KR20220076108A - 다중안테나 무선 통신 시스템의 저복잡도 광의 선형 수신 처리를 위한 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

다중안테나 무선 통신 시스템의 저복잡도 광의 선형 수신 처리를 위한 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 4G 시스템 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 및 그 이후의 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 5G 및 그 이후의 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 수신장치는, 복수의 안테나를 통해서 OFDM 신호들을 수신하고, 수신신호들을 정렬하고, 상기 정렬된 수신신호들 중 적어도 하나의 수신신호 심볼을 지정된 심볼로 변환하고, 지정된 조건에 기반하여 상기 수신신호들의 데이터 심볼을 추정하고, 및 상기 추정된 수신신호들 중 상기 변환된 수신신호의 적어도 하나를 합성하여 상기 수신신호들의 데이터 심볼을 결정한다.

Description

다중안테나 무선 통신 시스템의 저복잡도 광의 선형 수신 처리를 위한 장치 및 그 동작 방법{LOW COMPLEXITY WIDELY LINEAR RECEPTION PROCESSING IN MULTI-ANTENNA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 통신 시스템의 저복잡도 광의 선형 수신기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수신신호의 처리 효율을 향상시키기 위하여 매우 낮은 복잡도를 가지는 수신기를 제공하는 내용에 관한 내용이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(nonorthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
5G 이동통신에서는 4G 이동통신보다 넓은 cell 커버리지를 가지면서도 더욱 빠른 전송 속도를 지원하기 위해 cell-edge 유저의 통신 성능을 향상시키려 하고 있다. 특히 cell-edge 유저의 전력을 크게 증폭시켜 통신 감도를 증가시키려 하고 있으며, 이때 전력 증폭기의 비선형성 및 배터리 용량의 문제로 인해 물리 계층에서 사용하는 파형의 PAPR 성능이 매우 중요하다.
5G 이동통신에서는 PAPR을 낮추기 위해 상향링크에 ð/2-BPSK 심볼을 사용하는 DFT-spread OFDM 기술을 포함하였다. 하지만 ð/2-BPSK 심볼은 improper 심볼이므로 기존에 QPSK 및 QAM 심볼에 사용되는 선형 수신기를 사용할 경우 수신 성능이 낮아진다. 반면에 광의 선형 (widely linear) 수신기를 사용하면 수신 성능을 향상시킬 수 있으나, 그 계산 복잡도가 매우 높다는 단점이 있다. 게다가, 다중 안테나에 수신된 신호를 광의 선형 수신기로 처리하려면 단일 안테나에 비해 그 복잡도가 매우 높아진다.
낮은 PAPR 특성을 가지는 π/2-BPSK 심볼을 사용할 경우 BPSK의 비고유(improper)한 성질 때문에 광의 선형 수신기를 사용하여야 충분한 성능을 얻을 수 있다. 특히 5G 이동통신에서낮은 PAPR 특성을 가지는 ð/2-BPSK 심볼을 사용할 경우 BPSK의 비고유(improper)한 성질 때문에 광의 선형 수신기를 사용하여야 충분한 성능을 얻을 수 있다. 특히 5G 이동통신에서는 같은 RB에 여러 layer를 할당할 수 있고, 이로 인해 다중 안테나를 통해 같은 주파수 대역에 ð/2-BPSK 심볼을 포함하여 여러 심볼이 혼합되어 동시에 수신될 수 있다.
즉, 하나 이상의 비고유(improper) 신호가 유입될 때 광의 선형 수신기를 유도할 수 있지만, 일반적으로 계산 복잡도가 높다는 단점이 있다. 게다가, 다중 안테나의 개수가 증가할수록, 수신된 신호를 한번에 처리하려면 계산 복잡도가 매우 높아져 실제로 구현하기 어렵다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 다중 안테나를 사용하는 수신기에서 적어도 하나 이상의 ð/2 phase shift 된 비고유 심볼(improper symbol, ex. ð/2-BPSK, ð/2-PAM)을 포함하는 신호에 적용 가능한 수신기에 대한 것으로서, 계산 복잡도를 특정 조건하에서 극단적으로 낮출 수 있는 수신기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템의 수신장치 방법은, 복수의 안테나를 통해서 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호들을 수신하는 단계; 상기 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하는 단계; 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK) 심볼 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼을 π/2 위상 천이된 펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, PAM) 심볼들로 변환하는 단계; 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계; 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 적어도 일부를 합성하여 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼을 포함하는 상기 추정된 데이터 심볼들을 상기 수신신호들의 데이터 심볼로 결정하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 상시 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하는 단계는, 상기 수신신호 심볼들을 벡터로서 정렬할 수 있다.
여기서, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환하는 단계는, 상기 변환된 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들에 기반하여 상기 수신신호 심볼들을 새롭게 정렬하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 및 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 켤레값에 기반하여 상기 데이터 심볼들을 추정할 수 있다.
여기서, 상기 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계는, 지정된 조건에 기반하여 적어도 하나의 행렬 블록이 블록 대각 행렬을 포함하는 행렬의 역행렬을 상기 수신신호 심볼들의 채널 행렬에 적용할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신신호들 중 적어도 하나의 심볼이 하기 수학식,
Figure pat00001
(여기서, φ는 φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이 값, M은
Figure pat00002
을 만족하는 할당된 서브캐리어 수,
Figure pat00003
은 임의의 자연수, k는 정수)
에서 상기 M이 4의 배수를 만족하는 경우일 수 있다.
여기서, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환하는 단계는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 성상 회전 행렬이 추출되도록 치환하고, 상기 치환된 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼의 실수부 및 허수부 각각의 적어도 일부를 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼을 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하는 단계는, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하는 단계; 및 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결합하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하는 단계는, 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부 각각에 상기 성상 회전 행렬을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신한 수신신호들이 적어도 하나의 ð/2-BPSK 심볼을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템의 수신장치는, 복수의 안테나를 통해서 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호들을 수신하는 적어도 하나의 수신기; 상기 적어도 하나의 수신기와 기능적으로 결합된 적어도 하나의 처리부; 및 상기 처리부의 처리 결과를 저장하는 저장부;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상시 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하고, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK) 심볼 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼을 π/2 위상 천이된 펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, PAM) 심볼들로 변환하고, 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하고, 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 적어도 일부를 합성하여 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하고, 및 상기 변환된 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼을 포함하는 상기 추정된 데이터 심볼들을 상기 수신신호들의 데이터 심볼로 결정하도록 처리한다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 수신신호 심볼들을 벡터로서 정렬할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환함에 있어서, 상기 변환된 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들에 기반하여 상기 수신신호 심볼들을 새롭게 정렬할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 및 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 켤레값에 기반하여 상기 데이터 심볼들을 추정할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정함에 있어서, 지정된 조건에 기반하여 적어도 하나의 행렬 블록이 블록 대각 행렬을 포함하는 행렬의 역행렬을 상기 수신신호 심볼들의 채널 행렬에 적용할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신신호들 중 적어도 하나의 심볼이 하기 수학식,
Figure pat00004
(여기서, φ는 φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이 값, M은
Figure pat00005
을 만족하는 할당된 서브캐리어 수,
Figure pat00006
은 임의의 자연수, k는 정수)
에서 상기 M이 4의 배수를 만족하는 경우일 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환함에 있어서, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 성상 회전 행렬이 추출되도록 치환하고, 상기 치환된 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼의 실수부 및 허수부 각각의 적어도 일부를 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼을 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환함에 있어서, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하고, 및 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결합할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정함에 있어서, 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부 각각에 상기 성상 회전 행렬을 적용할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신한 수신신호들이 적어도 하나의 ð/2-BPSK 심볼을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 특정 parameter 조건을 만족하는 경우, 다중안테나로 수신된 신호가 적어도 한 개 이상의 ð/2-BPSK 심볼 또는 ð/2-PAM 심볼을 사용하는 DFT-spread OFDM 신호일 때 광의 선형 수신기를 매우 간단하게 구현할 수 있다.
