 송신 장치(510)는 N 개의 신호 발생부들(511), N 개의 신호 변조부들(512), N 개의 송신 필터들(513) 및 다중 송신 안테나들(514)을 포함할 수 있다. 다중 송신 안테나들(514)의 개수는 N일 수 있다.
송신 장치(510)의 신호 발생부들(511)은 N 개의 전송하고자 하는 디지털 신호를 생성할 수 있다.
송신 장치(510)의 신호 변조부들(512)의 각 신호 변조부는 특정 심볼로 신호를 변조할 수 있다. 송신 장치(510)의 신호 변조부는 특정 심볼로 변조된 신호를 생성할 수 있다.
심볼은 일반적인 통신 시스템에서 사용되는 피에스케이(Phase Shift Keying; PSK) 심볼 또는 큐에이엠(Quadrature Amplitude Modulation; QAM) 심볼일 수 있다.
송신 장치(510)의 송신 필터들(513)의 각 송신 필터는 변조된 신호를 심볼 전송 속도로 선형 변조할 수 있다. 송신 장치(510)의 송신 필터는 변조된 신호를 심볼 전송 속도 τT로 선형 변조함으로써 선형 변조된 신호를 생성할 수 있다.
송신 필터는 FTN 매퍼(mapper)일 수 있다.
T는 나이퀴스트 레이트에서의 심볼 전송 속도일 수 있다. τ는 샘플링 시간 조절 변수일 수 있다.
송신 장치(510)의 송신 필터들(513)의 각각은 FTN 기반의 송신 필터일 수 있다.
송신 장치(510)의 다중 송신 안테나들(514)은 선형 변조된 신호들을 각각 전송할 수 있다. 다중 송신 안테나들은 서로 독립적일 수 있다.
수신 장치(520)는 다중 수신 안테나들(521), M 개의 수신 필터들(522), M 개의 샘플러들(523), MIMO 신호 처리부(524) 및 N 개의 FTN 간섭 제거 및 복조부들(525)을 포함할 수 있다. 다중 수신 안테나들(521)의 개수는 M일 수 있다.
송신 장치(510)로부터 전송된 신호들은 다중 경로 채널을 통과하여 수신 장치(520)의 다중 수신 안테나들(521)을 통해 수신될 수 있다.
수신 장치(520)의 수신 필터들(522)의 각 수신 필터가 수신된 신호에 적용될 수 있다. 수신 필터는 수신된 신호에 대한 필터링을 수행함으로써 필터링된 신호를 생성할 수 있다.
수신 장치(520)의 샘플러들(523)는 필터링된 신호들에 대한 샘플링 동작을 수행할 수 있다. 도 5에서, 샘플링 동작은 @t=nτT로 표시되었다. 필터링된 신호에 대한 샘플링을 통해 샘플링된 신호가 생성될 수 있다.
FTN 환경에서, τ의 값은 1 보다 작을 수 있다. τ의 값이 1 보다 작은 FTN 환경에서 수신된 신호는, 도 2에서 도시된 것과 같이, 타겟 심볼의 앞의 심볼의 간섭 및 타겟 심볼의 뒤의 심볼의 간섭을 포함할 수 있다. 이러한 간섭들과 함께, FTN 환경에서 수신된 신호는 다중 송신 안테나들(514)을 통해 동시에 송신된 N 개의 신호들이 모두 합해진 형태로서 수신될 수 있다.
따라서, 수신 장치(520)에서는 다중 송신 안테나들을 통해 전송된 신호들을 검출하는 MIMO 신호 처리의 절차가 요구된다.
MIMO 신호 처리부는 다중 송신 안테나들(514)을 통해 전송된 신호들을 검출하는 MIMO 신호 처리를 수행할 수 있다.
MIMO 신호 처리부는 다중 수신 안테나들(521)을 통해 수신된 신호들을 활용하여 복수의 전송 신호들을 검출할 수 있다. MIMO 신호 처리부는 MIMO 신호 처리를 통해 다중 송신 안테나(514)들의 각 송신 안테나의 신호를 검출할 수 있다.
