수신 심볼 검출 장치와 그 방법, 및 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체(Apparatus and method for detecting received symbol, and the recording media storing the program performing the said method)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2011년12월07일
(11) 등록번호 10-1090267
(24) 등록일자 2011년11월30일
(51) Int. Cl.

H04B 7/08 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2010-0016134
(22) 출원일자 2010년02월23일
심사청구일자 2010년02월23일
(65) 공개번호 10-2011-0096727
(43) 공개일자 2011년08월31일
(56) 선행기술조사문헌
Tran, X.N. et al.; Performance comparison of
MMSE-SIC and MMSE-ML multiuser detectors in a
STBC-OFDM system; PIMRC 2005. 11-14 Sept.
2005; On page(s): 1050 - 1054 Vol. 2
(73) 특허권자
연세대학교 산학협력단
서울 서대문구 신촌동 134 연세대학교
(72) 발명자
이충용
서울특별시 서초구 서초동 1687 유원(아)
104-1803
노훈동
서울특별시 서대문구 신촌동 연세대학교 공과대학
제2공학관
최승규
서울특별시 서대문구 신촌동 연세대학교
(74) 대리인
특허법인우인
전체 청구항 수 : 총 15 항 심사관 : 이정수
(54) 수신 심볼 검출 장치와 그 방법, 및 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체
(57) 요 약
본 발명은 다중 안테나 시스템에서 수신 심볼을 검출하는 장치와 그 방법 및 상기 방법을 구현하는 프로그램이
기록된 기록매체에 관한 것이다. 본 발명은 추정된 심볼들 각각에 대하여 신뢰도를 측정하는 신뢰도 측정부; 신
뢰도가 미리 정해진 검색 반경보다 작은지 비교하는 비교부; 및 신뢰도가 검색 반경보다 작으면 검색 반경보다
작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제1 심볼을 검출하며, 신뢰도가 검색 반경보다 크거나 같으면 검색 반경보다
크거나 같은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제2 심볼을 재추정하고 재추정된 제2 심볼의 신뢰도가 검색 반경보다
작으면 재추정된 제2 심볼을 검출하는 심볼 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치를 제공
한다. 본 발명에 따르면, 시스템 복잡도를 유지하는 상황에서 BER 성능을 향상시킬 수 있으며, 동일 BER 대비
SNR도 향상시킬 수 있다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1090267
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이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 2009-8-0007
부처명 교육과학기술부
연구관리전문기관
연구사업명 BK21(국고)
연구과제명 TMS정보기술사업단
기여율
주관기관 연세대학교 산학협력단
연구기간 2009년 3월 1일 ~ 2010년 2월 28일
등록특허 10-1090267
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특허청구의 범위
청구항 1
추정된 심볼들 각각에 대하여 신뢰도를 측정하는 신뢰도 측정부;
상기 신뢰도가 미리 정해진 검색 반경보다 작은지 비교하는 비교부; 및
상기 비교를 통해 상기 추정된 심볼들 중에서 상기 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제1 심볼
을 검출하며, 상기 추정된 심볼들 중에서 상기 제1 심볼을 제외한 나머지 심볼인 제2 심볼들을 재추정하여 재추
정된 제2 심볼들 중에서 상기 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 심볼을 검출하는 심볼 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 제1 심볼을 이용하여 상기 검색 반경을 변경하는 검색 반경 변경부
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 3
제 2 항에 있어서,
상기 비교부는 상기 변경된 검색 반경과 상기 재추정된 제2 심볼들을 비교하며,
상기 심볼 검출부는 상기 재추정된 제2 심볼들 중에서 상기 변경된 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 심볼을
검출하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 4
제 3 항에 있어서,
상기 심볼 검출부는 변경된 상기 검색 반경보다 상기 신뢰도가 크거나 같은 제2 심볼이 더이상 없을 때까지 제2
심볼의 재추정을 반복하며,
상기 검색 반경 변경부는 상기 추정된 심볼들 모두 검출될 때까지 상기 검색 반경의 변경을 반복하는 것을 특징
으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 5
제 1 항에 있어서,
상기 추정된 심볼들을 이용하여 상기 검색 반경을 설정하는 검색 반경 설정부
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 6
제 5 항에 있어서,
선형 검출기를 포함하며, 수신된 심볼들 중에서 상기 선형 검출기에 의해 판별된 심볼들을 상기 추정된 심볼들
로 추출하는 심볼 추출부
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 7
제 1 항에 있어서,
상기 심볼 검출부는 비선형 검출기를 포함하며, 상기 제2 심볼들을 재추정할 때에 상기 비선형 검출기를 이용하
등록특허 10-1090267
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는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 8
제 1 항에 있어서,
상기 수신 심볼 검출 장치는 적어도 두개의 안테나를 이용하여 신호를 수신하는 다중 안테나 시스템에 구비되는
것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치.