본 발명에서는 특정 parameter 조건을 만족하는 경우, 비고유(improper) 심볼을 포함하는 신호의 특성 및 linear phase shift 특성을 반영 하여 기존의 다중 안테나를 위한 광의 선형 수신기의 구현 복잡도를 획기적으로 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 환경을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 전자장치의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전자장치의 송신기를 포함하는 통신부 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전자장치의 수신기를 포함하는 통신부 구성을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 송신장치로부터 송신된 신호의 수신 동작을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 신호를 정렬하는 동작을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 신호의 심볼을 변환하는 동작을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 심볼 벡터를 추정하는 동작을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 추정된 신호의 심볼을 변환하는 동작을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 기존의 광의 선형 수신기와 본 발명에서 제안하는 저복잡도 광의 선형 수신기의 처리를 비교하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치의 수신기 주요 구성을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 수신신호의 심볼을 추정하는 동작의 흐름을 도시한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략하였다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 발명되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 발명이 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 5G, NR(New Radio), LTE(Long Term Evolution) 시스템에 대한 규격에서 정의하는 용어와 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 5G 이후의 통신 시스템인 6G 또는 pre-6G 통신 시스템에 적용될 수 있음은 자명하다.
이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 설명에서 일부 통신 규격(예: 3rd Generation Partnership Project, 3GPP)에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이며, 다른 통신 시스템에서도 동일 또는 유사한 동작에 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 수신하는 신호를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 복수의 안테나를 통하여 무선 신호를 수신하고, 계산 복잡도가 현저하게 낮은 수신기를 이용하여 수신된 무선 신호를 처리함으로써 신호 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
이를 위한 일 실시 예로서, 수신기는 저복잡도 구현을 위한 광의 선형 minimum mean squared-error(MMSE) 추정기를 포함할 수 있고, 이에 대하여 도면을 참조하며 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 환경을 도시한다.
도 1을 참고하면, 무선 통신 환경(100)에서 무선 채널을 이용하는 노드의 일부로서 송신장치(110) 및 수신장치(120)를 도시한다. 일 실시 예에 따르면, 송신장치(110) 또는 수신장치(120)는 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호를 처리하도록 구성되는 장치일 수 있다.
송신장치(110)는 적어도 하나의 안테나와 송신기를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 송신장치(110)는 무선 채널을 통하여 수신장치(120)에 무선 신호를 송신할 수 있다.
수신장치(120)는 복수의 안테나와 수신기를 포함하여 구성될 수 있다. 하지만, 수신장치(120)는 수신기를 포함할 뿐만 아니라 송신기를 포함하는 장치일 수 있으며, 신호를 송신하는 송신장치로 동작할 수 있다. 다시 말해, 수신 장치(120)는 필요에 따라, 송신 장치에게 제어 정보(예: 채널 정보)를 전송할 수 있을 뿐만 아니라 데이터를 전송할 수도 있다.
마찬가지로 송신장치(110)는 수신기를 포함하여 구성될 수 있고 적어도 하나의 다른 송신장치로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 송신장치(110)가 수신기 및 복수의 안테나를 포함하여 구성되는 경우 본 발명의 수신장치(120)로 동작할 수 있음은 자명하다.
상술한 바에 따르면, 송신기를 포함하여 구성되는 송신장치(110)와 수신기를 포함하여 구성되는 수신장치(120)는 각각 수신기와 송신기를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 송신기 또는 수신기는 그 기능에 따라 명명된 구성이며 통신부로 표현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 송신장치(110) 또는 수신장치(120)는 주로 수행하는 역할의 기능에 따라서 명명할 뿐이며, 모두 전자장치로 지칭할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 전자장치는 단말(terminal), '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '사용자 장치(user device)', '기지국(base station)', '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)'를 포함하여 구성될 수 있고, 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어 중 적어도 하나를 포함하거나, 또는 적어도 하나로서 구성될 수 있다. 전자장치는 무선 통신 장치의 카테고리에 포함되는 장치들로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 하향링크 통신 시, 송신장치(110)는 기지국(base station), 수신장치(120)는 단말(terminal)일 수 있다. 다른 예로, 상향링크 통신 시, 송신장치(110)는 단말, 수신장치(120)는 기지국일 수 있다. 또한, D2D(device to device) 통신 시, 송신장치(110)는 단말, 수신장치(120)는 다른 단말일 수 있다. 여기서, D2D 통신은 사이드링크(sidelink) 통신으로 지칭될 수 있다. 또한, 송신장치(110)는 기지국, 수신장치(120)는 다른 기지국일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 송신장치(110)와 수신장치(120)는 백홀(backhaul)을 통해, 시그널링을 수행할 수 있다. 백홀은 무선 백홀(wireless backhaul)일 수 있다. 나열된 예시들 외, 송신장치(110) 및 수신장치(120)는 신호 송수신이 가능한 다양한 장치들일 수 있다.
기지국은, 단말에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국은, 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
단말은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국과 무선 채널(wireless channel)을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되거나 또는 휴대되지 아니할 수 있다. 단말은, 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 전자장치의 구성을 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 도 2에 예시된 전자장치(200)의 구성은 수신장치(120)의 구성으로서 이해될 수 있다. 도 2를 참조하면, 수신장치(120)은, 통신부(210), 처리부(220), 및 저장부 (230)을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하기 위한 동작들을 수행할 수 있다. 통신부(210)는 신호 수신 시, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환할 수 있고, 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시 예에 따르면 통신부(210)는 디코더(decoder), 복조기(demodulator), ADC(analog to digital convertor), 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 및 오실레이터(oscillator) 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신부(210)가 상술한 바와 같이 송신 기능을 포함하는 경우, 통신부(210)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열(bit sequence) 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어 정보 송신 시, 통신부(210)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 변조 심볼들을 생성할 수 있다. 또한, 또한, 통신부(210)은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시 예에 따르면 통신부(210)는 인코더(encoder), 변조기(modulator), DAC(digital to analog convertor), 및 송신 필터 등을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 복수의 안테나들을 포함하며, 복수의 안테나들 각각을 통해 복수의 스트림들을 수신할 수 있다. 또한, 통신부(210)는 복수의 RF 체인들을 포함할 수 있고, 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다.
빔포밍을 위해, 통신부(210)는 복수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절, 즉, 아날로그 빔포밍을 수행하거나, 또는 디지털 신호에 대한 빔포밍, 즉, 디지털 빔포밍을 수행할 수 있다.
또한, 통신부(210)는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부(210)은 서로 다른 복수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 복수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 무선 접속 기술들은 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy, BLE), Wi-Fi(Wireless Fidelity), WiGig(WiFi Gigabyte), 셀룰러 망(예: LTE, LTE-A, 5G(5th generation) 망) 등을 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5GHz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 30GHz, 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
통신부(210)은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부(210)는 송신기(transmitter), 수신기(receiver) 또는 송수신기(transceiver)로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부(210)에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
다양한 실시 예에 따르면, 통신부(210)는 채널 추정을 위한 신호를 수신할 수 있다. 또한, 통신부(210)은 후술하는 처리부(220)에서 생성하는 채널 정보(예: 채널 상태 정보(channel state information, CSI))를 다른 장치(예: 도 1의 송신 장치 110)에게 피드백할 수 있다. 또한, 통신부(210)은, 다른 장치에게 피드백한 채널 정보에 따라 생성된 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 통신부(210)을 통해, 수신장치(120)는 송신장치(110)와 수신 기법을 결정하기 위한 시그널링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 시그널링을 통해, 부호 변조(coded modulation) 방식에 대한 정보, 비트-심볼 매핑(bit-to-symbol mapping) 방식에 대한 정보, 채널에 대한 변화 정도를 나타내는 정보, MIMO 채널의 채널 상관(channel correlation)을 나타내는 정보 중 적어도 하나가 교환될 수 있다.
