(72) 발명자 이정우 서울관악구봉천 7 동산 4-2 교수아파트 122A-302 배영택 서울동작구사당 1 동 번지 - 2 -

Size: px

Start display at page:

Download "(72) 발명자 이정우 서울관악구봉천 7 동산 4-2 교수아파트 122A-302 배영택 서울동작구사당 1 동 번지 - 2 -"

현중 군
5 years ago
Views:

1 (51) Int. Cl. (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 공개특허공보 (A) H04B 7/06 ( ) (21) 출원번호 (22) 출원일자 2007 년 02 월 01 일 심사청구일자 없음 전체청구항수 : 총 8 항 (54) MIMO 시스템의안테나선택방법및송신기 (11) 공개번호 (43) 공개일자 2008년08월06일 (71) 출원인 엘지전자주식회사 서울특별시영등포구여의도동 20 번지 (72) 발명자 장재원 경기고양시일산동구백석동백송마을 7 단지아파트임광아파트 705 동 1205 호 임빈철 경기안양시동안구호계 2 동 금호아파트 ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 양문옥 (57) 요약 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에서다중안테나중실제로신호를송신또는수신하기위한안테나를선택하는기법을제공한다. MIMO 시스템의채널정보를구하고, 상기채널정보로부터얻어지는채널행렬의디터미넌트 (determinant) 가최대가되도록안테나를선택한다. 스트림의실제적인채널이득이특이값의기하평균과같도록채널행렬을분해하는전처리와함께사용되는경우시스템의복잡도를줄일수있다. 대표도 - 1 -

2 (72) 발명자 이정우 서울관악구봉천 7 동산 4-2 교수아파트 122A-302 배영택 서울동작구사당 1 동 번지 - 2 -

3 특허청구의범위청구항 1 다중안테나 ; 입력되는비트스트림으로부터데이터심벌을생성하는송신처리기 ; 상기데이터심벌에대해프리코딩행렬을이용하여처리하여송신신호를생성하는 MIMO 전처리기 ; 및상기다중안테나중선택되는송신안테나를통해상기송신신호를송신하는안테나스위치를포함하되, 상기프리코딩행렬은채널행렬 H을 H=WTP H 로분해하여얻은 P 행렬인송신기. 여기서, M은선택되는송신안테나의수, N은선택되는수신안테나의수, W와 P는직교행렬, T는그대각성분 (diagonal element) 이모두양의특이값 (singular value) 의기하평균 (geometric mean) 인상삼각행렬이다. 청구항 2 제 1 항에있어서, 상기채널행렬 H의디터미넌트 (determinant) 가최대가되도록상기송신안테나를선택하는송신기. 청구항 3 제 1 항에있어서, 상기프리코딩행렬은수신기로부터귀환받는송신기. 청구항 4 제 1 항에있어서, 선택되는상기송신안테나는수신기로부터귀환받는송신기. 청구항 5 제 1 항에있어서, 상기채널행렬 H을 SVD(singular value decomposition) 한후 H=WTP H 로분해하는송신기. 청구항 6 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템의안테나선택방법에있어서, 상기 MIMO 시스템의채널정보를구하는단계 ; 및상기채널정보로부터얻어지는채널행렬의디터미넌트 (determinant) 가최대가되도록안테나를선택하는단계를포함하는안테나선택방법. 청구항 7 제 6 항에있어서, 상기채널행렬 H를 H=WTP H 로분해하여얻은 P 행렬을통해전처리하는단계를더포함하는안테나선택방법. 여기서, W와 P는직교행렬, T는그대각성분이모두양의특이값의기하평균인상삼각행렬이다. 청구항 8 제 7 항에있어서, 상기 W H 을통해후처리하는단계를더포함하는안테나선택방법