청구항 9
(a) 추정된 심볼들 각각에 대하여 신뢰도를 측정하는 단계;
(b) 상기 신뢰도가 미리 정해진 검색 반경보다 작은지 비교하는 단계; 및
(c) 상기 비교를 통해 상기 추정된 심볼들 중에서 상기 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제1
심볼을 검출하며, 상기 추정된 심볼들 중에서 상기 제1 심볼을 제외한 나머지 심볼인 제2 심볼들을 재추정하여
재추정된 제2 심볼들 중에서 상기 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 심볼을 검출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 방법.
청구항 10
제 9 항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 제1 심볼을 이용하여 상기 검색 반경을 변경하며, 상기 변경된 검색 반경과 상기 재추정
된 제2 심볼들의 신뢰도를 비교하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 방법.
청구항 11
제 10 항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 변경된 검색 반경보다 상기 신뢰도가 크거나 같은 제2 심볼이 더이상 없을 때까지 제2 심
볼의 재추정을 반복하며, 상기 추정된 심볼들 모두 검출될 때까지 상기 검색 반경의 변경을 반복하는 것을 특징
으로 하는 수신 심볼 검출 방법.
청구항 12
제 9 항에 있어서,
상기 추정된 심볼들을 이용하여 상기 검색 반경을 설정하는 단계
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 방법.
청구항 13
제 12 항에 있어서,
상기 (a) 단계는 수신된 심볼들 중에서 선형 검출기에 의해 판별된 심볼들을 상기 추정된 심볼들로 추출하는 것
을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 방법.
청구항 14
제 9 항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 제2 심볼들을 재추정할 때에 비선형 검출기를 이용하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검
출 방법.
청구항 15
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체로서, 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 프로그램이
기록된 기록매체.
명 세 서
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기 술 분 야
본 발명은 수신 심볼을 검출하는 장치와 그 방법 및 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한[0001]
것이다. 보다 상세하게는, 다중 안테나 시스템에서 수신 심볼을 검출하는 장치와 그 방법 및 상기 방법을 구현
하는 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다.
배 경 기 술
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 3G 이후의 통신 시스템에서 요구하고 있는 높은[0002]
데이터 레이트(data rate)를 안정적으로 제공하는 데에 적합하다. 그러나, OFDM은 시스템 특성상 PAPR(Peak to
Average Power Ratio)이 높으므로 송신기의 파워 앰프(power amp)에 주는 부담이 크다는 단점이 있다. 이는 구
동 영역이 큰 파워 앰프를 사용할 수 없는 모바일 스테이션(mobile station)에서 매우 심각한 문제가 된다. 데
이터 레이트는 유지하면서 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 LTE(Long Term Evolution), LTE-advanced 등에서
는 업링크(uplink) 송신 기술로 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 채택하였다.
그런데, 광대역 통신 시스템에서 FDE(Frequency Domain Equalizer)를 이용하면 매우 낮은 복잡도로 채널을 이퀄[0003]
라이징(equalizing)할 수 있으므로 OFDM이나 SC-FDMA 시스템에서는 채널 등화기로 FDE-MMSE 필터를 도입하고 있
다. 그러나, FDE-MMSE는 복잡도가 낮아지는 반면 노이즈가 많이 발생하여(noise enhancement) 시스템 성능이 떨
어지는 단점이 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, SC-FDMA 시스템을 위한 반복적인 MMSE-ML 검출 기[0004]
법을 이용하여 수신 심볼을 검출하는 장치와 그 방법 및 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체를
제공함을 목적으로 한다.
