스피어 복호 알고리즘 (sphere decoding algorithm)은 다중 입출력 (MIMO) 통신 시스템에서 사용되는 복호기중 최대 우도 복호기 (Maximum Likelihood Detector)와 비슷한 BER(bit error rate)성능을 가지고 복잡도를 줄일수 있어서 최근 많이 연구되어 왔다. 이때 공간 다중화와 채널 부호의 연접시스템에서 연판정 정보(Soft output information) 를 스피어 복호 알고리즘을 통해 생성하기 위한 방법으로 리스트 스피어 복호 알고리즘 (List Sphere Decoding)이 알려져있다. 기존 리스트 스피어 디코딩 알고리즘은 리스트를 반지름을 업데이트 하지 않으므로 탐색시 복잡도가 매우 높다는것이 문제가 되므로, 차원별로 최적해의 가능성이 높은 격자 주변으로 검색을 제한하여 복잡도를 줄이는 알고리즘을 제안하고 성능과 복잡도를 실험한다.
본 논문에서는 비변수 추정 알고리즘을 토대로 선형배열 안테나와 원형배열 안테나로부터 수신되는 다중신호의 DOA와 적응 빔성형 알고리즘을 연구하고 분석하였다. 비변수 추정 알고리즘에서는 입사각의 함수로써 신호에너지를 추정하기 위하여 고분해능과 잡음억압을 도출하도록 비이차놈을 사용하여 규칙화 목적함수를 최소화하였다. 그리고 나서, 신호와 잡음공간 조정벡터로부터 DOA를 추정하였고, 공간벡터에 의하여 도출된 가중치 벡터를 적용하여 적응 빔성형 패턴을 개선하였다. 특히, 안테나 배열방법과 배열소자의 수에 따라 입사되는 다중신호의 방향성 판별 능력과 적응빔을 성형하는 능력을 비교하고 고찰하였다.
본 논문에서는 케이블 TV 콘텐트를 대용량의 Wi-Fi 통신을 이용하여 전송하고, 집 안에 배치된 여러 가지의 수신기를 이용하여 콘텐트를 편하게 즐길 수 있는 서비스에 적합한 SM(spatial modulation) 전송기법의 수신 성능을 분석한다. 케이블 채널의 개수는 100가지가 넘으며 HD 이상의 화질을 가진다. 이러한 수십 개의 대용량 콘텐트를 무선으로 한정된 대역폭에 전송하기 위해서는 공간다중화 방식의 MIMO 기법이 필요하다. 그 중에서도 채널 간의 간섭이 많은 집 안 환경에 적합한 SM 전송기법은 수신 신호간의 간섭이 없으며 수신기가 간단하다는 장점을 가지고 있다. 또한 기존 SM의 낮은 대역효율을 증가시키기 위한 golden-SM 방식도 제안되었다. 그러나 실제 채널 환경에서의 기존 SM 전송기법들의 수신 성능은 비교된 것이 거의 없으므로 본 논문에서는 WiMAX(IEEE802.16a)에서 사용되고 있는 SUI 채널 모델을 고려하여 기존 SM 기법들의 수신 성능을 비교분석하였다.
본 논문에서는 최근 많은 연구가 진행되고 있는 공간 다중화 기법인 Iterative BLAST를 기반으로 채널 값의 Sum을 이용하여 양호한 통신 링크를 적응적으로 선택하는 송/수신 안테나 선택 기법과 선택된 안테나를 사용하여 시스템의 신뢰성을 향상시키기 위한 안테나 스케줄링 기반 Hybrid-Automatic Repeat reQuest (UARO) 스위칭 기법을 결합한다. 본 논문에서 제안된 HARQ 스위칭 알고리즘은 각 안테나에 삽입된 CRC (Cyclic Redundancy Check) 코드를 사용하여 안테나별로 ACK (Acknowledgement) 와 NAK (Non Acknowledgement)를 확인한 후, 재전송 요구 시, 송신 안테나를 스케줄링하여 ACK 안테나에서는 CC (Chase Combining) 기법을, NAK 안테나에서는 IR (Incremental Redundancy) 기법을 적용하여 재전송이 이루어지게 한다. 본 논문에서 제안한 알고리즘의 적용시, SNR 이득과 공간 다이버시티 이득이 발생하여 기존 HARQ 시스템에 비하여 링크 성능이 향상됨을 SCM-E 채널 환경에서 모의 실험을 통하여 검증한다.
공간적으로 다중화된 다중 안테나 시스템에서 OSIC계열의 신호검출 기법은 실현 가능한 연산 복잡도를 가지며 ML성능에 도달하기 위해 지속적으로 발전해 왔다. 하지만 지금까지 제안된 다양한 OSIC 기반의 준 최적 신호검출 기법들은 특정 비트의 연 판정 값을 계산하는 과정에서 공 벡터 문제가 발생하여 상당한 연 판정 성능 저하를 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 해결 방안이 제안되었지만 연 판정 ML성능에 도달하지 못하거나, 도달하기 위해서는 많은 후보 벡터들이 필요하다. 본 논문에서는 복수개의 재 정렬된 채널 행렬과 각 채널 행렬의 QR분해 시 존재하는 상 삼각 행렬의 구조를 효율적으로 이용하는 이중 검출을 바탕으로 공 벡터 문제를 효과적으로 차단하며 경 판정 ML성능뿐만 아니라 연 판정 ML성능에 근접하는 신호 검출 기법을 제안한다. 성능과 연산 복잡도 관점에서 제안된 검출기법은 기존의 제안된 준 최적 검출기법 보다 동일한 성능에서 더 적은 연산 복잡도를 가지거나, 증가된 복잡도 만큼 더 우수한 연 판정 성능을 보임을 확인할 수 있다.
