GPU를 이용한 소프트웨어 기반의 TDD LTE MU-MIMO 재전송 시스템 구현

Abstract

본 논문에서는 GPU를 이용하여 SDR 기반의 TDD LTE MU-MIMO HARQ 재전송 시스템을 구현하였다. 이 시스템은 Geforce GTX TITAN의 GPU를 기반으로 하는 범용 컴퓨터를 이용하여 기지국과 단말기의 모뎀을 구축하였다. 또한 Ettus 사에서 제공하는 USRP N210을 이용하여 RF 트랜시버를 구축하였다. 추가적으로 GPU의 병렬적인 연산과 함께 소프트웨어적인 구현을 위하여 프로그램은 NIVIDIA에서 제공하는 Nsight eclipse edition을 사용하였다. 이를 바탕으로 TDD LTE MU-MIMO 재전송 시스템을 구현하였다. 본 시스템에서 재전송 방식은 HARQ의 기법을 사용하였고, TDD 환경에서 재전송의 피드백을 효율적으로 전송하기 위하여 Bundling 기법을 사용하였다. 이에 따라 각 서브프레임들의 에러를 체크하여 각각의 ACK 및 NACK의 피드백들을 AND의 연산자를 이용하여 상향링크 타이밍에 맞춰서 보낼 수 있도록 구현하였다. 또한 재전송 데이터는 이전의 데이터와 결합하여 에러를 줄일 수 있도록 Chase Combining의 방식을 이용하여 구현하였다. 구현된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 3가지의 실험을 수행하였다. 첫 번째는 기지국과 단말기 사이의 채널 상태에 따라서 에러가 얼마나 발생하는지의 실험을 수행하였다. 이를 통하여 전송 시점에 따라서 채널의 좋고 나쁨의 정도가 중요함을 확인할 수 있었다. 두 번째는 첫 전송에 에러가 발생하였을 경우 재전송 받은 데이터와 Chase Combining하였을 경우 데이터의 LLR 값의 분포도를 확인하는 실험을 수행하였다. 이를 통하여 Chase Combining하여 데이터의 에러가 줄어들 수 있음을 확인할 수 있었다. 마지막은 구현된 시스템의 재전송 성능과 MATLAB 시뮬레이션의 재전송 성능의 결과를 비교하였고 구현된 시스템의 재전송 성능이 시뮬레이션의 결과와 유사하게 나옴을 확인할 수 있었다.