과제의 해결 수단
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 추정된 심볼들 각각에 대하여 신뢰도를 측정하는 신[0005]
뢰도 측정부; 상기 신뢰도가 미리 정해진 검색 반경보다 작은지 비교하는 비교부; 및 상기 신뢰도가 상기 검색
반경보다 작으면 상기 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제1 심볼을 검출하며, 상기 신뢰도가
상기 검색 반경보다 크거나 같으면 상기 검색 반경보다 크거나 같은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제2 심볼을
재추정하고 상기 재추정된 제2 심볼의 신뢰도가 상기 검색 반경보다 작으면 상기 재추정된 제2 심볼을 검출하는
심볼 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 심볼 검출 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 수신 심볼 검출 장치는 상기 제1 심볼을 이용하여 상기 검색 반경을 변경하는 검색 반경 변[0006]
경부를 더욱 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 비교부는 상기 변경된 검색 반경과 상기 재추정된 제2 심볼을
비교하며, 상기 심볼 검출부는 상기 변경된 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 제2 심볼을 검출한다. 더욱더 바
람직하게는, 상기 심볼 검출부는 변경된 상기 검색 반경보다 상기 신뢰도가 크거나 같은 제2 심볼이 더이상 없
을 때까지 제2 심볼의 재추정을 반복하며, 상기 검색 반경 변경부는 상기 추정된 심볼들 모두 검출될 때까지 상
기 검색 반경의 변경을 반복한다.
바람직하게는, 상기 수신 심볼 검출 장치는 상기 추정된 심볼들을 이용하여 상기 검색 반경을 설정하는 검색 반[0007]
경 설정부를 더욱 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 수신 심볼 검출 장치는 선형 검출기를 포함하며 수신된
심볼들 중에서 상기 선형 검출기에 의해 판별된 심볼들을 상기 추정된 심볼들로 추출하는 심볼 추출부를 더욱
포함한다.
바람직하게는, 상기 심볼 검출부는 비선형 검출기를 포함하며, 상기 제2 심볼을 재추정할 때에 상기 비선형 검[0008]
출기를 이용한다.
바람직하게는, 상기 수신 심볼 검출 장치는 적어도 두개의 안테나를 이용하여 신호를 수신하는 다중 안테나 시[0009]
스템에 구비된다.
또한, 본 발명은 (a) 추정된 심볼들 각각에 대하여 신뢰도를 측정하는 단계; (b) 상기 신뢰도가 미리 정해진 검[0010]
색 반경보다 작은지 비교하는 단계; 및 (c) 상기 신뢰도가 상기 검색 반경보다 작으면 상기 검색 반경보다 작은
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신뢰도를 가진 적어도 하나의 제1 심볼을 검출하며, 상기 신뢰도가 상기 검색 반경보다 크거나 같으면 상기 검
색 반경보다 크거나 같은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제2 심볼을 재추정하고 상기 재추정된 제2 심볼의 신뢰
도가 상기 검색 반경보다 작으면 상기 재추정된 제2 심볼을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신
심볼 검출 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (c) 단계는 상기 제1 심볼을 이용하여 상기 검색 반경을 변경하며, 상기 변경된 검색 반경[0011]
과 상기 재추정된 제2 심볼의 신뢰도를 비교한다. 더욱 바람직하게는, 상기 (c) 단계는 상기 변경된 검색 반경
보다 상기 신뢰도가 크거나 같은 제2 심볼이 더이상 없을 때까지 제2 심볼의 재추정을 반복하며, 상기 추정된
심볼들 모두 검출될 때까지 상기 검색 반경의 변경을 반복한다.
