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공간다중화 MIMO 시스템을 위한 효율적 계산량의 신호검출 기법
임태호,김재권,이주현,윤상보,조용수,Im, Tae-Ho,Kim, Jae-Kwon,Yi, Joo-Hyun,Yun, Sang-Boh,Cho, Yong-Soo 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.7c
In spatially multiplexed MIMO systems that enable high data rate transmission over wireless communication channels, the spatial demultiplexing at the receiver is a challenging task, and various demultiplexing methods have been developed recently by many researchers. Among the previous methods, maximum likelihood detection with QR decomposition and M-algorithm (QRM-MM)), and sphere decoding (SD) schemes have been reported to achieve a (near) maximum likelihood (ML) performance. In this paper, we propose a novel signal detection method that achieves a near ML performance in a computationally efficient manner. The proposed method is demonstrated via a set of computer simulations that the proposed method achieves a near ML performance while requiring a complexity that is comparable to that of the conventional MMSE-OSIC. We also show that the log likelihood ratio (LLR) values for all bits are obtained without additional calculation but as byproduct in the proposed detection method, while in the previous QRM-MLD, SD, additional computation is necessary after the hard decision for LLR calculation. 무선통신 채널에서 높은 전송 속도를 가능하게 하는 공간다중화 MIMO 시스템 수신부에서 다중화된 신호를 검출하는 것은 어려운 작업이며, 최근 다양한 신호검출 기법들이 개발되어졌다. 다양한 신호검출 기법 중 maximum likelihood detection with QR decomposition and M-algorithm (QRM-MLD), sphere decoding (SD)과 같은 기존 기법들은 maximum likelihood (ML)기법과 유사한 성능을 가진 것으로 보고되었다. 본 논문에서는 ML 기법과 거의 동일한 성능을 가지면서 낮은 연산복잡도를 보이는 새로운 신호검출 기법을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안된 기법은 ML 기법과 거의 동일한 성능을 보이면서 MMSE-OSIC와 유사한 연산복잡도를 가지는 것을 보인다. 또한 기존의 QRM-MLD, SD 기법들의 경우 hard decision 후 추가적인 연산을 통해 soft decision을 위한 log likelihood ratio(LLR) 값을 생성하는 반면, 제안된 기법에서는 추가적인 연산 없이 LLR 값을 성공적으로 생성할 수 있음을 보인다.
공간다중화 방식을 사용하는 다중 안테나 시스템을 위한 감소된 계산량의 QRM-MLD 신호검출기법
임태호,김재권,조용수,Im, Tae-Ho,Kim, Jae-Kwon,Cho, Yong-Soo 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.1C
본 논문에서는 공간다중화 방식을 사용하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)시스템을 위한 수신부 신호 검출기법인 QRM-MLD (Maximum Likelihood Detection with QR Decomposition and M-algorithm)를 다룬다. 최근 산업현장에서는 차세대 이동통신에서 요구되는 보행자 속도로 움직이는 환경에서 1Gbps를 달성하기 위해 $4{\times}4$ MIMO 시스템에 QRM-MLD기법을 사용하여 1Gbps 전송속도의 testbed를 구현하였다. 본 논문에서는 QRM-MLB기법과 동일한 오류성능을 가지지만 계산량을 현격하게 줄이는 새로운 reduced complexity QRM-MLD기법을 제안한다. 두 가지 방식의 계산량을 엄밀하게 비교하여 계산량 감소정도를 정량적으로 표현하고 모의실험을 통해 제안된 방식이 기존의 방식과 동일한 오류성능을 보임을 확인한다. In the paper, we address QRM-MLD (Maximum Likelihood Detection with QR Decomposition and M-algorithm) signal detection method for spatially multiplexed MIMO (Multiple Input Multiple Output) systems. Recently, the QRM-MLD signal detection method which can achieve 1Gbps transmission speed for next generation mobile communication was implemented in a MIMO testbed for the mobile moving at a pedestrian speed. In the paper, we propose a novel signal detection method 'reduced complexity QRM-MLD' that achieves identical error performance as the QRM-MLD while reducing the computational complexity significantly. We rigorously compare the two detection methods in terms of computational complexity to show the complexity reduction of the proposed method. We also perform a set of computer simulations to demonstrate that two detection methods achieve identical error performance.
공간다중화 MIMO 시스템을 위한 MML-DFE기법의 FPGA 구현
임태호,이규인,박창환,정기철,유성욱,김재권,조용수,Im, Tae-Ho,Lee, Kyu-In,Park, Chang-Hwan,Jeong, Ki-Cheol,Yu, Sung-Wook,Kim, Jae-Kwon,Cho, Yong-Soo 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.11A
ML-DFE(Maximum Likelihood-Decision Feedback Equalization) 기법은 V-BLAST와 같은 공간다중화 MIMO시스템에서 ML 기법의 구현 복잡도를 줄이기 위한 준 최적 신호검출기법으로 불 수 있다. ML-DFE 기법은 ML 기법과 DFE 기법을 결합하여 오차전파를 줄이면서 rich scattering 환경에서 높은 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 ML-DFE 기법과 동일한 성능을 보이면서 연산복잡도를 줄일 수 있는 MML-DFE(Modified Maximum Likelihood - Decision Feedback Equalization) 기법을 제안한다. 또한 FPGA 구현을 통하여 제안된 MML-DFE 기법이 기존 ML-DFE 기법에 비하여 구현복잡도를 크게 감소시키면서 동일한 성능을 유지함을 확인한다. The ML-DFE(Maximum Likelihood-Decision Feedback Equalization) can be viewed as either a suboptimal signal detection method for reducing hardware complexity of ML or an enhanced detection method for reducing the effect of error propagation of SIC(Successive Interference Cancellation) in spatially multiplexed MIMO systems such as V-BLAST. The ML-DFE can achieve a higher diversity in rich scattering environments as well as reducing the error propagation effect by combing ML decoding with the DFE. In this paper, an MML-DFE(Modified Maximum Likelihood-Decision Feedback Equalization) is proposed to reduce the hardware complexity of the ML-DFE, without compromising performance. It is shown by FPGA implementation that the proposed MML-DFE can achieve the same performance as the ML-DFE with significantly reduced hardware complexity.
임태호,김재권,조용수,Im, Tae-Ho,Kim, Jae-Gwon,Cho, Yong-Su 한국통신학회 2007 정보와 통신 Vol.24 No.8
다중안테나 시스템은 단일 안테나 시스템에 비해 추가적인 주파수나 송신전력의 할당 없이 채널 용량을 안테나 수에 비례하여 증가시킬 수 있다는 장점으로 인해 차세대 통신기술의 핵심으로 부각되고 있다. 본 고에서는 이와 같은 장점을 가지고 있는 다중안테나 시스템의 신호검출을 위한 다양한 기법을 기술한다. 특히 공간다중화 방식의 다중 송수신 안테나 시스템에서의 다양한 신호검출 기법을 살펴보고, 성능 및 연산복잡도면에서 비교한다.