KR20190058105A - 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법 및 장치 - Google Patents

정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 양태는 정수한정(IF: integer-forcing) 다중입출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 시스템에서의 신호 수신 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은, 복수의 채널을 통해 복수의 수신 신호 벡터(vector)를 수신하는 단계, 상기 복수의 수신 신호 벡터에 대해 등화(equalization)를 수행하는 단계, 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 서로 다른 복수의 가역 정수 행렬을 사용하여 복호를 수행하는 단계 및 상기 복호가 수행된 수신 신호로부터 송신 신호를 복원하는 단계를 포함한다.

Description

정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법 및 장치{SIGNAL RECEPTION METHOD AND APPARATUS IN INTEGER FORCING MIMO SYSTEM}
본 발명은 시변(time-varying) 채널 환경에서의 정수한정(IF: integer-forcing) 다중 입출력(MIMO: Multiple-Input Multiple-Output) 수신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근, 정수한정 MIMO 수신기는 준정적(quasi-static) 페이딩(fading) 채널에서 최대 다이버시티(diversity)를 달성하는 선형 수신기로서 주목을 받고 있다.
수신단에서는 주어진 채널 행렬에 적합한 가역 정수 행렬을 선택한 뒤, 등화(equalization)를 수행한다. 그리고 해당 가역 정수 행렬에 대응되는 부호어의 조합을 복호한다. 다음으로, 가역 정수 행렬의 역 행렬을 곱함으로써 송신 메시지를 복원한다.
하나의 부호어를 송수신하는 동안 채널이 변하여 다수의 채널 행렬이 존재하는 블록(block) 페이딩 채널에서 사용되는 종래 방법에서는 부호어의 고정된 정수 조합을 복호하기 위해 하나의 가역 정수 행렬을 선택한다. 그러나, 해당 가역 정수 행렬은 각 채널 블록에 대하여 최적의 행렬이 아니기 때문에 성능 열화가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 시변 채널에 적합한 정수한정 수신 방법에 대한 연구가 요구된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 목적은 시변 채널에 적합한 정수한정 다중입출력 수신기 및 수신 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 정수한정(IF: integer-forcing) 다중입출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 시스템에서의 신호 수신 방법은, 복수의 채널을 통해 복수의 수신 신호 벡터(vector)를 수신하는 단계, 상기 복수의 수신 신호 벡터에 대해 등화(equalization)를 수행하는 단계, 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 서로 다른 복수의 가역 정수 행렬을 사용하여 복호를 수행하는 단계 및 상기 복호가 수행된 수신 신호로부터 송신 신호를 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복호를 수행하는 단계는 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는, 채널 블록의 실효 잡음 벡터의 실효 잡음 분산의 산술 평균을 최소화하는 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는 채널 블록별 격자 감소(lattice reduction)를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
채널 블록별 격자 감소를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 복호하고자 하는 부호어의 정수 조합의 계수를 나타내는 가역 정수 기반 행렬을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 블록별 격자 감소를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는 격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해(eigenvalue decomposition)와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하고, 상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하여 상기 제 1 및 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 블록별 격자 감소를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는 격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하는 단계, 상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하는 단계, 상기 제 2 행렬을 항등(identity) 행렬로 초기화하는 단계, 상기 제 1 행렬의 서로 다른 복수 개의 열 벡터를 내적 연산 및 정규화하는 단계, 상기 정규화된 열 벡터와 연관된 가장 가까운 모듈로(modulo) 값의 배수를 찾아 저장하는 단계, 상기 제 1 행렬의 제 1 열 벡터에 대해 상기 저장된 배수 값을 기반으로 곱셈 연산하여 상기 제 1 행렬의 제 2 열 벡터에서 소거하는 단계, 상기 열 소거 연산된 행렬을 제 2 행렬로 저장하는 단계 및 상기 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 단계는
Figure pat00001
(여기서, Ai는 가역 정수 행렬을 나타내고, p는 모듈로 값을 나타내고, M은 복수 개의 가역 정수 행렬의 수를 나타냄)을 만족하는 복수 개의 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 정수한정(IF: integer-forcing) 다중입출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 시스템에서의 신호 수신기는 복수의 채널을 통해 복수의 수신 신호 벡터(vector)를 수신하는 수신부, 상기 복수의 수신 신호 벡터에 대해 등화(equalization)를 수행하는 등화기, 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 서로 다른 복수의 가역 정수 행렬을 사용하여 복호를 수행하는 복호기 및 상기 복호가 수행된 수신 신호로부터 송신 신호를 복원하는 신호 복원기를 포함할 수 있다.