바람직하게는, 상기 수신 심볼 검출 방법은 상기 추정된 심볼들을 이용하여 상기 검색 반경을 설정하는 단계를[0012]
더욱 포함한다. 상기 단계는 (a) 단계 이전, (a) 단계와 (b) 단계 사이에 수행될 수 있다. 더욱 바람직하게는,
상기 (a) 단계는 수신된 심볼들 중에서 선형 검출기에 의해 판별된 심볼들을 상기 추정된 심볼들로 추출한다.
바람직하게는, 상기 (c) 단계는 상기 제2 심볼을 재추정할 때에 비선형 검출기를 이용한다.[0013]
발명의 효과
본 발명에 따르면 반복적인 MMSE-ML 검출 기법을 이용하여 수신 심볼을 검출함으로써 다음과 같은 효과를 얻을[0014]
수 있다. 첫째, ML 검출기의 크기에 관계없이 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. 둘째, 성능 이득을 높이면서 더
불어 시스템 복잡도를 개선시킬 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.[0015]
도 2는 본 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치(100)와 종래 수신 심볼 검출기의 BER(Bit Error Rate) 성능을 비
교한 그래프이다.
도 3은 본 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치(100)와 종래 수신 심볼 검출기의 SNR을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신 심볼 검출 방법을 도시한 순서도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에[0016]
참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일
한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능
에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또
한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지
않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 따르[0017]
면, 수신 심볼 검출 장치(100)는 신뢰도 측정부(110), 비교부(120) 및 심볼 검출부(130)를 포함한다.
수신 심볼 검출 장치(100)는 ML(Maximum Likelihood)-PDP(Post Detection Processing) 수신기로서, SC-[0018]
FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 시스템을 위한 반복적인 MMSE-ML 검출 기능을 수행
한다. 이러한 수신 심볼 검출 장치(100)는 신뢰도 측정 파라미터와 셀 반경(cell radius) 간 비교에 따라 ML-
PDP 알고리즘을 반복 수행하며, 검색 반경 제한 알고리즘이 추가된 반복적(iterative) ML-PDP 수신기로 구현된
다.
수신 심볼 검출 장치(100)는 MMSE(Minimum Mean Square Error) 검출기와 ML 검출기를 구비한다. 이러한 수신[0019]
심볼 검출 장치(100)는 MMSE 출력에 따라 선택된 심볼에 대한 신뢰도 측정 파라미터를 미리 정해진 셀 반경과
비교하고 신뢰도 측정 파라미터가 셀 반경보다 크거나 같으면 ML 검출을 통해 해당 심볼을 재추정한다. 또한,
수신 심볼 검출 장치(100)는 재추정된 심볼들을 대상으로 셀 반경을 재설정한다. 수신 심볼 검출 장치(100)는
이러한 기능 수행을 통해 ML 수신기의 크기에 관계없이 성능 이득을 높일 수가 있으며, 시스템 복잡도도 개선시
킬 수가 있다.
MIMO SC-FDMA 시스템에서 ML 수신기를 사용하기 위한 유효 채널을 구성할 경우 송신 안테나 개수와 FFT 블럭의[0020]
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크기에 의하여 ML 수신기의 크기가 비현실적으로 커지는 문제점이 발생할 수 있다. ML-PDP 알고리즘은 MMSE-ML
방식의 복합적인 수신기 구조를 이용하여 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있으나, 시스템의 성능과 복잡도
가 ML 수신기의 크기에 크게 의존하게 된다. 수신 심볼 검출 장치(100)는 ML-PDP 알고리즘을 반복적 구조로 수
정하고 검색 반경 제한 알고리즘을 추가하여 복잡도는 기존의 ML-PDP와 유사하면서 추가적인 BER 이득을 얻을
수 있게 반복적(iterative) ML-PDP 수신기로 구성한다. 수신 심볼 검출 장치(100)는 매회 검출을 반복할 때 마
다 10
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BER에서 1~2dB 정도의 성능 이득을 얻게 한다. 또한, 반경 업데이트(radius update)를 적용할 경우 추
가적인 복잡도 향상이 거의 없이 성능 이득을 얻을 수가 있다.