통신부(210)는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 동작을 수행함에 있어서, 적어도 일부의 동작이 이하 설명되는 처리부(220)에 의하여 제어될 수 있다. 이때, 처리부(220)는 적어도 일부가 통신부(210)에 포함되어 구성될 수도 있다.처리부(220)는 수신장치(120)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 처리부(220)는 통신부(210)을 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 처리부(220)는 적어도 하나의 송신장치로부터 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호를 처리하여 각각의 송신장치에 대하여 채널 정보(예: 채널 상태 정보(channel state information, CSI))를 생성하며, 생성된 채널 정보를 송신장치에 피드백할 수 있다.
또한, 처리부(220)는 저장부(230)에 데이터를 기록하고(write), 읽을 수 있다(read). 이를 위하여, 처리부(220)는 적어도 하나의 프로세서(processor) 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부로 구성될 수 있다. 또한, 통신부(210)의 일부 및 처리부(220)는 통신 프로세서(communication processor)로 지칭될 수 있다.
처리부(220)는, 통신부(210) 및 저장부(230)와 기능적으로 결합될(operably coupled with) 수 있다. 처리부(220)는, 통신부(210) 및 메모리(230)을 제어함으로써, 다양한 실시 예들에 따른 수신장치(120)의 동작들을 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 처리부(220)는 통신부(210)의 동작을 수행하거나 또는 통신부(210)가 동작하도록 제어할 수 있다. 이때, 처리부(220)는 통신부(220)와 독립적으로 구성될 수도 있지만, 상술한 바와 같이 통신부(210)에 포함되어 구성될 수 있다. 처리부(220)가 통신부(210)에 포함되어 구성되는 경우, 처리부(220)는 통신부(210) 외부에 추가적으로 구성될 수도 있다.
저장부(230)는 수신장치(120)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(230)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부(230)는 프로세서(220)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 메모리(230)은, 송신 장치 110에게 채널 정보를 피드백하기 위해, 프리코더들을 저장할 수 있다.
도 2의 전자장치(200)는 수신 장치(120)의 구성을 예로 설명하였지만 통신부(210)는 수신기뿐만 아니라 송신기를 포함하여 구성될 수 있다고 설명하였다. 이때, 수신장치(120)가 기지국의 구성인 경우, 백홀(backhaul) 망과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공하는 백홀 통신부가 더 포함될 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전자장치(200)의 통신부(210)가 송신기를 포함하여 구성되는 경우 송신장치(120)에도 적용될 수 있음은 자명하다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전자장치의 송신기를 포함하는 통신부 구성을 도시한다.
도 3을 참고하면, 전자장치(200)의 통신부는 적어도 하나의 송신기(301)를 포함하여 구성될 수 있다. 송신기(301)는 ð/2 위상 천이된 이진 위상 편이 변조(binary phase shift keying, BPSK)(이하, ð/2-BPSK), ð/2 위상 천이된 펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, PAM)(이하, ð/2-PAM), 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK) 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼을 생성하는 장치로 구성될 수 있다. 예를 들면, 송신장치(110) 또는 수신장치(120)의 통신부에 포함된 송신기 구성일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 송신기(301)는 DFT-spread OFDM 송신기 구조를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 송신기(301)는 직병렬(sirial/pallel, s/p) 변환부(310), 재1 변조부(320), 제2 변조부(330), 및 부호 생성부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
s/p 변환부(310)는 입력 받은 데이터를 병렬의 데이터 신호들로 변환한다. 이 경우 s/p 변환부(310)는 입력 받은 데이터를 데이터의 종류 및 공간 변조율 등에 따라서 정해진 알고리즘을 이용하여 분리할 수 있다.
제1 변조부(320)는 데이터 변조기로서 입력되는 병렬의 데이터 신호들을 변조하여 변조 심볼들을 생성하고, 제2 변조부(330)는 채널 변조기로서 변조 심볼에 대응하는 채널 심볼 함수를 선택하여 OFDM 심볼을 생성할 수 있다.
도 3에 따르면, 제1 변조부(320) 및 제2 변조부(330)는 각각 M-point DFT, N-point IDFT를 수행하는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정하지 않고, 다양한 방법에 따라 변조 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제1 변조부(320) 및 제2 변조부(330)를 통하여 ð/2-BPSK, ð/2-PAM, QPSK 또는 QAM 심볼을 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 송신기(301)는 제1 변조부(320) 및 제2 변조부(330)로 구성되는 변조부를 설명하고 있지만, 하나의 변조부 또는 셋 이상의 변조부를 포함하여 구성될 수 있다.
부호 생성부(340)는 OFDM 전송 방식의 서브캐리어 직교성을 유지하기 위한 순환부호(예: 주기적 전치 부호 (cyclic prefix, CP))를 생성 및 삽입하고 안테나를 통해서 신호를 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 송신장치(110)를 통해서 송신되는 신호는 주파수축 스펙트럼 성형(frequency domain spectrum shaping, FDSS)이 적용되어 있는 신호를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전자장치의 수신기를 포함하는 통신부 구성을 도시한다.
도 4를 참고하면, 적어도 하나의 송신장치(110)로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신장치(120)의 동작으로 설명할 수 있다. 이 때, 수신장치(120)의 통신부는 적어도 하나의 수신기(401)를 포함하여 구성될 수 있다. 수신기(401)는 복수의 안테나를 통해서 적어도 하나의 송신장치로부터 송신되는 신호를 수신한다. 이 때, 수신기(401)는 OFDM 심볼을 처리하는 수신기로서 구성될 수 있다. 예를 들면, 수신기(401)는 ð/2-BPSK, ð/2-PAM, 선형 위상 천이된(linear phase shifted) BPSK, linear phase shifted PAM, QPSK 또는 QAM 중 적어도 하나의 심볼을 처리하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 수신기(401)는 송신장치(110) 또는 수신장치(120)의 통신부에 포함된 수신기 구성일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 수신기(401)는 DFT-spread OFDM 수신기 구조를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 수신기(401)는 적어도 하나의 안테나(410), 전처리부(420), 정렬부(430), 분해부(440), 추정부(450), 및 결합부(460)를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나(410)는 적어도 하나의 송신장치(110)로부터 송신되는 신호를 수신할 수 있다. 이때, 안테나(410)는 수신장치(120)에 복수 개 포함될 수 있으며, 송신장치(110)로부터 송신된 신호를 수신장치(120)에 포함된 복수개의 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 통하여 수신할 수 있다.
전처리부(420)는 수신한 신호를 채널 추정이 가능하도록 처리하는 동작을 수행한다. 일 실시 예에 따르면, 전처리부(420)는 수신한 신호의 CP를 제거하는 부호 제거부(421), N-point DFT를 수행하는 변조부(423), 리소스 블록(resource block, RB)을 결정하는 선택부(425) 중 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 수신된 신호는 전처리부(420)를 통하여 심볼 추정에 사용하기 위한 벡터 성분으로 처리할 수 있다. 예를 들면, 전처리부(420)는 안테나를 통하여 수신된 수신신호들에 포함된 심볼을을 벡터 성분으로 출력할 수 있다
정렬부(430)는 수신신호의 심볼을 정렬할 수 있다. 이때, 정렬부(430)는 수신신호 심볼들의 벡터 성분을 나열(또는 포개다, stack)하여 정렬된 벡터를 생성하고, 분해부(440)는 정렬된 벡터 성분 각각에 대하여 특정 심볼로 변환시키기 위한 decomposition을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분해부(440)는 QPSK 또는 QAM 심볼에 대해 ð/2-PAM decomposition을 수행하여 BPSK 또는 PAM 심볼로 변환할 수 있다.