본 논문은 복수의 안테나를 보유한 기지국이 잡음제한 된(noise-limited) 셀룰러 환경에서 복수의 단일 안테나 사용자와 동시에 통신 하는 시스템을 고려한다. 각 사용자는 제한된 피드백을 통해 송신부에 자신의 채널 상태 정보를 공유하고 송신부는 공유된 채널 정보를 바탕으로 다중사용자 기반의 공간다중화를 진행한다. 채널 정보가 제한되어있기 때문에 시스템의 하향링크 데이터 율은 채널 정보의 피드백 양에 비례한다. 하지만 피드백 양이 증가하면 피드백에 사용되는 상향링크의 자원소모가 동시에 증가하기 때문에, 실제의 통신시스템은 하향링크 통신량과 상향링크 제어정보량 사이의 균형을 적절히 고려할 필요가 있다. 본 논문에서는 이러한 측면을 고려하여 정의된 순(net) 주파수 효율을 사용하며 이를 최대화 하는 최적의 피드백 양을 분석한다. 특히, 단말의 수신 파워가 수신 노이즈에 비해 낮을 때의 시스템의 최적 피드백 양을 주로 연구한다.
최근 2개의 송신 안테나를 사용할 경우 수신측에서 궤환되는 위상 정보로 간단한 ML(maximum likelihood) 복호를 할 수 있는 OSM(orthogonal spatial multiplexing)이 제안되었다. 그러나 이 기법은 궤환 정보를 사용하지 않는 기존의 SM(spatial multiplexing)보다 성능 측면에서 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 2개의 송수신 안테나에 대해 기존의 OSM 구조와 선부호기를 직렬 연접하여 구성된 새로운 CSM(closed-loop SM)을 제안한다. 전산 실험 결과 제안된 기법은 기존의 SM과 OSM에 비해 4-QAM에 대해구는 각각 3dB와 5dB, 그리고 16-QAM에 대해서는 각각 1dB와 3dB의 성능 향상을 보여준다. 그리고 제안된 기법에 대하여 ML 복호 성능과 거의 동일한 성능을 가지면서 더불어 수신단 복호 복잡도를 크게 줄일 수 있는 새로운 복호 알고리즘도 추가로 제안한다.
LTE-Advanced(LTE-A), IEEE802.11ac, 그리고 다중송수신 안테나를 사용하는 레이더 시스템에서 사용할 수 있는 이중계층 차분 동이득 코드북 설계 방법을 제안하고, 성능을 분석한다. 코드북의 코드워드 인자로 M진 위상 편이를 사용하여 단말기에서는 저비용의 전력 증폭기를 사용할 수 있도록 하고, 특히 고출력의 송신 전력을 사용하는 레이더 시스템에서 동이득 전송의 기본 요구사항을 만족시킨다. 차분 코드북은 무선 채널의 시간 상관 특성에 의해 선부호화 행렬 내 양자화된 채널 정보도 천천히 변화하도록 코드북을 설계한다. 이는 시간 상관 특성에 따른 채널 공간 내 일부분 만을 양자화하여 피드백하기 때문에 기존과 동일한 크기의 코드북을 구성해도 가상적으로 보다 정확한 채널정보를 양자화할 수 있어 채널 용량이 증가하는 효과를 갖는다. 제안하는 이중계층 코드북은 LTE 코드북 설계 요구조건을 유지하며, 동이득 전송이 필수인 레이더 시스템에 적용될 뿐만 아니라, 기존의 8진 동이득 코드북보다 향상된 성능을 보인다.
DSTTD(double space time transmit diversity) 시스템을 위한 새로운 안테나 선택과 뒤섞는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 안테나 뒤섞는 방법만을 이용하는 기존 DSTTD 방식과 다르게 여러 신호를 동일한 안테나로 송신하는 것을 허용한다. 이러한 기법을 통하면 기존 방법에 비해 1.8 dB 정도의 신호 대 잡음비 이득을 얻을 수 있다. 제안찬 기법의 단점으로 안테나 선택과 뒤섞는 가짓수가 단순히 뒤섞기만 수행한 가짓수에 비해 많다는 것인데 이를 성능 열화 거의 없이 여섯 가지로 줄일 수 있음을 보인다. 제안한 방식을 컴퓨터 모의실험을 통하여 비교한 결과, 기존 DSTTD 방식뿐만 아니라 기존 시공간 블록 코드(space time block code: STBC)와 공간 다중화(spatial multiplexing) 방식보다도 우수함을 확인 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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