MIMO 신호 처리를 통해 각 송신 안테나의 신호가 검출되면, FTN 간섭 제거 및 복조부들(525)의 각 FTN 간섭 제거 및 복조부는 검출된 신호에서 FTN 간섭을 제거할 수 있다. FTN 간섭 제거 및 복조부는 검출된 신호에서 FTN 간섭을 제거함으로써 FTN 간섭이 제거된 신호를 생성할 수 있다.
FTN 간섭 제거 및 복조부는 FTN 간섭이 제거된 신호에 대한 복조를 수행함으로써 송신 신호를 최종적으로 검출할 수 있다.
아래의 실시예에서는, 순차 간섭 제거(Successive Interference Cancellation; SIC) 기법 및 FTN 간섭 제거 기법의 결합된 형태가 제안될 수 있다. 제안된 기술에서는 FTN 간섭 제거부의 출력이 MIMO 신호 처리부에 입력될 수 있으며, MIMO 신호 처리부에 입력된 신호를 활용함으로써 MIMO 간섭이 제거될 수 있고, MIMO 신호가 검출될 수 있다.
아래에서는, 도 5의 공간 다중화가 적용된 MIMO-FTN 통신 시스템(500)을 참조하여 SIC 기법 및 FTN 간섭 제거 기법의 결합된 형태가 설명된다.
송신 장치(510)는 전송하고자 하는 정보를 나타내는 디지털 신호를 생성할 수 있고, 특정 심볼로 신호를 변조할 수 있다.
특정 심볼은 일반적인 통신 시스템에서 사용되는 PSK 심볼 또는 QAM 심볼일 수 있다.
변조된 신호는 송신 필터의 펄스 성형을 통해 FTN 신호로 변환될 수 있다.
이러한 과정에 따라, n 번째 송신 안테나로부터 전송되는 신호는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
a n ( k )는 n 번째 송신 안테나를 통해 전송되는 k 번째 심볼일 수 있다.
g(t)는 송신 필터를 나타낼 수 있다.
τ는 샘플링 시간 조절 변수일 수 있다.
송신 장치(510)에서, τ의 값이 1 보다 더 작다는 조건이 설정되면, 전송 필터들 간의 중첩이 발생할 수 있고, 이러한 중첩에 의해 ISI가 발생할 수 있다. τ의 값이 더 작을수록 중첩되는 심볼들의 개수가 더 커질 수 있으며, 따라서 τ의 값이 더 작을수록 더 큰 ISI가 발생할 수 있다.
MIMO-FTN 시스템에서는 신호들이 다중 송신 안테나들(514)을 통해 동시에 전송될 수 있다. N 개의 송신 안테나들을 통해 동시에 전송되는 신호들은 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00002
s i는 i 번째 송신 안테나를 통해 실제로 전송된 신호를 나타낼 수 있다.
s는 송신 장치(510)로부터 전송된 신호를 나타낼 수 있다.
전송된 신호 s는 페이딩 채널을 통과하여 수신 장치(520)의 M 개의 수신 안테나들에 의해 수신될 수 있다.
수신된 신호는 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00003
y는 수신 장치(520)에 의해 수신된 신호를 나타낼 수 있다. y는 채널을 통해 실제로 수신된 신호일 수 있다.
H는 채널 계수의 행렬(matrix)일 수 있다. h ij는 i 번째 송신 안테나로부터 j 번째 수신 안테나로의 채널의 채널 계수일 수 있다.
w는 노이즈일 수 있다. 예를 들면, w는 열 잡음일 수 있다. w j는 j 번째 수신 안테나의 노이즈일 수 있다.
수학식 3에서 표현된 수신된 신호 y는 MIMO를 통해 전송된 신호들 사이의 간섭 및 FTN 신호 발생에서 생성된 간섭인 두 가지의 간섭들을 모두 가지고 있을 수 있다.
따라서, 송신 장치(510)에 의해 전송된 신호를 검출하기 위해서는, 두 가지의 간섭들이 모두 제거되어야 할 수 있다.
아래의 실시예에서는, 두 가지의 간섭들을 제거하는 MIMO 신호 처리가 설명된다.
도 6은 일 실시예에 따른 MIMO 신호 처리부의 구조도이다.