상기 복호기는 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택할 수 있다.
상기 복호기는 채널 블록의 실효 잡음 벡터의 실효 잡음 분산의 산술 평균을 최소화하는 가역 정수 행렬을 선택할 수 있다.
상기 복호기는 채널 블록별 격자 감소(lattice reduction)를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택할 수 있다.
상기 복호기는 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 복호하고자 하는 부호어의 정수 조합의 계수를 나타내는 가역 정수 기반 행렬을 선택할 수 있다.
상기 복호기는 격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해(eigenvalue decomposition)와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하고, 상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하여 상기 제 1 및 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정할 수 있다.
상기 복호기는 격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하고, 상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하며, 상기 제 2 행렬을 항등(identity) 행렬로 초기화하고, 상기 제 1 행렬의 서로 다른 복수 개의 열 벡터를 내적 연산 및 정규화한 후, 상기 정규화된 열 벡터와 연관된 가장 가까운 모듈로(modulo) 값의 배수를 찾아 저장하고, 상기 제 1 행렬의 제 1 열 벡터에 대해 상기 저장된 배수 값을 기반으로 곱셈 연산하여 상기 제 1 행렬의 제 2 열 벡터에서 소거하며, 상기 열 소거 연산된 행렬을 제 2 행렬로 저장하고, 상기 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정할 수 있다.
상기 복호기는
Figure pat00002
(여기서, Ai는 가역 정수 행렬을 나타내고, p는 모듈로 값을 나타내고, M은 복수 개의 가역 정수 행렬의 수를 나타냄)을 만족하는 복수 개의 가역 정수 행렬을 선택할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양태에 따른 정수한정(IF: integer-forcing) 다중입출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 시스템은 복수의 채널을 통해 복수의 송신 신호를 송신하는 송신기 및 상기 복수의 채널을 통해 복수의 수신 신호 벡터를 수신하여 상기 복수의 수신 신호 벡터에 대해 등화(equalization)를 수행하고, 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 서로 다른 복수의 가역 정수 행렬을 사용하여 복호를 수행하며, 상기 복호가 수행된 수신 신호로부터 송신 신호를 복원하는 수신기를 포함할 수 있다.
본 발명의 정수한정 다중입출력 수신기의 수신 방법에 따르면, 각 채널 블록에 적합한 가역 정수 행렬을 효율적으로 결정할 수 있고, 종래 정수한정 수신기보다 각 채널 블록에서의 실효 잡음을 효과적으로 감소시킬 수 있어 우수한 오율 성능을 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수한정 다중입출력 수신기의 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수한정 다중입출력 수신기에서 고려하는 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 결정하는 알고리즘을 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수한정 다중입출력 수신기에서 고려하는 채널 블록별 격자 감소 알고리즘을 나타낸 도면,
도 4는 종래 AM-IF 수신 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 M-AM-IF 수신 방법의 프레임 오율 성능을 보여주는 그래프(M=2),
도 5는 종래 AM-IF 수신 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 M-AM-IF 수신 방법의 프레임 오율 성능을 보여주는 그래프(M=4)이다.
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.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수한정 다중입출력 수신기의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 수신부(10), 등화기(20), 복호기(30) 및 신호 복원기(40)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 수신부(10)는 무선 안테나 및/또는 통신 프로세서로써 구현되며, 송신 안테나로부터 송신되는 신호를 수신한다.
본 발명의 실시예에 따르면, NT개의 송신 안테나와 NR개의 수신 안테나를 갖는 NTx NR MIMO 시스템을 고려할 수 있다. 하나의 부호어가 전송되는 시간 T동안 M개의 블록으로 채널 변화를 표현할 수 있다고 가정하면, i(1≤i≤M)번째 블록에서 시스템의 입출력 관계는 다음과 같다.
Figure pat00003
여기서,
Figure pat00004
는 수신 신호 벡터,
Figure pat00005
는 채널 행렬을,
Figure pat00006
는 송신 신호 벡터,
Figure pat00007
는 백색 가우시안 잡음 벡터를 의미하며, 수신기는 채널 행렬을 정확히 안다고 가정할 수 있다.