신뢰도 측정부(110)는 추정된 심볼들 각각에 대하여 신뢰도를 측정하는 기능을 수행한다. 각 심볼의 신뢰도를[0021]
측정하는 신뢰도 측정 파라미터는 다음과 같이 구할 수 있다.
ML-PDP 알고리즘은 STBC-OFDM(Space Time Block Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템[0022]
에서 차선의(sub-optimal) 수신 기법으로 제안된 기법이다. BPSK(Binary Phase Shift Keying) 모듈레이션
(modulation)을 사용하는 경우 ML-PDP 알고리즘은 다음과 같이 동작한다. 이 MMSE 출력이라면
를 각각 수학식 1 및 수학식 2와 같이 정의할 수 있다.
수학식 1
[0023]
수학식 2
[0024]
수학식 1에서, 는 i번째 심볼이 MMSE 출력과 반대이고 나머지 심볼들이 MMSE 출력과 같다는 것을 뜻한다.[0025]
수학식 2의 경우도 수학식 1과 마찬가지로 해석할 수 있다.
실제로 전송된 심볼들을 S라고 할 때 라고 가정하면 BPSK를 사용하므로[0026]
가 된다. 따라서,
가 될 것이다. 상기에서,
라는 것은 j번째 심볼이 i번째 심볼보다 에러가 발생했을 확률이 높다
는 것을 뜻한다. 위와 같은 사실을 이용하면 수학식 3과 같이 신뢰도 측정 파라미터를 정의할 수 있다.
수학식 3
[0027]
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수학식 3에서, Γi는 신뢰도 측정 파라미터를 의미하고, y는 수신 벡터(received vector)로[0028]
로 정의된다. H는 채널 행렬(channel matrix)로
로 정의된다.
비교부(120)는 각 심볼의 신뢰도가 미리 정해진 검색 반경보다 작은지 비교하는 기능을 수행한다.[0029]
심볼 검출부(130)는 신뢰도가 측정된 심볼들 중에서 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제1 심볼[0030]
을 검출하는 기능을 수행한다. 또한, 심볼 검출부(130)는 검색 반경보다 크거나 같은 신뢰도를 가진 적어도 하
나의 제2 심볼을 재추정하고 재추정된 제2 심볼의 신뢰도가 검색 반경보다 작으면 재추정된 제2 심볼을 검출하
는 기능을 수행한다.
수신 심볼 검출 장치(100)는 검색 반경 변경부(140)를 더욱 포함할 수 있다. 검색 반경 변경부(140)는 제1 심볼[0031]
을 이용하여 검색 반경을 변경하는 기능을 수행한다. 이때, 비교부(120)는 변경된 검색 반경과 재추정된 제2 심
볼을 비교하며, 심볼 검출부(130)는 변경된 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 제2 심볼을 검출한다.
본 실시예에서 심볼 검출부(130)는 변경된 검색 반경보다 신뢰도가 크거나 같은 제2 심볼이 더이상 없을 때까지[0032]
제2 심볼의 재추정을 반복하며, 검색 반경 변경부(140)는 추정된 심볼들 모두 검출될 때까지 검색 반경의 변경
을 반복한다.
ML-PDP 알고리즘은 MMSE 검출기 출력(output)들의 신뢰도를 유클리디언 거리(euclidean distance)를 이용하여[0033]
측정하여 그 중 가장 부정확한 수개의 출력들을 작은 크기의 ML 검출기로 다시 추정하여 시스템의 성능을 높이
는 기법이다. 그런데, ML-PDP 알고리즘의 성능은 ML 검출기의 크기에 크게 영향을 받으며, 만일 수신기의 여건
상 ML 검출기의 크기가 충분하지 못할 경우 기존의 MMSE FDE 대비 큰 성능 이득을 얻지 못할 수가 있다.
그래서, 본 실시예에서는 ML-PDP 알고리즘을 한 번 통과한 수신 신호들의 신뢰도가 재검출된 결과에 따라 변경
되는 점에 착안하여 수신 신호에 ML-PDP 알고리즘을 여러 차례 적용시킨다. 그러면, 시스템의 BER 측면에서 추
가적인 성능 향상을 얻을 수가 있다.