MIMO 신호 처리부(600)는 MIMO-FTN 신호 검출기일 수 있다.
MIMO 신호 처리부(600)는 수신 장치(520)의 일부일 수 있다. 예를 들면, MIMO 신호 처리부(600)는 수신 장치(520)의 MIMO 신호 처리부(524) 및 FTN 간섭 제거 및 복조부들(525)을 대체할 수 있다.
MIMO 신호 처리부(600)는 MIMO 순차 간섭 제거기(610), FTN 간섭 제거기(620), 신호 복조기(signal demodulator)(630), 디인터리버(deinterleaver)(640), 채널 복호기(channel decoder)(650), 채널 부호기(channel encoder)(660), 인터리버(interleaver)(670), 신호 변조기(signal modulator)(680), FTN 펄스 성형 필터(690) 및 패이딩 채널 적용기(695) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 디인터리버(640), 채널 복호기(650), 채널 부호기(660) 및 인터리버(670)는 선택적인 구성요소일 수 있다.
상기의 구성요소들의 동작을 통해, 비트스트림, 추정된 심볼들 및 추정된 FTN 기반 전송 신호들 등의 정보가 생성될 수 있다.
MIMO 신호 처리부(600)의 구성요소들의 동작 및 생성되는 정보에 대해서 아래에서 도 7을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 7은 일 실시예에 따른 MIMO 신호 처리 방법의 흐름도이다.
단계(710)에서, 다중 수신 안테나들(521)을 통해 수신된 MIMO 신호는 MIMO 순차 간섭 제거기(610)로 입력될 수 있다.
다중 수신 안테나들(521)을 통해 수신된 신호는 송신 장치(510)의 N 개의 다중 송신 안테나들(514)을 통해 전송된 N 개의 전송 신호들에 대한 MIMO 신호일 수 있다.
단계(715)에서, MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 MIMO 신호로부터 다중 송신 안테나들(514)의 전송 신호들 중 하나의 전송 신호를 검출 신호로서 추출할 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 다중 송신 안테나들을 통해 전송된 전송 신호에서 MIMO 간섭을 제거할 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 다중 송신 안테나들(514)의 각 송신 안테나에서 전송된 전송 신호에서 MIMO 간섭을 제거할 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 다중 송신 안테나들(514)의 전송 신호들에 대하여 순차적으로 다중 송신 안테나들(514)의 각 송신 안테나의 전송 신호에서 MIMO 간섭을 제거할 수 있다.
순차적인 MIMO 간섭의 제거에 대하여 SIC 및 결정 피드백 등화기(Decision Feedback Equalizer; DFE) 등이 사용될 수 있다. 또한, 순차 간접 제거 방식을 사용하는 다른 간섭 제거기가 MIMO 간섭의 제거를 위해 사용될 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 다중 송신 안테나들(514)의 전송 신호들에 대하여 순차적으로 MIMO 간섭을 제거함에 있어서, 신호들의 신호-대-잡음 비(Signal-to-Noise Ratio; SNR)들을 고려하여 신호들의 검출 순서를 선택할 수 있다. 신호들의 검출 순서를 선택함에 있어서, SIC 및 DFE 등이 활용될 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)가 전송 신호들의 SNR들을 고려하여 신호들의 검출 순서를 선택할 경우, MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 다중 송신 안테나들(514)의 신호들 중 가장 우수한 SNR을 갖는 신호를 첫 번째의 검출 신호로서 선택할 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)가 신호들의 SNR들을 고려하지 않고 신호들의 검출 순서를 선택할 경우, MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 신호들 중 임의의 신호 또는 첫 번째의 수신 안테나의 신호를 첫 번째 검출 신호로서 선택할 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)로부터 출력된 검출 신호는 MIMO 간섭의 제거가 된 신호일 수 있다. 또한, 출력된 검출 신호는 FTN 간섭을 포함할 수 있다. 말하자면, MIMO 순차 간섭 제거기(610)로부터 출력된 검출 신호는 MIMO 간섭은 제거되었지만 FTN 간섭은 여전히 가지고 있는 신호일 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)로부터 출력된 검출 신호는 FTN 간섭 제거기(620)로 입력될 수 있다.