추정부(450)는 변환된 심볼들을 포함하는 정렬된 심볼들에 대하여 심볼 추정을 수행한다. 이 때, 추정부(450)는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제안하는 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기에 기반하여 BPSK 또는 PAM 심볼을 추정할 수 있다. 이때, 추정부(450)에는 정렬된 심볼들 및 이의 켤레값이 입력될 수 있으며, 이를 위하여 켤레연산부(470)가 포함될 수 있다.
결합부(450)는 추정된 BPSK 또는 PAM 심볼로부터 QPSK or QAM 심볼을 합성함으로써 수신신호의 심볼 벡터를 추정할 수 있다.
수신장치(120)는 상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기를 적용함으로써 계산 복잡도가 현저하게 감소되며, 따라서 신속하게 신호의 데이터 심볼 추정을 수행할 수 있다. 이하, 도면 및 수학식을 통하여 수신장치(120)의 신호 수신을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 송신장치로부터 송신된 신호의 수신 동작을 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 수신장치(120)가 수신하는 신호는 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00007
여기서, Y는 수신장치(120)가 수신하는 신호, X는 송신장치(110)가 송신하는 신호를 나타낸다. 여기서, 송신장치(110)는 peak-to-average power ratio(PAPR)을 감소시키기 위하여, 상술한 바와 같이 신호에 FDSS를 적용하여 신호 X를 송신할 수 있다.
H는 송신장치(110)와 수신장치(120) 사이의 채널을 나타낸다. Z는 채널 사이의 잡음(noise)을 나타낸다. 송신 장치 110의 안테나가
Figure pat00008
개이고, 수신 장치 120의 안테나가
Figure pat00009
개인 경우, X는
Figure pat00010
x 1 크기의 벡터이고, Y 및 Z는
Figure pat00011
x 1 크기의 벡터이고, H는
Figure pat00012
x
Figure pat00013
크기의 행렬일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기 및 이를 포함하는 저복잡도 광의 선형 수신기는 신호 X를 보다 효과적으로 추정하기 위한 것으로서 제안될 수 있다.
일반적으로, 광의 선형 수신기는 송신장치(110)가 송신하는 신호를 추정하기 위하여, 수신신호의 채널 행렬 H에 적용하기 위한 2MNr Х 2MNr 행렬의 역행렬을 계산하므로 매우 복잡하다. 또한, 도 11에서 확인 할 수 있듯이 역행렬을 계산하기 위한 곱셈 수에서도 매우 큰 차이를 보인다.
반면, 본 발명에서 제안하는 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기는 수신신호의 채널 행렬 H에 적용하기 위하여
Figure pat00014
크기의 행렬의
Figure pat00015
번 역행렬 계산을 수행하도록 제공되어 채널 행렬 H의 역행렬 계산 복잡도가 매우 낮아질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기를 적용하기 위하여 [수학식 2]의 k가 정수인 조건을 만족할 필요가 있다.
Figure pat00016
여기서, φ는 φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이 값, 예를 들어
Figure pat00017
-BPSK의 경우 φ=ð/2이고, M은
Figure pat00018
(
Figure pat00019
은 임의의 자연수)을 만족하는 할당된 서브캐리어(sub-carrier) 수이다. 여기서, φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이는 선형 위상 천이(linear phase shift)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 5G에서 고려하는 ð/2-BPSK의 경우 성상 회전각 φ=ð/2이다. 이를 적용하면, k가 정수인 조건을 만족하기 위한 M은 4의 배수 인 경우이며, 성상 회전각 φ=ð/2일 때 할당 가능한 서브캐리어 개수가 12의 배수인 경우를 포함하므로 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기를 적용하기 위한 조건을 만족할 수 있다.
이를 위하여, 수신장치(120)는 수신하는 신호들이 다양한 변조 기법(modulation scheme)들 중 적어도 하나의 지정된 변조 기법에 기반하여 변조되었는지 심볼들의 변조 방식을 확인할 수 있다.
예를 들면, 수신장치(120)가 기지국인 경우, 수신장치(120)는 송신장치(110)으로부터 수신하는 파일럿 신호에 기반하여 수신신호에 포함된 심볼이 ð/2-BPSK, ð/2-PAM, QPSK 또는 QAM 심볼인지를 확인할 수 있다. 반면, 수신장치(120)가 단말인 경우, 수신장치(120)는 송신장치(110)로부터 수신하는 신호의 제어정보에 기반하여 수신신호에 포함된 심볼이 ð/2-BPSK, ð/2-PAM, QPSK 또는 QAM 심볼인지를 확인할 수 있다.
즉, 본 발명에서 송신장치(110) 및 수신장치(120) 사이에 송수신되는 신호가ð/2-BPSK, ð/2-PAM, QPSK 또는 QAM 심볼을 사용되는 경우에 계산 복잡도가 현저하게 감소하는 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기를 포함하는 수신기(이하, 저복잡도 광의 선형 수신기)를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이 복수개의 안테나들(511, 513, ??, 515) 각각을 통해서 수신된 신호가 전처리부(420)를 통해 처리된 결과를 심볼 단위로서 살펴보면 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00020
Figure pat00021
는 수신장치(120)의 i번째 수신 안테나를 통해 수신된 신호가 전처리부(420)를 통해서 처리된 후의 심볼 벡터이다. 일 실시 예에 따르면, 수신된 신호에 포함된 심볼들에 대하여 CP 제거, N-point DFT, 및 RB selection의 동작이 수행된 이후의 수신신호 심볼을 벡터로 표현한 것일 수 있다.
Figure pat00022
는 k번 송신 안테나에서 MХ1 데이터의 심볼 벡터이다. 여기서, k번 송신 안테나는 k번 송신장치의 안테나일 수 있고, 또는 하나의 송신장치에서 k번 안테나일 수 있으며, 또는 복수의 안테나들에 대하여 임의로 구분된 번호일 수 있다.
Figure pat00023
는 k번 송신 안테나와 i번 수신 안테나 간의 MХM 채널 행렬이다.
Figure pat00024
는 i번 수신 안테나에서의 잡음 벡터이다.
수신장치(120)는 선택부(425)를 통하여 결정된 심볼 벡터
Figure pat00025
들에 기반하여 심볼 추정을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 수신장치(120)는 결정된 심볼 벡터들을 정렬할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 신호를 정렬하는 동작을 나타낸다.
도 6을 참고하면, 수신장치(120)는 전처리된 심볼 벡터를 정렬부(430)를 통하여 정렬할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 정렬부(430)는 입력되는 신호들(
Figure pat00026
,
Figure pat00027
, ??,
Figure pat00028
)을 하나의 긴 벡터로(횡방향 또는 열방향으로) 쌓을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 정렬부(430)는 입력되는 수신신호의 심볼 벡터를 순차적으로 나열하여 정렬된 벡터를 생성하거나, 또는 심볼의 변조 방식에 따라 구분하여 정렬된 벡터를 생성할 수 있다. 또는, 정렬부(430)는 신호를 수신하는 수신 안테나 또는 수신신호로부터 확인되는 신호의 송신 안테나에 따라 구분하여 수신신호의 심볼을 정렬할 수 있다. 여기서 정렬된 벡터를 생성하는 것은 벡터로서 각 신호를 저장부(230)에 저장하는 것일 수 있다. 정렬된 수신신호의 심볼들은 이후의 동작들에서 벡터 행렬 연산을 통하여 처리될 수 있다.
정렬된 벡터 r은 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00029
여기서,
Figure pat00030
는
Figure pat00031
을 만족하는 송신기 안테나 성분 수이고,
Figure pat00032
은
Figure pat00033
을 만족하는 수신기 안테나 성분 수이며, K는
Figure pat00034
를 만족하는 ð/2-BPSK 심볼 벡터 수이고, 비고유(improper) 심볼인 경우
Figure pat00035
, 고유(proper) 심볼인 경우
Figure pat00036
이다. 여기서, 비고유 심볼은 ð/2-BPSK, ð/2-PAM 등과 같이 ð/2 phase shift 된 신호를 포함하도록 정의될 수 있고, 고유 심볼은 QPSK 또는 QAM을 포함하도록 정의될 수 있다.