일반적으로 복소수 값을 갖는 [수학식 1]의 MIMO 수신 신호 모델은 [수학식 2]와 같이 실수 값을 갖는 동일한 MIMO 수신 신호 모델로 표현될 수 있다.
Figure pat00008
즉, 실수 값을 갖는 MIMO 수신 신호 모델에서의 송신 및 수신 안테나의 수는 각각 MT = 2NT, MR = 2NR이 된다.
수신부(10)는 상기한 바와 같이 MR의 수신 안테나를 포함할 수 있고, 이를 기반으로 수신 신호 벡터(yi,1~yi,MR)을 수신한다.
등화기(20: Bi)는 신호의 증폭이나 전송 과정에서 생기는 변형을 보정하기 위하여 증폭이나 전송로에 삽입되어 그 특성을 종합해서 균일화하는 장치로써, 수신부(10)에서 수신한 수신 신호 벡터(yi,1~yi,MR)에 대해 등화를 수행한다. 등화기(20)는 제로-포싱 등화기(Zero-Forcing equalizer), 선형 평균 에러 등화기(Least Mean Squared error equalizer), 자동 및 적응적 등화기(Automatic and Adaptive equalizer) 등을 포함할 수 있다. 다만, 반드시 에에 한정되는 것은 아니다.
복호기(30)는 등화가 수행된 수신 신호 벡터에 대해 복호를 수행한다.
신호 복원기(40:
Figure pat00009
)는 복호된 수신 신호에 대해 선형 변환(linear transform)을 수행하여 송신 메시지를 복원한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 부호어를 송수신하는 동안 채널이 변하는 상황을 고려할 수 있다. 즉 H1, H2, ..., HM는 모두 다른 값을 가질 수 있다. 이때, 채널이 변하여도 하나의 부호어를 송수신하는 동안에는 각 복호기가 고정된 부호어의 정수 조합을 복호해야만 정수한정 수신이 가능하다. 이를 위해, 종래에는 각 채널블록에 대하여 동일한 가역 정수 행렬 A를 선택하였지만, 본 발명의 일 실시예에서는 각 채널블록에 대하여 서로 다른 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 선택함으로써 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 등화기(20)는 수신 신호 벡터 yi에 대해 다음의 수학식을 이용하여 등화를 수행할 수 있다.
Figure pat00010
여기서,
Figure pat00011
는 모듈로(modulo) p상에서 가역적인 정수 행렬이고,
Figure pat00012
는 등화 행렬이며,
Figure pat00013
는 실효 잡음 벡터이다.
가역 정수 행렬 Ai가 고정되었을 때, 실효 잡음 벡터 zi의 분산을 최소화하는 최적의 등화 행렬 Bi는 다음의 [수학식 4]와 같다.
Figure pat00014
한편, 복호기(30)는 채널이 변하는 상황에서도 모듈로 p상에서 고정된 부호어의 조합을 복호하기 위하여 다음의 [수학식 5]의 제한 조건을 고려한다.
Figure pat00015
이때, 상기 [수학식 5]를 만족하는 M개의 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)는 정수 상에서는 서로 다른 값을 갖지만, 모듈로 p상에서는 동일하므로, 수신단에서 부호어의 고정된 정수 조합을 복호하는 것이 가능하다.
즉, 각 채널 블록에 대하여 서로 다른 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 선택할 경우, i번째 채널 블록에서 실효 잡음 벡터 zi의 m번째 성분 zi,m의 분산
Figure pat00016
을 [수학식 6]과 같이 정리할 수 있다.
Figure pat00017
여기서
Figure pat00018
는 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)의 m번째 행 벡터이고,
Figure pat00019
는 고유값 분해(eigenvalue decomposition)의 결과이며,
Figure pat00020
이다.
즉, M개의 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 결정하기 위하여 [수학식 7]과 같이 실효 잡음 분산의 산술 평균(AM: arithmetic mean)을 고려한다.
Figure pat00021
그리고, 다음의 [수학식 8]의 최적화 문제를 통해 실효 잡음 분산의 산술 평균을 최소화하는 M개의 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 결정한다.