단계들(720, 725 및 730)에서, MIMO 신호 처리부(600)는 검출 신호에 기반하여 복조된 비트스트림을 생성할 수 있다.
단계(720)에서, FTN 간섭 제거기(620)는 MIMO 순차 간섭 제거기(610)로부터 출력된 검출 신호에서 FTN 간섭을 제거함으로써 FTN 간섭이 제거된 신호를 생성할 수 있다.
FTN 간섭 제거기(620)는 비씨제이알(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv; BCJR) 등화기, 최소 평균 제곱 오차(Minimum Mean Square Error; MMSE) 등화기 및 반복 복조 복호(Iterative Demodulation and Decoding; IDD) 등과 같은 FTN 간섭 제거 방식을 사용할 수 있다.
FTN 간섭 제거기(620)는 입력된 신호에서 FTN 신호 처리에서 발생하는 신호의 간섭을 제거함으로써 전송된 신호를 검출할 수 있다.
FTN 간섭 제거기(620)로부터 출력된 FTN 간섭이 제거된 신호는 신호 복조기(630)로 입력될 수 있다.
단계(725)에서, 신호 복조기(630)는 FTN 간섭이 제거된 신호에 대한 복조를 통해 비트스트림을 생성할 수 있다.
단계(730)에서, 디인터리버(640) 및 채널 복호기(650)는 신호 복조기(630)로부터 출력된 신호에 대한 에러 정정을 수행할 수 있고, 에러 정정을 통해 최종적으로 복조된 비트스트림이 생성될 수 있다.
단계들(735, 740, 745 및 750)에서, MIMO 신호 처리부(600)는 복조된 비트스트림에 대응하는 MIMO-FTN 신호를 생성할 수 있다. MIMO-FTN 신호는 복조된 비트스트림이, MIMO 신호의 일부로서, FTN 전송 방식을 사용하는 MIMO를 통해 송신 장치(510)로부터 수신 장치(520)로 전송될 때, 복조된 비트스트림에 대응하는 신호일 수 있다.
첫 번째의 신호에 대한 처리가 수행된 후, 최종적으로 복조된 비트스트림은 채널 부호기(660), 인터리버(670), 신호 변조기(680), FTN 펄스 성형 필터(690) 및 패이딩 채널 적용기(695)를 통해 제거(cancellation)를 위해 사용될 신호로서 재생성될 수 있다.
복조된 비트스트림은 채널 부호기(660)로 입력될 수 있다.
단계(735)에서, 채널 부호기(660) 및 인터리버(670)는 복조된 비트스트림에 대한 채널 부호화를 수행함으로써 채널 부호화가 적용된 비트열을 생성할 수 있다. 채널 부호화가 적용된 비트열은 신호 변조기(680)로 입력될 수 있다.
단계(740)에서, 신호 변조기(680)는 채널 부호화가 적용된 비트열에 대한 변조를 통해 추정된 심볼의 신호를 생성할 수 있다. 추정된 심볼은 피에스케이(Phase Shift Keying; PSK) 심볼 또는 큐에이엠(Quadrature Amplitude Modulation; QAM) 심볼일 수 있다.
추정된 심볼의 신호는 FTN 펄스 성형 필터(690)로 입력될 수 있다.
단계(745)에서, FTN 펄스 성형 필터(690)는 추정된 심볼의 신호에 송신 필터 및 수신 필터를 적용함으로써 FTN 수신 신호를 생성할 수 있다. 송신 필터는 송신 장치(510)의 송신 필터에 대응할 수 있다. 수신 필터는 수신 장치(520)의 수신 필터에 대응할 수 있다.
단계(750)에서, 패이딩 채널 적용기(695)는 FTN 수신 신호에 검출 신호의 수신 안테나의 페이딩 채널을 적용함으로써 복조된 비트스트림에 대응하는 재생성된 MIMO-FTN 신호를 생성할 수 있다. 재생성된 MIMO-FTN 신호는 MIMO 순차 간섭 제거기(610)로 입력될 수 있다.
단계(755)에서, MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 MIMO 신호로부터 재생성된 MIMO-FTN 신호를 제거할 수 있다.