[수학식 4]의 채널 행렬 H는 [수학식 5]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00037
여기서, 채널 행렬 H 각각 블록 요소(block component)는 MХM 대각행렬이고,
Figure pat00038
는 j번 송신 안테나에서 i번 수신 안테나 간의 MХM 채널 대각 행렬이다.
[수학식 4]의
Figure pat00039
은 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00040
Figure pat00041
은 MХM DFT 행렬이고,
Figure pat00042
은 MХM 단위 행렬이며,
Figure pat00043
는 MХM all zero 행렬이다.
[수학식 4]의 성상 회전 행렬
Figure pat00044
은 [수학식 7]과 같다.
Figure pat00045
[수학식 7]에 따르면, 성상 회전 행렬 R은 1, j, -1, -j, 1, ?? 의 패턴을 가지는 M x M 대각 행렬로 구성될 수 있다.
이때, 채널 행렬 H는 송신기의 FDSS의 효과를 포함할 수 있다. 편의상 첫 K개의 심볼 벡터들이 비고유 심볼이며, 나머지
Figure pat00046
개가 QPSK 또는 QAM 심볼이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 심볼 추정은 수신된 신호가 [수학식 1]을 만족하는 경우의 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기를 포함하며, 따라서 수신된 신호의 심볼 변환을 처리하는 동작이 수행될 수 있다.
수신장치(120)는 QPSK 또는 QAM 심볼인 심볼 벡터들을 변환할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 신호의 심볼을 변환하는 동작을 나타낸다.
도 7을 참고하면, 수신장치(120)는 정렬된 심볼 벡터들 r 중 특정 심볼의 벡터들에 대하여 심볼 변환을 수행할 수 있다.
수신장치(120)의 분해부(440)는 QPSK 또는 QAM 심볼들을 BPSK 또는 PAM 심볼로 변환(711)할 수 있다. 심볼들의 성분 변환은 ð/2-PAM 분해(decomposition)을 통하여 수행될 수 있고, 일 실시 예에 따르면 i번째 QPSK 또는 QAM 심볼에 대해 수행되는 심볼 변환은 [수학식 8]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00047
일 실시 예에 따르면, [수학식 8]에 기반하여 수행되는 분해부(440)의 ð/2-PAM 분해는 정렬된 벡터 r 의 QPSK 또는 QAM 심볼 벡터에 대해 각각 실수부와 허수부로 분해하는 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분해부(440)는 i번째 안테나를 통해서 수신된 신호의 심볼 벡터들 중 QPSK 또는 QAM 심볼 벡터에서 실수부와 허수부 적어도 일부를 조합 및/또는 재배치 함으로써 특정 패턴을 가지도록 정렬할 수 있다.
예를 들어 [수학식 4] 및 [수학식 8]을 참고하면, 분해부(440)는 정렬된 수신신호 심볼들 중 QPSK 또는 QAM 심볼들인 di의 실수부 및 허수부 각각을 성상 회전 행렬 R 성분을 추출 및 치환 가능한 상태로 처리하였으며, 실수부와 허수부 각각의
Figure pat00048
,
Figure pat00049
를 포함하는 심볼을 ð/2-PAM 심볼로서 처리할 수 있다.
[수학식 8]을 참고하면, QPSK 또는 QAM 심볼들인 di의 실수부 및 허수부 각각이 성상 회전 행렬 R의 패턴 1, j, -1, -j, 1, ??이 추출되도록 정리된 것을 확인할 수 있다.
즉, 분해부(440)는 ð/2-PAM 분해를 통하여 하나의 고유 심볼을 두개의 비고유 심볼로 분해할 수 있다. 분해부(440)는 정렬된 QPSK 또는 QAM의 심볼들 실수부와 허수부 각각을 성상 회전 행렬 R 성분으로 치환하고, 치환된 실수부와 허수부를 2개의 ð/2-PAM 심볼로서 분해하여 심볼 변환을 수행할 수 있다.
분해부(440)는 변환된 ð/2-PAM 심볼 벡터를 다시 정렬하여 기존의 수신한 ð/2-PAM, ð/2-BPSK, BPSK, PAM, linear phase shifted BPSK, 또는 linear phase shifted PAM 심볼과 변환된 ð/2-PAM 심볼로만 구성된 새롭게 정렬된 벡터
Figure pat00050
를 생성한다.
상술한 바에 따르면, QPSK 또는 QAM 심볼에 대하여 ð/2-PAM 심볼로 변환하는 것을 개시하고 있지만 이에 한정하지 않고, 상술한 분해부(440)의 동작과 동일 또는 유사한 동작을 통해서 ð/2-BPSK 심볼로 변환할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, ð/2-PAM 분해 후 새롭게 정렬된 벡터
Figure pat00051
은 [수학식 9]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00052
이때, ð/2-PAM 심볼을 처리하기 위한 새로운 채널 행렬
Figure pat00053
, 그리고 linear phase shift 된(즉, [수학식 7]의 성상 회전 행렬 R이 반영된) 행렬
Figure pat00054
는 각각 [수학식 10], [수학식 11]과 같다.
Figure pat00055
여기서,
Figure pat00056
는
Figure pat00057
및
Figure pat00058
를 만족하고,
Figure pat00059
는
Figure pat00060
및
Figure pat00061
을 만족하고,
Figure pat00062
는
Figure pat00063
및
Figure pat00064
을 만족한다.
Figure pat00065
여기서,
Figure pat00066
은 MХM DFT 행렬이고, R은 성상 회전 행렬이며,
Figure pat00067
는 MХM all zero 행렬이다. 일 실시 예에 따르면, 행렬 P는 새롭게 정렬된 벡터
Figure pat00068
의 심볼들을
Figure pat00069
Figure pat00070
및
Figure pat00071
의 성분들로 구성하기 위한 치환 행렬일 수 있다. [수학식 11]을 참고하면, 행렬 P는 성상 회전 행렬이 블록 대각 행렬로 구성될 수 있다.
본원발명의 일 실시 예에 따르면, 수신신호의 비고유 심볼들과, 비고유 심볼들로 변환된 심볼들은 그 성분에 블록 대각 행렬을 포함할 수 있다. 수신장치(120)는 새롭게 정렬된 심볼 벡터
Figure pat00072
이 블록 대각 행렬을 포함하는 특징에 기반하여 BPSK 또는 PAM 심볼을 추정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 심볼벡터를 추정하는 동작을 나타낸다.
도 8을 참고하면, 추정부(450)는 새롭게 정렬된 벡터
Figure pat00073
로부터 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00074
를 이용하여 추정된 BPSK 또는 PAM 심볼 벡터
Figure pat00075
을 생성(811)한다.
이때, 저복잡도 광의 선형 MMISE 추정기
Figure pat00076
는 새롭게 정렬된 벡터
Figure pat00077
및 이의 켤레값
Figure pat00078
이 입력되며, 추정된 BPSK 또는 PAM 심볼 벡터
Figure pat00079
는 [수학식 12]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00080
저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00081
를 결정하기 위하여 [수학식 9]에 기반하는 치환식이 적용되며, 치환된 행렬
Figure pat00082
는 [수학식 13]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00083
따라서, [수학식 9]를 [수학식 13]의 새로운 채널행렬
Figure pat00084
와 linear phase shift가 반영된 행렬
Figure pat00085
를 치환하여 아래 [수학식 14]과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00086
[수학식 14]로부터 본 발명에서 제안하는 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00087
는 [수학식 15]의 연산을 수행하도록 결정될 수 있다.
