KR100672090B1 - 엠아이엠오 브이-블라스트 시스템의 에이치에스씨 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 MIMO(Multi Input Multi Output) 통신 시스템을 위한 V-BLAST(Vertical-BLAST)수신 알고리즘의 성능을 개선하기 위한 그룹 분할 심벌 제거 검출 기법(Group partitioned symbol cancellation detection Algorithm)을 이용한 MIMO V-BLAST 시스템의 HSC 검출 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 검출 레이어들은 여러 개의 그룹으로 나누어지고, 각 그룹은 다른 수의 레이어를 갖도록 하는 단계; 상기 각 그룹 내에서 전송된 신호의 간섭(interference)을 측정하되, 그룹에서 측정된 간섭신호는 수신된 신호에서 제외하고, 나머지 신호들은 다음에 오는 그룹에서 병렬 검출 기법에 사용되어지는 단계; 상기 병렬 측정과 제거 절차를 단계내에서 마지막 그룹까지 반복 수행하는 단계를 포함한다. 또한, PSC 검출에 따른 다중 단계는 HSC 검출 기법에서 사용되어진다. 이 발명은 기존의 SCC 기법과 PSC 기법의 시스템 지연과 BER성능을 개선시킬 수 있는 장점을 결합한(Hybrid) 기법으로 HSC(Hybrid symbol cancellation)으로, 시스템 지연과 검출 복잡성 사이에 trade-off를 고려함으로써 융통성을 갖고 좋은 성능을 나타낼 수 있다.

MIMO(Multi Input Multi Output), SCC, PSC, V-BLAST, HSC, 신호, 간섭

Description

엠아이엠오 브이-블라스트 시스템의 에이치에스씨 검출 방법{Hybrid Symbol Cancellation Detecting Method of Multi-input Multi-output V-BLAST System}

도 1은 종래의 일반적인 V-BLAST 시스템을 나타낸 블록 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 MIMO V-BLAST 시스템의 HSC 검출 방법을 나타낸 제어 구성도.

도 3은 다양한 검출 알고리즘을 비교하여 나타낸 도표.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 송신기

11 : 벡터 엔코더

20 : 수신기

21 : V-BLAST 디코더

30 : 단위그룹

본 발명은 차세대 MIMO(Multi Input Multi Output) 통신 시스템의 V-BLAST (Vertical-BLAST)수신 알고리즘의 성능을 개선하기 위한 그룹 분할 심벌 제거 검출 기법(Group partitioned symbol cancellation detection Algorithm)의 MIMO V- BLAST 시스템의 HSC 검출 방법에 관한 것이다.

고속 데이터 전송을 위한 차세대 이동통신을 위해 MIMO(Multi-input Multi-output) 통신 시스템이 도입되고 있다. MIMO 통신 시스템은 여러 개의 송신 안테나와 여러 개의 수신안테나를 이용한 통신으로 다이버시티 이득과 시공간 처리 기술을 사용하여 코딩 이득을 얻을 수 있기 때문에 기존의 통신 시스템보다 더 빠른 전송 속도와 더 큰 용량을 지원 할 수 있다.

기존의 수신 알고리즘으로는 V-BLAST(Vertical-Bell Laboratory Space-Time)이 제안 되었다. V - BLAST 수신 알고리즘은 좋은 BER 특성을 보기 위해 안테나 수가 증가함에 따라 시스템의 지연(delay)이 불가피하고, 반대로 시스템 지연을 막으면 BER 특성이 좋지 못하고 시스템 복잡도가 증가하게 된다.

도 1은 일반적인 MIMO V-BLAST 시스템의 구조를 보여주고 있다.

하나의 데이터 순열은 M개의 부분 순열(substream)로 나뉘어 지고, 각 부분 순열은 심벌로 부호화 하고 채널로 전송되어진다. 동기화된 심벌 타임을 갖는 1 ∼ M개의 송신 안테나는 심벌율(symbol rate : 1/T symbols/sec)가 동일 채널(co-channel)에서 동작하게 된다.

각 송신기(10)는 동일한 구속장을 갖는 QAM(quadrature amplitude modulation) 기법을 적용한다. 여기서 각 부 순열은 같은 구속장을 갖고 L 개의 심벌로 구성되어진다. 각각 전송안테나의 전력은 1/M이므로 전체 전송 전력은 일정(constant)유지되고 안테나간은 서로 독립적이라 가정한다.