한편, 수신 심볼 검출 장치(100)는 검색 반경 설정부(150)를 더욱 포함할 수 있다. 검색 반경 설정부(150)는 추[0034]
정된 수신 심볼들을 이용하여 검색 반경을 설정하는 기능을 수행한다.
또한, 수신 심볼 검출 장치(100)는 심볼 추출부(160)도 더욱 포함할 수 있다. 심볼 추출부(160)는 선형 검출기[0035]
를 포함하는 것으로서, 선형 검출기를 통해 수신된 심볼들을 판별 추정하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서는
선형 검출기로 예컨대 MMSE 검출기를 이용할 수 있다.
한편, 심볼 검출부(130)는 비선형 검출기를 포함하는 것으로서, 제2 심볼을 재추정할 때에 비선형 검출기를 이[0036]
용한다. 본 실시예에서는 비선형 검출기로 예컨대 ML 검출기를 이용할 수 있다.
전원부(170)는 수신 심볼 검출 장치(100)를 구성하는 각 부에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 제어부(180)는[0037]
수신 심볼 검출 장치(100)를 구성하는 각 부의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
이상 설명한 바와 같이, 수신 심볼 검출 장치(100)는 MIMO SC-FDMA 시스템의 성능 향상을 위한 ML 수신기로서,[0038]
ML-PDP 알고리즘을 반복적 구조로 수정하고 검색 반경 제한 알고리즘을 추가하여 복잡도는 기존의 ML-PDP와 유
사하면서 추가적인 BER 이득을 얻을 수 있다. 도 2는 본 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치(100)와 종래 수신
심볼 검출기의 BER(Bit Error Rate) 성능을 비교한 그래프이다. 도 2에 따르면, 본 실시예에 따른 수신 심볼 검
출 장치(100)는 동일 SNR을 기준으로 할 때 MMSE-FDE(Minimum Mean Square Error-Frequency Domain
Equalization) 방식의 종래 수신 심볼 검출기(-X-)보다 BER 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다.
또한, ML-PDP 알고리즘을 반복하지 않는 종래 수신 심볼 검출기보다 ML-PDP 알고리즘을 반복하는 본 실시예에[0039]
따른 수신 심볼 검출 장치(100)가 BER 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다.
또한, ML-PDP 알고리즘을 1회 반복했을 경우(1st iteration), ML-PDP 알고리즘을 2회 반복했을 경우(2nd[0040]
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iteration), ML-PDP 알고리즘을 4회 반복했을 경우(4th iteration), ML-PDP 알고리즘을 7회 반복했을 경우(7th
iteration) 등을 비교해 볼 때, 복잡도를 유지하는 상황에서 본 실시예에 따른 ML-PDP 알고리즘을 반복 수행함
으로써 BER 성능을 향상시킬 수 있음도 확인할 수 있다.
한편, 도 2에서는 본 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치(100)를 '반경 제한 포함'과 '반경 제한 미포함'으로[0041]
구분하였다. '반경 제한 포함'은 검색 반경 업데이트 기법을 가진 반복적 ML-PDP 알고리즘을 구현한 것
(iterative ML-PDP w/ radius update)이고, '반경 제한 미포함'은 검색 반경 업데이트 기법을 가지지 않은 반
복적 ML-PDP 알고리즘을 구현한 것(iterative ML-PDP w/o radius update)이다. 도 2를 통해 반경 제한을 포함
하는 장치가 반경 제한을 미포함하는 장치보다 BER 성능이 더욱 향상되었음도 관찰할 수 있다.
ML-PDP 알고리즘을 한번 통과한 수신 신호들의 신뢰도는 재검출된 결과에 따라 뒤바뀌게 되므로, 수신 신호에[0042]
ML-PDP 알고리즘을 여러 번 적용할 경우 시스템의 BER 측면에서 추가적인 성능 향상을 얻을 수가 있다. 이때,
단순히 ML-PDP 알고리즘을 반복적으로 수행할 경우 시스템의 복잡도가 반복 횟수에 따라 선형적으로 증가하는
문제점이 발생할 수 있다. 본 실시예에서는 이 점을 고려하여 반복적(iterative) ML-PDP 알고리즘에 검색 반경
업데이트(update) 기법을 적용한다.