Figure pat00088
여기서,
Figure pat00089
는 MХM IDFT 행렬이고,
Figure pat00090
는 [수학식 6]과 동일 또는 유사한 방식을 통하여 결정될 수 있다. 본원발명의 일 실시 예에 따르면, 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00091
를 구성하는 역행렬은 적어도 하나의 블록에 대각 행렬을 포함할 수 있다. [수학식 15]를 참고하면, 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00092
을 구성하는 역행렬은 diag{}에 기반하여 각각의 블록이 대각 행렬로 구성됨을 확인할 수 있다. 여기서,
Figure pat00093
성분은 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00094
에 입력되는 심볼들에서 잡음 성분 z에 기반하여 결정될 수 있다.
즉, 추정부(450)의 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00095
는 블록 대각 행렬로 구성된 치환 행렬 P와 새로운 채널 행렬
Figure pat00096
에 대한 행렬
Figure pat00097
에 적용하기 위한 역행렬을 포함할 수 있다. 따라서, [수학식 9], [수학식 13] 및 [수학식 14]에 따른 수신신호 심볼과, [수학식 15]에 따른 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00098
에 기반하여, 추정부(450)는, 추정된 심볼들
Figure pat00099
,
Figure pat00100
및
Figure pat00101
를 출력할 수 있다.
여기서, [수학식 15]의 역행렬에 포함되는
Figure pat00102
벡터와
Figure pat00103
벡터는 각각 [수학식 16] 및 [수학식 17]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00104
이때
Figure pat00105
과
Figure pat00106
는 다음과 같다.
Figure pat00107
Figure pat00108
여기서,
Figure pat00109
은 MХM 단위 행렬이고,
Figure pat00110
는 행렬 A의 행들을 k만큼 downshift를 수행한다. 여기서,
Figure pat00111
은
Figure pat00112
에서 [수학식 2]의 할당된 서브캐리어 수가 4의 배수를 만족하는 경우의 φ 값, 예를 들면, BPSK 심볼의 성상 회전각인 ð/2를 φ에 적용함으로써 [수학식 16]과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00113
이때
Figure pat00114
와
Figure pat00115
는 다음과 같다
Figure pat00116
Figure pat00117
여기서,
Figure pat00118
은 MХM 단위 행렬이고, circshift(A,k) 행렬은 A의 행들을 k만큼 downshift를 수행하며, flipud(
Figure pat00119
)는
Figure pat00120
을 반전하는 함수를 나타낼 수 있다. 여기서,
Figure pat00121
는
Figure pat00122
에서 [수학식 2]의 할당된 서브캐리어 수가 4의 배수를 만족하는 경우의 φ 값, 예를 들면, BPSK 심볼의 성상 회전각인 ð/2를 φ에 적용함으로써 [수학식 17]과 같이 정의될 수 있다.
앞서 언급한 것처럼 기존의 광의 선형 MMSE 추정기는
Figure pat00123
크기의 역행렬을 계산해야 한다. 반면, [수학싣 15]에 기반하여 제안하는 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기의 역행렬은 수신되는 신호의 할당된 서브캐리어 수가 4의 배수를 만족하는 경우 각각의 행렬 블록들이 블록 대각 행렬(block matrix with diagonal matrix)을 포함하도록 구성될 수 있다.
즉, 광의 선형 MMSE 추정기의 심볼 추정은 기존의
Figure pat00124
크기의 채널행렬 H에 대한 역행렬 계산이 아닌 MХM 크기의 행렬의
Figure pat00125
번 역행렬을 계산하면 되므로 역행렬 계산 복잡도가 매우 낮아질 수 있다.
저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기의 행렬식은 수신되는 신호의 할당된 서브캐리어 수가 4의 배수를 만족하는 경우 즉, 채널 환경에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들면, 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기의 역행렬 연산에 포함되는 블록 대각 행렬은 수신장치(120)의 복수의 안테나를 통하여 수신되는 신호들 중 ð/2-BPSK, QPSK 및 QAM의 개수에 따라서 결정될 수 있다.
이때, 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00126
은 채널 환경이 변경될 때마다, 또는 지정된 주기에 따라서 새롭게 결정될 수 있다. 또는, 처리부(220)의 선택에 따라서 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00127
가 결정될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 추정된 수신신호의 심볼을 변환하는 동작을 나타낸다.
도 9를 참고하면, 수신장치(120)는 추정된 BPSK 또는 PAM 심볼 벡터
Figure pat00128
중 특정 심볼의 벡터들에 대하여 심볼 변환을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 결합부(460)는 QPSK 또는 QAM 심볼 합성부로서, 추정된 심볼들 중 분해부(440)에서 ð/2-PAM decomposition된 것으로 확인되는 ð/2-BPSK 또는 ð/2-PAM 심볼들, 즉
Figure pat00129
및
Figure pat00130
을 다시 QPSK 또는 QAM으로 합성(911)한다.
ð/2-BPSK 또는 ð/2-PAM 심볼들 즉
Figure pat00131
및
Figure pat00132
로부터 QPSK 또는 QAM 심볼로 합성된 벡터
Figure pat00133
은 [수학식 18]와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00134
[수학식 8] 및 분해부(440)의 동작을 함께 참고하면, 결합부(460)는 추정된 심볼들 중 QPSK 또는 QAM 심볼 벡터로부터 ð/2-PAM 심볼 벡터로 분해된 실수부, 허수부를 결정하고, 실수부와 허수부를 합성하여 QPSK 또는 QAM 심볼로 변환하는 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 결합부(460)는 추정된 심볼 벡터들 중 ð/2-BPSK 또는 ð/2-PAM 심볼에 대하여 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 분해된 실수부 또는 분해된 허수부를 확인할 수 있다. 이 때, 결합부(460)는 추정된 ð/2-BPSK 또는 ð/2-PAM 심볼에 성상 회전 행렬 R을 적용하고, 서로 대응되는 실수부 및 허수부를 합성하여 추정된 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼로 변환할 수 있다.
즉, QPSK 또는 QAM 심볼로 합성된 벡터
Figure pat00135
은 [수학식 12]를 통하여 추정된 ð/2-PAM 심볼 벡터
Figure pat00136
및
Figure pat00137
을 이용하여 계산될 수 있고, 일 실시 예에 따르면, [수학식 18]에 따른 심볼 변환은 [수학식 8]의 심볼 변환을 역순으로 처리한 것일 수 있다. 예를 들면, [수학식 18]의
Figure pat00138
,
Figure pat00139
및
Figure pat00140
각각은 [수학식 8]의 di.
Figure pat00141
및
Figure pat00142
의 위치에 치환될 수 있다. 결합부(460)는 치환된 [수학식 8]을 역순으로 처리하여
Figure pat00143
를 계산할 수 있다. 최종적으로 추정된 심볼 벡터
Figure pat00144
는 [수학식 19]과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00145
즉, 추정된 심볼 벡터
Figure pat00146
는 추정된 수신신호 심볼들이 정렬된 벡터로서 표현될 수 있다.
수신장치(120)는 상술한 바에 따라 데이터 심볼을 추정함으로써 연산 속도가 현저하게 향상되며, 따라서 수신하는 신호의 처리 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 기존의 광의 선형 수신기와 본 발명에서 제안하는 저복잡도 광의 선형 수신기의 처리를 비교하는 도면이다.
도 10에 따르면, 그래프는 수신장치(120)의 안테나 수(x축) 대비 광의 선형 수신기의 역행렬 계산을 위한 곱셈수 복잡도(y축)를 나타내며, 본 발명에서 제안된 저복잡도 광의 선형 수신기(2)를 통한 신호의 심볼 추정 시 계산 복잡도가 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치의 수신기 주요 구성을 나타내는 도면이다.