1 ∼ N개의 수신안테나는 일반적인 QAM 수신기(20)를 사용한다. 수신기(20) 들은 또한 동 채널을 가정하고 수신기(20) 각각은 M개의 모든 송신 안테나들로부터 신호를 받는다. 평탄 채널을 가정하고, 채널전달 함수는

로 표현할 수 있다. 여기서 N, M은 각각 수신안테나 수와 송신안테나 수를 나타낸다. 그리고

는

번째 송신 안테나와

번째 수신안테나의 복소 전달함수를 나타내고, 수신신호의 검출을 위해 수신안테나 수는 송신안테나 수보다 항상 같거나 많아야 한다(

).

채널 시변은 L개의 심벌동안 준 정적상태이고, 채널 추정은 완벽하게 이루어진다고 가정한다.

종래의 수신 알고리즘으로는 V-BLAST(Vertical-Bell Laboratory Space-Time)이 제안 되었다. V - BLAST 수신 알고리즘은 SSC(Successive symbol cancellation)와 parallel symbol cancellation (PCS) 기법이 있다. 그러나 SSC 검출 기법은 각각 검출 레이어(layer)간 전력 reordering 통해 수신 전력이 높은 다시 말해 채널 특성이 좋은 신호를 먼저 검출하기에 높은 BER(Bit Error Ratio) 특성을 얻을 수 있지만, 안테나 수가 증가함에 따라 시스템의 지연(delay)이 불가피 하게 생성된다. 그리고 PSC 검출 기법은 전력 reordering을 사용하지 않기 때문에 시스템 지연을 막을 수 있는 반면 BER 특성이 좋지 못하고 시스템 복잡도가 증가하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, V-BLAST 수신 알고리즘의 성능을 개선하기 위해 기존의 SSC(Successive Symbol Cancellation)기법과 PSC(parallel symbol cancellation)기법의 시스템 지연과 BER성능을 개선시킬 수 있는 장점을 결합한(Hybrid) 기법으로 MIMO V-BLAST 시스템의 HSC(Hybrid symbol cancellation) 검출 방법을 제공한다. 각 검출 레이어는 그룹수로 나누어지고, 각 각의 그룹 내에서는 PSC 검출기법, 그룹간은 SSC를 적용하게 된다. 이 발명은 시스템 지연과 검출 복잡성 사이에 트래이드오프(trade-off)를 고려함으로써 시스템의 개발자가 융통성을 갖고 좋은 성능을 가지는 경우를 선택함으로써 좀더 좋은 시스템을 구축 하는데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MIMO V-BLAST 시스템의 HSC 검출 방법은, MIMO V-BLAST 시스템에 있어서, 검출 레이어들은 여러 개의 그룹으로 나누어지고, 각 그룹은 다른 수의 레이어를 갖도록 하는 단계; 상기 각 그룹 내에서 전송된 신호의 간섭(interference)을 측정하되, 그룹에서 측정된 간섭신호는 수신된 신호에서 제외하고, 나머지 신호들은 다음에 오는 그룹에서 병렬 검출 기법에 사용되어지는 단계; 상기 각 그룹 내에서 전송된 신호의 간섭(interference)을 측정하고, 그룹에서 측정된 간섭신호는 수신된 신호에서 제외하며, 나머지 신호들은 다음에 오는 그룹에서 병렬 검출 기법에 사용되어지는 절차를 마지막 그룹까지 반복 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 HSC 검출 기법에서 PSC 검출에 따른 다중 단계가 사용되어지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제안하는 HSC(hybrid symbol cancellation) 검출 기법은, 검출 레이어(layer)들은 여러 개의 그룹으로 나누어진다. 그리고 각 그룹은 다른 수의 레이어를 갖는다. 각 그룹 내에서 병렬 검출 기법은 전송된 신호의 간섭(interference)을 측정한다. 그룹에서 측정된 간섭신호는 수신된 신호에서 빼고 나머지 신호들은 다음에 오는 그룹에서 병렬 검출 기법에 사용되어진다. 이 병렬 측정과 successive cancellation 절차는 단계(stage)내에서 마지막 그룹까지 반복되어진다. PSC 검출에 따른 다중 단계는 HSC 검출 기법에서 사용되어진다.