제거 후, MIMO 순차 간섭 제거기(610) 내의 신호는 N-1 개의 전송 신호들에 대한 MIMO 신호일 수 있다. 말하자면, MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 MIMO 신호로부터 재생성된 MIMO 신호를 제거함으로써 N-1 개의 전송 신호들에 대한 MIMO 신호를 생성할 수 있다.
단계(755)의 수행 후, 단계(715)가 반복될 수 있다.
첫 번째의 신호에 대해 간섭 제거 및 검출이 수행된 후, MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 다음의 두 번째의 신호를 검출하기 위해, 두 번째로 우수한 SNR을 갖는 신호 또는 두 번째의 임의의 신호를 선택할 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 선택된 신호에서 간섭을 제거할 수 있고, 간섭이 제거된 검출 신호를 생성할 수 있다.
검출 신호에 FTN 간섭 제거기(620), 신호 복조기(630), 디인터리버(640) 및 채널 복호기(650)를 적용함으로써 최종의 신호인 최종적으로 복조된 비트스트림이 생성될 수 있다.
최종적으로 복조된 비트스트림은 다시 채널 부호기(660), 인터리버(670), 신호 변조기(680), FTN 펄스 성형 필터(690) 및 페이딩 채널(695)를 거쳐 MIMO-FTN 신호로 변조될 수 있다. 말하자면, 두 번째의 검출 신호에 대한 MIMO-FTN 신호가 생성될 수 있다.
MIMO 순차 간섭 제거기(610)는 MIMO 순차 간섭 제거기(610) 내의 N-1 개의 전송 신호들에 대한 MIMO 신호로부터 전술된 과정으로 검출된 두 번째의 MIMO-FTN 신호를 제거할 수 있다. 두 번째의 MIMO-FTN 신호의 제거 후에, MIMO 순차 간섭 제거기(610) 내의 신호는 N-2 개의 전송 신호들에 대한 MIMO 신호일 수 있다.
전술된 것과 같은 절차들은 최종의 N 번째의 전송 신호에 대한 비트스트림이 생성될 때까지 반복해서 수행될 수 있다. 더 이상의 반복이 요구되지 않을 경우, 단계(730)에서, 복조된 비트스트림이 생성된 후 절차가 종료될 수 있다.
또한, 상기의 절차에 따른 신호의 검출은 검출된 신호의 성능이 시스템 큐오에스(Quality of Service; QoS) 또는 다른 설정된 특정된 조건을 충족될 때까지 반복될 수 있다.
신호의 검출이 반복해서 수행되는 경우, 반복된 수행의 횟수에 따라서 신호의 검출의 성능이 향상될 수 있다. 따라서, 요구되는 조건이 충족될 때까지 반복된 검출이 수행되는 것이 가능할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 수신 장치를 구현하는 전자 장치를 도시한다.
수신 장치(520)는 도 8에서 도시된 전자 장치(800)로서 구현될 수 있다. 전자 장치(800)는 수신 장치(520)로서 동작하는 범용의 컴퓨터 시스템일 수 있다.
도 8에서 도시된 바와 같이, 전자 장치(800)는 처리부(810), 통신부(820), 메모리(830), 저장소(840) 및 버스(890) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 처리부(810), 통신부(820), 메모리(830) 및 저장소(840) 등과 같은 전자 장치(800)의 구성요소들은 버스(890)를 통해 서로 간에 통신할 수 있다.
처리부(810)는 메모리(830) 또는 저장소(840)에 저장된 프로세싱(processing) 명령어(instruction)들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 예를 들면, 처리부(810)는 적어도 하나의 하드웨어 프로세서(processor)일 수 있다.
처리부(810)는 전자 장치(800)의 동작을 위해 요구되는 작업을 처리할 수 있다. 처리부(810)는 실시예들에서 설명된 처리부(810)의 동작 또는 단계의 코드를 실행(execute)할 수 있다.
처리부(810)는 후술될 실시예에서 설명될 정보의 생성, 저장 및 출력을 수행할 수 있으며, 기타 전자 장치(800)에서 이루어지는 단계의 동작을 수행할 수 있다.