수신장치(120)의 수신기는 저복잡도 선형 광의 MMSE 추정기를 포함하는 저복잡도 선형 광의 수신기(1100)로 표현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 수신기(1100)는 안테나를 통하여 수신된 신호를 나열하여(또는 쌓아) 정렬된 벡터를 생성하는 정렬부(430), 신호가 정렬된 벡터의 QPSK 또는 QAM 심볼에 대해 ð/2-PAM decomposition을 수행하여 BPSK 또는 PAM 심볼 벡터로 변환하는 분해부(440), 본 발명을 통하여 제안되는 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기를 이용하여 수신신호의 심볼을 추정하는 추정부(450), 및 ð/2-PAM decomposition된 수신신호 심볼이 추정부(450)에서 추정된 결과인 ð/2-BPSK 또는 ð/2-PAM 심볼을 다시 QPSK 또는 QAM으로 합성하는 결합부(460)를 포함할 수 있다.
또한, 통신부(210)는 추정부(450)의 입력에 있어서 심볼 벡터의 켤레값을 생성하기 위한 켤레연산부(470)을 더 포함할 수 있다. 더하여, 통신부(210)는 수신한 신호의 CP를 제거하는 부호 제거부(421), CP가 제거된 신호에 IDFT를 수행하는 변조부(423), 및 리소스 블록(resource block, RB)을 결정하는 선택부(425) 중 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 전처리부(420)를 더 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신장치에서 수신신호의 심볼을 추정하는 동작의 흐름을 도시한다.
단계 1201에 따르면, 수신장치(120)는 복수의 안테나를 통해서 OFDM 신호를 수신한다. 이 때, 수신장치(120)는 복수의 OFDM 송신장치로부터 송신되는 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 수신장치(120)이 복수의 안테나를 통해서 수신하는 신호는 ð/2-BPSK, ð/2-PAM, QPSK 또는 QAM 심볼을 사용하는 신호를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, ð/2-BPSK 심볼 및 ð/2-PAM 심볼 중 적어도 하나의 심볼, 그리고 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼 중 적어도 하나의 심볼이 혼재되어 송수신되는 무선통신 환경에서 신호를 수신하는 수신장치(120)가 가정될 수 있다.
또한, 수신장치(110)가 수신하는 신호는 송신장치(110)로부터 FDSS의 효과가 적용된 신호일 수 있다.
단계 1203에 따르면, 수신장치(120)는 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬한다. 수신장치(120)는 수신신호 심볼들을 벡터로서 쌓거나 나열할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 수신장치(120)는 전처리된 심볼 벡터
Figure pat00147
들을 벡터 r로 정렬할 수 있다.
단계 1205에 따르면, 수신장치(120)는 정렬된 수신신호 심볼을 변환한다. 일 실시 예에 따르면, 수신장치(120)는 정렬된 수신신호의 심볼 벡터 r에 포함된 QPSK 또는 QAM 심볼들에 대하여 심볼 변환을 수행할 수 있다. 수신장치(120)는 고유 심볼인 QPSK 또는 QAM 심볼들을 비고유 심볼인 ð/2-PAM 또는 ð/2-BPSK 심볼로서 변환하기 위한 ð/2-PAM 분해를 수행할 수 있다. 예를 들면, 수신장치(120)는 정렬된 QPSK 또는 QAM 심볼들 중 i번째 안테나에서 수신된 수신신호 심볼 di의 실수부 및 허수부 각각으로부터 성상 회전 행렬 R 성분을 추출 및 치환할 수 있다. 수신장치(120)는 치환된 실수부 및 허수부 각각을 2개의 ð/2-PAM 또는 ð/2-BPSK 심볼로서 출력할 수 있다.
수신장치(120)는 심볼 변환된 벡터들 포함하는 기 정렬된 수신신호 심볼들을 이용하여 새롭게 정렬된 수신신호의 심볼 벡터
Figure pat00148
를 생성할 수 있다.
단계 1207에 따르면, 수신장치(120)는 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼을 추정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 수신장치(120)는 새롭게 정렬된 벡터
Figure pat00149
를 본 발명에서 제안하는 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00150
에 적용하여 ð/2-PAM 또는 ð/2-BPSK 심볼 벡터를
Figure pat00151
를 추정할 수 있다.
저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00152
는 수신신호가 상술한 바와 같이 지정된 조건을 만족하는 경우 각 행렬 블록이 블록 대각 행렬로 구성되는 역행렬을 포함하여 구성되며, 상술한 바와 같이 수신신호의 ð/2-BPSK 심볼, ð/2-PAM 분해된 QPSK 심볼 및 QAM 심볼에 대하여 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기를 적용하여 데이터 심볼을 추정할 수 있다.
수신장치(120)는 변환된 수신신호의 심볼 벡터
Figure pat00153
의 데이터를 추정할 수 있다. 이때, 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00154
의 각 행렬 블록이 블록 대각 행렬로 구성되는 역행렬은 상술한 바와 같이
Figure pat00155
의 채널 행렬에 적용되며, 보다 상세하게는 [수학식 13] 및 [수학식 14]를 참고하여 블록 대각 행렬로 구성된 치환 행렬 P와 채널 행렬
Figure pat00156
에 대한 행렬
Figure pat00157
에 적용될 수 있다.
여기서, 지정된 조건은 수신신호가 [수학식 2]의 할당된 서브캐리어 수가 4의 배수를 만족하는 경우의 φ 값으로서, 5G의 경우 φ=ð/2일 때 할당 가능한 서브캐리어 수가 12의 배수임으로 저복잡도 광의 선형 MMSE 추정기
Figure pat00158
를 적용하기 위한 조건을 만족할 수 있다. 즉, 5G의 무선통신 환경과 같이 ð/2-BPSK 심볼이 포함된 신호를 수신하는 경우 상술한 바와 같이 각 행렬 블록이 블록 대각 행렬로 구성되는 역행렬이 포함된 저복잡도 광의 선형 추정기
Figure pat00159
가 제공될 수 있다.
단계 1209에 따르면, 수신장치(120)는 추정된 심볼들 중 기 변환된 심볼들 적어도 일부를 ð/2-PAM 심볼 또는 ð/2-BPSK 심볼로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 수신장치(120)는 추정된 BPSK 또는 PAM 심볼 벡터
Figure pat00160
중 ð/2-PAM 분해에 기반하여 변환된 이력이 있는 심볼들을 다시 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼로 합성함으로써 수신신호에 대하여 추정된 벡터
Figure pat00161
을 결정할 수 있다.
예를 들면, 수신장치(120)는 1205 단계에서 ð/2-PAM 분해를 통하여 실수부 및 허수부 성분이 각각 ð/2-PAM 심볼로서 분해된 것에 기반하여 변환된 심볼들의 실수부 및 허수부를 다시 합성하여 QPSK 또는 QAM 심볼로 변환하는 동작을 수행할 수 있다.
단계 1211에 따르면, 수신장치(120)는 상술한 바와 같이 심볼 합성이 수행된 심볼들을 포함하는 추정된 수신신호 심볼 벡터
Figure pat00162
를 수신신호들의 데이터 심볼로 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예들을 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템의 수신장치 방법은, 복수의 안테나를 통해서 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호들을 수신하는 단계; 상기 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하는 단계; 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK) 심볼 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼을 π/2 위상 천이된 펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, PAM) 심볼들로 변환하는 단계; 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계; 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 적어도 일부를 합성하여 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼을 포함하는 상기 추정된 데이터 심볼들을 상기 수신신호들의 데이터 심볼로 결정하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 상시 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하는 단계는, 상기 수신신호 심볼들을 벡터로서 정렬할 수 있다.
여기서, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환하는 단계는, 상기 변환된 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들에 기반하여 상기 수신신호 심볼들을 새롭게 정렬하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 및 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 켤레값에 기반하여 상기 데이터 심볼들을 추정할 수 있다.