Figure pat00022
상기 [수학식 8]의 최적화 문제는 매우 큰 탐색 공간(search space)을 갖고 있어 실질적으로 완결 탐색(exhaustive search)을 수행하기 어려울 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에 따르면, 격자 감소(lattice reduction) 원리를 이용하여 M개의 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 결정하는 방법을 고려할 수 있다. 이는 도 2를 통해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수한정 다중입출력 수신기에서 고려하는 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 결정하는 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 복호하고자 하는 부호어의 정수 조합의 계수를 나타내는 가역 정수 기반 행렬
Figure pat00023
를 선택한다(S11). 이는 또는 임의의 Fi에 대하여 격자 감소 알고리즘을 수행하는 등 다양한 방법을 통해 구할 수 있다.
다음으로, 각 채널 블록에 대하여 격자 감소를 수행한다(S12). 격자 감소와 관련된 보다 세부적인 알고리즘은 도 3을 통해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수한정 다중입출력 수신기에서 고려하는 채널 블록별 격자 감소 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 알고리즘의 입력은 앞선 [수학식 6]에서 구한 행렬 Fi와 도 2의 단계(S11)에서 구한 가역 정수 기반 행렬
Figure pat00025
의 곱
Figure pat00026
이다 (S121). 알고리즘의 출력은 격자 감소 연산에 대응되는 행렬 Ti이다(S122). 행렬 Ti는 항등(identity) 행렬로 초기화한다(S123). 행렬
Figure pat00027
의 서로 다른 두 열 벡터를 내적 및 정규화한 뒤 가장 가까운 p의 배수를 찾아 μ에 저장한다(S124). 열 벡터
Figure pat00028
의 μ배를
Figure pat00029
에 소거한다(S125). 그리고는, 해당 열 소거 연산 결과를 행렬 Ti에 저장한다(S126).
다시 도 2로 돌아가서, 이와 같이, 채널 블록별 격자 감소를 수행하고 난 후, 마지막으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)를 다음의 [수학식 9]와 같이 결정한다(S13).
Figure pat00030
도 3에서 구한 Ti(1≤i≤M)는 모듈로 p상에서 항등 행렬
Figure pat00031
이므로 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)는 앞선 [수학식 5]를 만족한다. 즉, M개의 가역 정수 행렬 Ai(1≤i≤M)는 정수 상에서는 서로 다른 값을 갖지만, 모듈로 p상에서는 동일하므로 수신단에서 부호어의 고정된 정수 조합을 복호하는 것이 가능하다.
시뮬레이션 결과
도 4는 종래 AM-IF 수신 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 M-AM-IF 수신 방법의 프레임 오율(FER) 성능을 보여주는 그래프(M=2)이고, 도 5는 종래 AM-IF 수신 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 M-AM-IF 수신 방법의 프레임 오율(FER) 성능을 보여주는 그래프(M=4)이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, p=2일 때, 부호어를 송수신하는 동안 서로 다른 M=2개 또는 M=4개의 채널 행렬이 존재하는 블록 페이딩 채널 모델을 고려하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 M-AM-IF 수신 방법이 종래의 AM-IF 수신 방법보다 좋은 프레임 오율 성능을 가지는 것을 알 수 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 수신부
20: 등화기
30: 복호기
40: 신호 복원기

Claims (17)

  1. 정수한정(IF: integer-forcing) 다중입출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 시스템에서의 신호 수신 방법에 있어서,
    복수의 채널을 통해 복수의 수신 신호 벡터(vector)를 수신하는 단계;
    상기 복수의 수신 신호 벡터에 대해 등화(equalization)를 수행하는 단계;
    상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 서로 다른 복수의 가역 정수 행렬을 사용하여 복호를 수행하는 단계; 및
    상기 복호가 수행된 수신 신호로부터 송신 신호를 복원하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복호를 수행하는 단계는
    상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는,
    채널 블록의 실효 잡음 벡터의 실효 잡음 분산의 산술 평균을 최소화하는 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는,
    채널 블록별 격자 감소(lattice reduction)를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 채널 블록별 격자 감소를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는,
    상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 복호하고자 하는 부호어의 정수 조합의 계수를 나타내는 가역 정수 기반 행렬을 선택하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 채널 블록별 격자 감소를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는,
    격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해(eigenvalue decomposition)와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하고, 상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하여 상기 제 1 및 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 채널 블록별 격자 감소를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 단계는,
    격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하는 단계;
    상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하는 단계;
    상기 제 2 행렬을 항등(identity) 행렬로 초기화하는 단계;
    상기 제 1 행렬의 서로 다른 복수 개의 열 벡터를 내적 연산 및 정규화하는 단계;
    상기 정규화된 열 벡터와 연관된 가장 가까운 모듈로(modulo) 값의 배수를 찾아 저장하는 단계;
    상기 제 1 행렬의 제 1 열 벡터에 대해 상기 저장된 배수 값을 기반으로 곱셈 연산하여 상기 제 1 행렬의 제 2 열 벡터에서 소거하는 단계;
    상기 열 소거 연산된 행렬을 제 2 행렬로 저장하는 단계; 및
    상기 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 단계는,
    Figure pat00032
    (여기서, Ai는 가역 정수 행렬을 나타내고, p는 모듈로 값을 나타내고, M은 복수 개의 가역 정수 행렬의 수를 나타냄)을 만족하는 복수 개의 가역 정수 행렬을 선택하는 단계를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신 방법.