도 3은 본 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치(100)와 종래 수신 심볼 검출기의 SNR을 비교한 그래프이다. 도 3[0043]
에서는 검색 반경 업데이트(radius update) 기법을 적용한 반복적 ML-PDP 알고리즘에서 SNR에 따른 매 반복시
필요한 추가적인 계산량을 보여준다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 수신 심볼 검출 장치(100)는 종래 수
신 심볼 검출기보다 매우 적은 추가적인 복잡도(complexity)(SNR=4dB에서 종래 수신 심볼 검출기 대비 1% 미
만)를 사용하여 10
-3
BER에서 QPSK의 경우 약 3dB, 16 QAM의 경우 약 2.5dB의 성능 향상을 얻을 수 있다.
또한, 수신 심볼 검출 장치(100)는 전원이 큰 이슈가 되는 이동 단말에서 기지국으로 송신할 때 약 2배의 파워[0044]
절약 효과도 얻을 수 있다. 더불어, 수신 심볼 검출 장치(100)를 실제 통신 네트워크에 적용할 경우 상대적으로
그 수가 적은 기지국 수신단의 검출 방식만 교환하면 되므로 기회비용 대비 이득이 매우 큰 이점도 얻을 수 있
다.
수신 심볼 검출 장치(100)는 적어도 두개의 안테나를 이용하여 신호를 수신하는 다중 안테나 시스템에 구비될[0045]
수 있다. 또한, 수신 심볼 검출 장치(100)는 ML 수신기(특히 ML-PDP 수신기), OFDM 시스템(특히 SC-FDMA
시스템), LTE와 같은 광대역 통신 시스템에도 구비될 수 있다. 수신 심볼 검출 장치(100)는 자체적 성능 평가를
통한 시스템의 복잡도 감소가 가능한 수신 장치로 구현되는 것도 가능하다.
다음으로, 수신 심볼 검출 장치(100)의 수신 심볼 검출 방법에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실[0046]
시예에 따른 수신 심볼 검출 방법을 도시한 순서도이다. 이하 설명은 도 4를 참조한다.
먼저, 신뢰도 측정부(110)가 추정된 심볼들 각각에 대하여 신뢰도를 측정한다(S400). 검색 반경(l)이 0~L일 때[0047]
(l=0 to L) 해당 심볼이 심볼 집합의 원소이면(i∈I) 수학식 3을 이용하여 해당 심볼의 신뢰도 Γi를 구한다.
신뢰도 측정부(110)가 각 심볼에 대해 신뢰도를 측정하기에 앞서, 심볼 추출부(160)가 선형 검출기를 이용하여[0048]
수신된 심볼들을 판별 추정한다. 즉, 심볼 추출부(160)에 의해 MMSE FDE 검출기의 경판정 출력 가
획득된다. 심볼 추출부(160)에 의해 추정된 심볼들이 얻어지면, 검색 반경 설정부(150)가 추정된 심볼들을 이용
하여 검색 반경을 설정한다. 즉, MMSE 검출기에서 판별된 수신 심볼들을 이용하여 초기 반경(radius)를 설정하
게 된다. 이에 따라, 검색 반경(l)과 심볼 집합(I)은 각각 l=0, I={1, 2, …, 12NRBMt}로 초기화된다. 설정된 검
색 반경은 다음 수학식에 따라 구해진다.
수학식 4
[0049]
상기에서, r는 검색 반경을 의미한다.[0050]
이후, 비교부(120)가 각 심볼의 신뢰도가 미리 정해진 검색 반경보다 작은지 비교한다(S410).[0051]
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이후, 심볼 검출부(130)가 검색 반경보다 작은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제1 심볼을 검출하며(S420), 검색[0052]
반경보다 크거나 같은 신뢰도를 가진 적어도 하나의 제2 심볼을 재추정하고(S430) 재추정된 제2 심볼의 신뢰도
가 검색 반경보다 작으면 재추정된 제2 심볼을 검출한다(S420).