여기서, 상기 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계는, 지정된 조건에 기반하여 적어도 하나의 행렬 블록이 블록 대각 행렬을 포함하는 행렬의 역행렬을 상기 수신신호 심볼들의 채널 행렬에 적용할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신신호들 중 적어도 하나의 심볼이 하기 수학식,
Figure pat00163
(여기서, φ는 φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이 값, M은
Figure pat00164
을 만족하는 할당된 서브캐리어 수,
Figure pat00165
은 임의의 자연수, k는 정수)
에서 상기 M이 4의 배수를 만족하는 경우일 수 있다.
여기서, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환하는 단계는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 성상 회전 행렬이 추출되도록 치환하고, 상기 치환된 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼의 실수부 및 허수부 각각의 적어도 일부를 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼을 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하는 단계는, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하는 단계; 및 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결합하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하는 단계는, 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부 각각에 상기 성상 회전 행렬을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신한 수신신호들이 적어도 하나의 ð/2-BPSK 심볼을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템의 수신장치는, 복수의 안테나를 통해서 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호들을 수신하는 적어도 하나의 수신기; 상기 적어도 하나의 수신기와 기능적으로 결합된 적어도 하나의 처리부; 및 상기 처리부의 처리 결과를 저장하는 저장부;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상시 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하고, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK) 심볼 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼을 π/2 위상 천이된 펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, PAM) 심볼들로 변환하고, 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하고, 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 적어도 일부를 합성하여 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하고, 및 상기 변환된 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼을 포함하는 상기 추정된 데이터 심볼들을 상기 수신신호들의 데이터 심볼로 결정하도록 처리한다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 수신신호 심볼들을 벡터로서 정렬할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환함에 있어서, 상기 변환된 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들에 기반하여 상기 수신신호 심볼들을 새롭게 정렬할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 및 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 켤레값에 기반하여 상기 데이터 심볼들을 추정할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정함에 있어서, 지정된 조건에 기반하여 적어도 하나의 행렬 블록이 블록 대각 행렬을 포함하는 행렬의 역행렬을 상기 수신신호 심볼들의 채널 행렬에 적용할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신신호들 중 적어도 하나의 심볼이 하기 수학식,
Figure pat00166
(여기서, φ는 φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이 값, M은
Figure pat00167
을 만족하는 할당된 서브캐리어 수,
Figure pat00168
은 임의의 자연수, k는 정수)
에서 상기 M이 4의 배수를 만족하는 경우일 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환함에 있어서, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 성상 회전 행렬이 추출되도록 치환하고, 상기 치환된 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼의 실수부 및 허수부 각각의 적어도 일부를 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼을 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환함에 있어서, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하고, 및 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결합할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 처리부는, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정함에 있어서, 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부 각각에 상기 성상 회전 행렬을 적용할 수 있다.
여기서, 상기 지정된 조건은, 상기 수신한 수신신호들이 적어도 하나의 ð/2-BPSK 심볼을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 3GPP가 규격을 정한 통신 규격을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
100: 무선 통신 환경 110: 송신장치
120: 수신장치 210: 통신부
220: 처리부 230: 저장부
401: 수신기 410: 안테나
420: 전처리부 430: 정렬부
440: 분해부 450: 추정부
460: 결합부

Claims (20)

  1. 무선통신 시스템의 수신장치 방법에 있어서,
    복수의 안테나를 통해서 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호들을 수신하는 단계;
    상기 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하는 단계;
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK) 심볼 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼을 π/2 위상 천이된 펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, PAM) 심볼들로 변환하는 단계;
    상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계;
    상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 적어도 일부를 합성하여 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼을 포함하는 상기 추정된 데이터 심볼들을 상기 수신신호들의 데이터 심볼로 결정하는 단계;를 포함하는, 수신장치 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하는 단계는,
    상기 수신신호 심볼들을 벡터로서 정렬하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환하는 단계는,
    상기 변환된 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들에 기반하여 상기 수신신호 심볼들을 새롭게 정렬하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계는,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 및 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 켤레값에 기반하여 상기 데이터 심볼들을 추정하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하는 단계는,
    지정된 조건에 기반하여 적어도 하나의 행렬 블록이 블록 대각 행렬을 포함하는 행렬의 역행렬을 상기 수신신호 심볼들의 채널 행렬에 적용하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 지정된 조건은, 상기 수신신호들 중 적어도 하나의 심볼이 하기 수학식,
    Figure pat00169

    (여기서, φ는 φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이 값, M은
    Figure pat00170
    을 만족하는 할당된 서브캐리어 수,
    Figure pat00171
    은 임의의 자연수, k는 정수)
    에서 상기 M이 4의 배수를 만족하는 경우인 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환하는 단계는,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 성상 회전 행렬이 추출되도록 치환하고, 상기 치환된 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼의 실수부 및 허수부 각각의 적어도 일부를 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼을 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하는 단계는,
    상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하는 단계; 및
    상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하는 단계 는,
    상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부 각각에 상기 성상 회전 행렬을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 지정된 조건은, 상기 수신한 수신신호들이 적어도 하나의 ð/2-BPSK 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치 방법.
  11. 무선통신 시스템의 수신장치에 있어서,
    복수의 안테나를 통해서 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호들을 수신하는 적어도 하나의 수신기;
    상기 적어도 하나의 수신기와 기능적으로 결합된 적어도 하나의 처리부; 및
    상기 처리부의 처리 결과를 저장하는 저장부;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상시 수신한 수신신호들에 포함된 수신신호 심볼들을 정렬하고,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK) 심볼 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼을 π/2 위상 천이된 펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, PAM) 심볼들로 변환하고, 상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정하고, 상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 적어도 일부를 합성하여 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환하고, 및 상기 변환된 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼을 포함하는 상기 추정된 데이터 심볼들을 상기 수신신호들의 데이터 심볼로 결정하도록 처리하는, 수신장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상기 수신신호 심볼들을 벡터로서 정렬하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환함에 있어서, 상기 변환된 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들에 기반하여 상기 수신신호 심볼들을 새롭게 정렬하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 및 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 켤레값에 기반하여 상기 데이터 심볼들을 추정하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상기 변환된 적어도 하나의 수신신호 심볼을 포함하는 상기 정렬된 수신신호 심볼들의 데이터 심볼들을 추정함에 있어서, 지정된 조건에 기반하여 적어도 하나의 행렬 블록이 블록 대각 행렬을 포함하는 행렬의 역행렬을 상기 수신신호 심볼들의 채널 행렬에 적용하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 지정된 조건은, 상기 수신신호들 중 적어도 하나의 심볼이 하기 수학식,
    Figure pat00172

    (여기서, φ는 φ∈[0 ð]을 만족하는 위상 천이 값, M은
    Figure pat00173
    을 만족하는 할당된 서브캐리어 수,
    Figure pat00174
    은 임의의 자연수, k는 정수)
    에서 상기 M이 4의 배수를 만족하는 경우인 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 변환함에 있어서, 상기 정렬된 수신신호 심볼들 중 적어도 하나의 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼을 성상 회전 행렬이 추출되도록 치환하고, 상기 치환된 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼의 실수부 및 허수부 각각의 적어도 일부를 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들로 결정하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상기 추정된 데이터 심볼들 중 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼을 상기 QPSK 심볼 또는 상기 QAM 심볼로 변환함에 있어서, 상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정하고, 및 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결합하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리부는,
    상기 추정된 데이터 심볼들의 상기 π/2 위상 천이된 PAM 심볼들 중 상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부를 결정함에 있어서,
    상기 변환되기 전 QPSK 심볼 또는 QAM 심볼에 대한 실수부 및 허수부 각각에 상기 성상 회전 행렬을 적용하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 지정된 조건은, 상기 수신한 수신신호들이 적어도 하나의 ð/2-BPSK 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신장치.
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