  9. 정수한정(IF: integer-forcing) 다중입출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 시스템에서의 신호 수신기에 있어서,
    복수의 채널을 통해 복수의 수신 신호 벡터(vector)를 수신하는 수신부;
    상기 복수의 수신 신호 벡터에 대해 등화(equalization)를 수행하는 등화기;
    상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 서로 다른 복수의 가역 정수 행렬을 사용하여 복호를 수행하는 복호기; 및
    상기 복호가 수행된 수신 신호로부터 송신 신호를 복원하는 신호 복원기를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 복호기는
    상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 각 채널 블록별로 서로 다른 가역 정수 행렬을 선택하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 복호기는
    채널 블록의 실효 잡음 벡터의 실효 잡음 분산의 산술 평균을 최소화하는 가역 정수 행렬을 선택하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 복호기는
    채널 블록별 격자 감소(lattice reduction)를 이용하여 상기 가역 정수 행렬을 선택하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 복호기는
    상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 복호하고자 하는 부호어의 정수 조합의 계수를 나타내는 가역 정수 기반 행렬을 선택하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 복호기는
    격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해(eigenvalue decomposition)와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하고, 상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하여 상기 제 1 및 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 복호기는
    격자 감소 알고리즘의 입력 값으로 가역 정수 행렬의 고유값 분해와 연관된 임의의 값과 상기 가역 정수 기반 행렬을 곱함으로써 산출된 제 1 행렬을 입력하고, 상기 격자 감소 알고리즘의 출력 값으로 격자 감소 연산에 대응되는 제 2 행렬을 선택하며, 상기 제 2 행렬을 항등(identity) 행렬로 초기화하고, 상기 제 1 행렬의 서로 다른 복수 개의 열 벡터를 내적 연산 및 정규화한 후, 상기 정규화된 열 벡터와 연관된 가장 가까운 모듈로(modulo) 값의 배수를 찾아 저장하고, 상기 제 1 행렬의 제 1 열 벡터에 대해 상기 저장된 배수 값을 기반으로 곱셈 연산하여 상기 제 1 행렬의 제 2 열 벡터에서 소거하며, 상기 열 소거 연산된 행렬을 제 2 행렬로 저장하고, 상기 제 2 행렬을 기반으로 각 채널 블록별 가역 정수 행렬을 결정하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 복호기는
    Figure pat00033
    (여기서, Ai는 가역 정수 행렬을 나타내고, p는 모듈로 값을 나타내고, M은 복수 개의 가역 정수 행렬의 수를 나타냄)을 만족하는 복수 개의 가역 정수 행렬을 선택하는 정수한정 다중입출력 시스템에서의 신호 수신기.
  17. 정수한정(IF: integer-forcing) 다중입출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 시스템에 있어서,
    복수의 채널을 통해 복수의 송신 신호를 송신하는 송신기; 및
    상기 복수의 채널을 통해 복수의 수신 신호 벡터를 수신하여 상기 복수의 수신 신호 벡터에 대해 등화(equalization)를 수행하고, 상기 등화가 수행된 복수의 수신 신호에 대해 서로 다른 복수의 가역 정수 행렬을 사용하여 복호를 수행하며, 상기 복호가 수행된 수신 신호로부터 송신 신호를 복원하는 수신기를 포함하는 정수한정 다중입출력 시스템.
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