도2는 본 연구에서 제안하는 HSC 검출 과정을 보여주고 있다.

하나의 전송된 벡터 심벌을 위한 검출 과정은 이산 기저대역(baseband)에서 이루어지고, 수신기(20)에서 심벌 동기는 완벽하다고 가정한다.

는 송신 심벌 벡터를 나타내고, 수신된 신호

(1)

이다.

여기서, v 는 분산(variance)

인 넓은 의미에서 독립 분포 정상 상태[i.i.d(identical independent distribution) wide-sense stationary]이다.

도2에서 M개의 검출 레이어, G 그룹(30),

단계를 갖는 HSC 검출 구조를 나타내고 있다. 각 단계는 간섭 측정과 제거(cancellation) 단위의 G 그룹(30)으로 구성되어 있다.

HSC 절차를 살펴보면 SSC 검출 기법과 마찬가지로, 수신 신호의 크기에 따른 내림차순 집합

을 사용하고,

의 순열은 HSC 검출을 수행하기 위해 사용되어진다. 각 그룹(31,32)에서

개의 레이어가 있다고 하면, 첫 번째 그룹(31) 널링(nulling)은 각각 수신된 신호에서 모든 레이어에 대해 수행한다. 그 결과 값은 첫 번째 그룹(31)에서 간섭을 추정하기 위해 사용되어 진다. 추정된 간섭성분은 수신된 신호로부터 빼고 나머지 결과 값은 두 번째 그룹(32)의 입력 신호로 사용되어진다. 예를 들면, 첫 번째 단계에서, g-번째와 (g+1)-번째 그룹이 만들어 졌다고 하면 아래와 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

는 추정된 간섭신호,

는 간섭을 뺀 나머지 신호,

는

의

번째 칼럼(column),

는 결정 통계치(static),

는

의 zeroing 칼럼(colunm)

에서 구해지는 채널 매트릭스(matrix)이다.

HSC 기법을 사용함으로, 검출 지연은 SSC 기법과 비교해서 크게 줄어들었고, PSC 기법과 비교하면 복잡성 또한 줄어들었다. 예를 들어, SSC 검출 기법의 전체 시스템 지연이

이라고 하면, 본 발명에서 제안하는 2-그룹 HSC 검출기법은 각 그룹이 2/M개의 레이어를 갖게 되고, 전체 시스템 지연은 단지 1이 된다. 그리고 PSC 검출 기법의 전체 복잡성은

이지만, HSC 검출 기법의 복잡성은

이 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 MIMO V-BLAST 시스템의 HSC 검출 방법에 의하면, V-BLAST 기법을 기반으로 하는 MIMO 시스템에서 수신 알고리즘을 제안한 것으로 본 발명의 HSC기법은 기존의 SSC와 PSC의 장점을 결합한 방식으로 시스템 복잡성은 PSC보다 적고, 시스템 지연에서는 SSC보다 적다. 이것은 복잡성과 지연간의 트래이드오프(Trade-off)를 나타내고 있다. 따라서 제안된 시스템에서는 사용자의 요구에 따라 보다 융통성 있는 시스템을 구현 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. MIMO V-BLAST 시스템에 있어서,

   검출 레이어들은 여러 개의 그룹으로 나누어지고, 각 그룹은 다른 수의 레이어를 갖도록 하는 단계;

   상기 각 그룹 내에서 전송된 신호의 간섭(interference)을 측정하되, 그룹에서 측정된 간섭신호는 수신된 신호에서 제외하고, 나머지 신호들은 다음에 오는 그룹에서 병렬 검출 기법에 사용되어지는 단계;

   상기 각 그룹 내에서 전송된 신호의 간섭(interference)을 측정하고, 그룹에서 측정된 간섭신호는 수신된 신호에서 제외하며, 나머지 신호들은 다음에 오는 그룹에서 병렬 검출 기법에 사용되어지는 절차를 마지막 그룹까지 반복 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO V-BLAST 시스템의 HSC 검출 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 HSC 검출 기법은 PSC(Parallel Symbol Cancellation)검출이 다중 단계로 사용되어지는 것을 특징으로 하는 MIMO V-BLAST 시스템의 HSC(Hybrid Symbol Cancellation) 검출 방법.

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