4 명세서 발명의상세한설명 발명의목적 <12> <13> <14> <15> <16> <17> <18> 발명이속하는기술및그분야의종래기술본발명은무선통신에서 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기술에관한것으로, 더욱상세하게는다중안테나중실제로신호를송신또는수신하기위한안테나를선택하는 MIMO 시스템에서의안테나선택방법에관한것이다. 최근에활발하게연구되고있는차세대멀티미디어무선통신시스템은초기의음성위주의서비스를벗어나영상, 무선데이터등의다양한정보를처리하여전송할수있는시스템이요구되고있다. 차세대무선통신시스템은제한된주파수자원을이용하여고품질, 고용량멀티미디어데이터를고속으로전송할수있어야한다. 대역폭이제한된무선채널에서이를가능하게하기위해서는주파수효율을극대화하면서고속전송시발생하는심벌간간섭및주파수선택적페이딩을극복해야만한다. 주파수효율을극대화하기위해개발된기술중가장각광을받고있는것이 MIMO 기술이다. MIMO 기술은크게두가지목적으로사용될수있다. 첫째로는채널의페이딩환경으로인한성능감소를줄이기위해다이버시티 (diversity) 이득을높이는목적으로이용될수있다. 둘째로는동일한주파수대역에서데이터전송률을올리는목적으로이용될수있다. MIMO 기술은하나의송수신안테나를사용하는 SISO(Single-Input Single-Output) 시스템에견주어주파수대역폭을늘리지않으면서더욱많은데이터를보낼수있는장점이있다. 차세대무선통신망은고속데이터전송속도 (20Mbps(bit per second) 이상 ) 를요구하는데제한된대역폭 (10 ~ 20MHz) 으로이를구현하기위해서는 MIMO 기술이필수적으로사용될것이다. 그러나 MIMO 기술은송신기와수신기의복잡도가증가한다는단점이있다. MIMO 시스템은하나의안테나만을사용하는시스템에비해서송수신단에서이루어지는신호처리량이많아지기때문이다. 또한, 단말또는기지국에서 MIMO를구현하기위해서는생산비용도상당한부담을가져온다. MIMO 시스템에서필요한안테나는보통비싸지않으며, 추가적인디지털신호처리회로는기술의발달로점점더가격이하락하고있다. 하지만, 저잡음증폭기 (low-noise amplifier), 업 / 다운변환기 (up/down converter), A/D 변환기 (Analog-to-Digital converter) 등을포함하는 RF단 (Radio Frequency unit) 은상대적으로비싸기때문에, MIMO 시스템을적용하기위해상당한생산비용상승이발생할수있다. 즉, MIMO 시스템을구현하기위해상대적으로비싼 RF단의수가증가함에따라비용상승이심각한문제가될수있다. 안테나의수는필요한수만큼유지하면서 RF단의수를줄이기위한기법중하나가안테나선택 (antenna selection) 기법이다. 안테나선택기법을사용할경우 MIMO의장점, 특히다이버시티 (diversity) 이득을유지하면서 RF단의수를줄일수있어단말생산비용을절감할수있다. 이상적인안테나선택을위해서는어떤정해진기준에따라선택가능한모든조합에대해서조사를해보아야한다. 그러나안테나수가많아지면실제로조사해보아야할가능한조합이매우커지게되어구현이거의불가능하다. MIMO 시스템의복잡도를줄이고성능을향상시킬수있는안테나선택기법이필요하다. <19> 발명이이루고자하는기술적과제 본발명이이루고자하는기술적과제는 MIMO 시스템의복잡도를줄이는안테나선택방법및송신기를제공하 는데에있다. <20> 발명의구성및작용본발명의일양태에따르면다중안테나를갖는송신기를제공한다. 송신기는입력되는비트스트림으로부터데이터심벌을생성하는송신처리기, 상기데이터심벌에대해프리코딩행렬을이용하여처리하여송신신호를생성하는 MIMO 전처리기및상기다중안테나중선택되는송신안테나를통해상기송신신호를송신하는 안테나스위치를포함한다. 상기프리코딩행렬은채널행렬 H 을 H=WTP H 로분해하여얻은 P 행렬이다. 여기서, M 은선택되는송신안테나의수, N 은선택되는수신안테나의수, W 와 P 는직교행렬, T 는그대각성분 - 4 -

