반복 MIMO 시스템을 위한 새로운 신호 검출 기법

Abstract

다수의 송수신 안테나를 사용하는 다중 입출력(MIMO, Multiple-Input Multiple-Output) 기술은 시스템의 대역폭 및 전송 전력의 증가없이 고속으로 데이터를 전송할 수 있다. 높은 신뢰도와 함께 대용량 데이터를 전송하기 위해서는 MIMO 기술에 오류 정정 부호를 결합하여 사용하여야 하며, 터보 혹은 LDPC 부호와 같은 강력한 오류 정정 부호의 적용을 위한 LLR(Log-Likelihood Ratio)이 MIMO 검출 과정에서 계산되어야 한다. 그러나 최적의 성능을 얻기 위해서는 송신 가능한 모든 심볼 벡터를 고려해야 하는데, 이는 안테나의 개수나 변조 차수의 증가에 따라 계산 복잡도가 기하급수적으로 증가하기 때문에 실제 통신 시스템에 적용하는데 어려움이 따른다. 복잡도를 줄이기 위한 여러 알고리즘이 연구되고 있으나 LLR 계산에 사용되는 심볼 벡터들을 어떻게 구성하는가에 따라 성능에 상당한 차이를 보이며, 이에 따라 최적의 성능을 유지하면서 복잡도를 감소시키기 위한 연구가 계속되고 있다. 본 논문에서는 최적의 성능을 보이면서 낮은 복잡도로 후보 심볼 벡터를 구성할 수 있는 알고리즘을 제시한다. 먼저 MIMO 경판정 기반 신호 검출 방식인 SD(Sphere Decoding) 알고리즘을 바탕으로한 LSD(List Sphere Decoding) 검출 기법에 대해 분석하고, 계산 복잡도를 낮출 수 있는 방안과 성능 향상을 위한 새로운 후보 심볼 벡터 구성 알고리즘을 제안한다. 최적 심볼 벡터를 이용한 간단한 알고리즘으로 모든 비트에 대한 LLR 계산이 가능하기 때문에 낮은 복잡도로 최적의 성능을 얻을 수 있다. 또한 BER과 신호처리 지연시간을 통해 성능 및 계산 복잡도를 분석하고, 기존 LSD 검출 기법과 비교하여 제안한 알고리즘의 신뢰도를 검증한다.