통신부(820)는 네트워크(899)에 연결될 수 있다. 전자 장치(800)의 동작을 위해 요구되는 데이터 또는 정보를 수신할 수 있으며, 전자 장치(800)의 동작을 위해 요구되는 데이터 또는 정보를 전송할 수 있다. 통신부(820)는 네트워크(899)를 통해 다른 장치로 데이터를 전송할 수 있고, 다른 장치로부터 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 통신부(820)는 네트워크 칩(chip) 또는 포트(port)일 수 있다.
메모리(830) 및 저장소(840)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리(830)는 롬(ROM)(831) 및 램(RAM)(832) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 저장소(840)는 램, 플레시(flash) 메모리 및 하드 디스크(hard disk) 등과 같은 내장형의 저장 매체를 포함할 수 있고, 메모리 카드 등과 같은 탈착 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다.
전자 장치(800)의 기능 또는 동작은 처리부(810)가 적어도 하나의 프로그램 모듈을 실행함에 따라 수행될 수 있다. 메모리(830) 및/또는 저장소(840)는 적어도 하나의 프로그램 모듈을 저장할 수 있다. 적어도 하나의 프로그램 모듈은 처리부(810)에 의해 실행되도록 구성될 수 있다.
전술된 수신 장치(520)의 FTN 간섭 제거기(620), 신호 복조기(630), 디인터리버(640), 채널 복호기(650), 채널 부호기(660), 인터리버(670), 신호 변조기(680), FTN 펄스 성형 필터(690) 및 패이딩 채널 적용기(695) 중 적어도 일부는 적어도 하나의 프로그램 모듈일 수 있다.
프로그램 모듈들은 운영 체제(Operating System), 어플리케이션 모듈, 라이브러리(library) 및 기타 프로그램 모듈의 형태로 전자 장치(800)에 포함될 수 있으며, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치 상에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈 중 적어도 일부는 전자 장치(800)와 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈들은 실시예에 따른 특정 동작 또는 특정 테스크(task)를 수행하거나 특정 추상 데이터 타입(abstract data type)을 실행하는 루틴(routine), 서브루틴(subroutine), 프로그램(program), 오브젝트(object), 컴포넌트(component) 및 데이터 구조(data structure) 등을 포괄할 수 있고, 이러한 것들에 제한되지는 않을 수 있다.
전자 장치(800)는 사용자 인터페이스(User Interface; UI) 입력 디바이스(850) 및 UI 출력 디바이스(860)를 더 포함할 수 있다. UI 입력 디바이스(850)는 전자 장치(800)의 동작을 위해 요구되는 사용자의 입력을 수신할 수 있다. UI 출력 디바이스(860)는 전자 장치(800)의 동작에 따른 정보 또는 데이터를 출력할 수 있다.
전자 장치(800)는 다중 수신 안테나들(870)를 더 포함할 수 있다. 다중 수신 안테나들(870)는 도 5를 참조하여 전술된 다중 수신 안테나들(521)에 대응할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
500: MIMO-FTN 통신 시스템
510: 송신 장치
511: 신호 발생부들
520: 수신 장치
512: 신호 변조부들
513: 송신 필터들
514: 다중 송신 안테나들
520: 수신 장치
521: 다중 수신 안테나들
522: 수신 필터들
523: 샘플러들
524: MIMO 신호 처리부
525: FTN 간섭 제거 및 복조부들
600: MIMO 신호 처리부

Claims (1)

  1. 나이퀴스트-보다-더 빠른(Faster-Than-Nyquist; FTN) 전송 방식이 적용된 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 신호를 수신하는 다중 수신 안테나들; 및
    상기 MIMO 신호로부터 다중 송신 안테나들의 전송 신호들 중 하나의 전송 신호를 검출 신호로서 추출하고, 상기 검출 신호에 기반하여 복조된 비트스트림을 생성하고, 상기 복조된 비트스트림에 대응하는 MIMO-FTN 신호를 생성하고, 상기 MIMO 신호로부터 상기 MIMO-FTN 신호를 제거하는 MIMO 순차 간섭 제거기
    를 포함하는 통신 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022105888A1 (zh) * 2020-11-20 2022-05-27 维沃移动通信有限公司 信息传输方法、装置、通信设备及存储介质

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