측정된 Γi가 검색 반경보다 작을 경우 해당 심볼은 충분히 신뢰도가 높은 것으로 판단되어 현재의 결과로 결정[0053]
이 되고 이후의 반복적 프로세스(iterative process)에서 제외된다. 반면, 아직 남아있는 심볼들 중 신뢰도가
낮은 심볼들은 ML 검출기를 이용하여 재추정된다. 이와 같이 구해진 새로운 검출기 출력을 이용하여 다음 반복
프로세스를 위한 검색 반경을 다시 계산하게 된다. 본 실시예에서는 검색 반경을 다시 계산하여 제2 심볼을 검
출하는 것이 일반이나, 검색 반경을 변경하지 않고 제2 심볼을 검출하는 것도 가능하다.
다시 계산된 검색 반경은 수학식 5에 따라 구해진다.[0054]
수학식 5
[0055]
수학식 3을 이용하여 해당 심볼의 신뢰도 Γi가 구해지면, 일 경우 i를[0056]
I에서 제거하고, 가장 작은 Γi를 가지는 k개의 심볼을 선택한다. 선택된 k개의 심볼에 대하여 ML-PDP 알고리즘
을 적용하고, ML-PDP 출력을 이용하여 를 업데이트(update)시킨다. 이 과정을 통해 제2 심볼이 검출되며, 심
볼 검출부(130)는 다음 과정을 거쳐 제2 심볼을 검출한다.
제1 단계에서, 심볼 검출부(130)가 비선형 검출기를 이용하여 제2 심볼을 재추정한다. 이후 제2 단계에서, 검색[0057]
반경 변경부(140)가 제1 심볼을 이용하여 검색 반경을 변경한다. 이후 제3 단계에서, 심볼 검출부(130)가 재추
정된 제2 심볼의 신뢰도가 변경된 검색 반경보다 작으면 재추정된 제2 심볼을 검출한다. 본 실시예에서 이러한
검색 반경 변경은 심볼 추출부(160)에 의해 추정된 심볼들 모두 검출될 때까지 반복되며, 제2 심볼의 재추정 역
시 변경된 검색 반경보다 신뢰도가 크거나 같은 제2 심볼이 더이상 없을 때까지 반복된다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수[0058]
있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로
읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프 등),
광학적 판독 매체(예를 들면, CD-ROM, DVD, 광데이터 저장장치 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한
전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에[0059]
서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및
치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기
위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위
가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범
위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
산업상 이용가능성
본 발명은 ML-PDP 알고리즘을 반복적 구조로 수정하고 검색 반경 제한 알고리즘을 추가하여 복잡도는 기존의[0060]
ML-PDP와 유사하면서 추가적인 BER 이득을 얻을 수 있는 반복적(iterative) ML-PDP 수신기를 제안한다. 본 발명
은 ML-PDP 알고리즘을 반복적 구조로 수정함으로써 추가적인 성능을 얻을 수 있으며, 검색 반경 제한 알고리즘
을 통해 반복 구조로 인한 시스템의 복잡도 증가를 효과적으로 제한할 수 있다. 그래서, 본 발명은 시스템 복잡
도를 개선시키면서 더불어 성능 이득을 높일 수가 있어 OFDM 시스템(특히 SC-FDMA 시스템)에 적용할 수 있으며,
그 밖에 ML 수신기(특히 ML-PDP 수신기), MIMO 안테나 시스템, LTE와 같은 광대역 통신 시스템 등에도 적용 가
능하다.
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부호의 설명
100 : 수신 심볼 검출 장치 110 : 신뢰도 측정부[0061]
120 : 비교부 130 : 심볼 검출부
140 : 검색 반경 변경부 150 : 검색 반경 설정부
160 : 심볼 검출부 170 : 전원부
180 : 제어부
도면
도면1
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도면2
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도면3
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도면4
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