5 (diagonal element) 이모두양의특이값 (singular value) 의기하평균 (geometric mean) 인상삼각행렬이다. <21> <22> <23> <24> 본발명의다른양태에따르면 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템의안테나선택방법을제공한다. 상기 MIMO 시스템의채널정보를구하고, 상기채널정보로부터얻어지는채널행렬의디터미넌트 (determinan t) 가최대가되도록안테나를선택한다. 이하첨부한도면을참조하여본발명의바람직한실시예를상세히설명한다. 명세서전체에걸쳐서동일한참조번호는동일한구성요소를나타낸다. 도 1은본발명의일실시예에따른송신기와수신기를나타내는블록도이다. 송신기는기지국 (base station) 의일부분일수있고, 수신기는단말 (user equipment) 의일부분일수있다. 기지국은일반적으로단말과통신하는고정된지점을말하는데, 노드-B(node-B), BTS(base transceiver system), 접속포인트 (access point) 등다른용어로불릴수있다. 단말은고정되거나이동성을가질수있는데, UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기 (wireless device) 등다른용어로불릴수있다. 또는, 송신기는단말의일부분일수있고, 수신기는기지국의일부분일수있다. 도 1을참조하면, 송신기 (100) 는송신처리기 (110), MIMO 전처리기 (120), 안테나스위치 (150) 및안테나선택기 (180) 를포함한다. 송신처리기 (110) 는입력되는비트스트림을처리하여 M개의데이터심벌 을생성한다. 데이터심벌을생성하기위해송신처리기 (110) 는입력되는비트스트림에대해채널코딩, 성상맵핑등을수행할수있다. MIMO 전처리기 (120) 는데이터심벌에대해공간다중화를수 행한다. MIMO 전처리기 (120) 는프리코딩행렬 (precoding matrix) 을이용하여데이터심벌을처리하여송신신호 s={s 1,...,s M } 을출력한다. 프리코딩행렬은채널행렬 H 를 H=WTP H 형태로분해하여나온 P 행렬일수있다. 프 리코딩행렬과채널행렬의분해에대하여는후술한다. 안테나스위치 (150) 는 K 개의송신안테나 (190-1,...,190-K) 중안테나선택기 (180) 에의해선택되는 M 개의안테나를통해송신신호를송신한다. 전체송신 안테나의수를 K 라하고, 선택되는송신안테나의수를 M 이라할때, K M 인관계가성립한다. <25> 안테나선택기 (180) 는귀환되는채널정보를이용하여안테나선택기준에따라안테나를선택하여이를안테나스위치 (150) 로보낸다. 안테나선택기 (180) 는귀환되는채널정보로부터실제로송신신호를송신하는데사용되는송신안테나및 / 또는실제로수신신호를수신하는데사용되는수신안테나를선택한다. 전체안테나즉 K개의송신안테나와 L개의수신안테나에대한모든채널정보를행렬로나타내면 L K 행렬이된다. 이중실제로신호를송신또는수신하기위해선택되는 M개의송신안테나와 N개의수신안테나에대한채널행렬은 N M 행렬이된다. 안테나선택기 (180) 는전체채널정보중조합가능한채널행렬을택하여채널행렬 H의디터미넌트 (determinant) H 가최대가되도록송신안테나및수신안테나를선택한다. 또한, 안테나선택기 (180) 는채널행렬 H 를 H=WTP H 형태로분해하여나온 P 행렬을프리코딩행렬로선택하여 MIMO 전처리기 (120) 로 보낼수있다. <26> 수신기 (200) 는안테나스위치 (210), MIMO 후처리기 (220) 및수신처리기 (250) 를포함한다. 안테나스위치 (210) 는 L개의수신안테나 (290-1,...,290-L) 중에서 N개를택하여수신한다. 전체수신안테나의수를 L라하고, 선택되는송신안테나의수를 N이라할때, L N인관계가성립한다. 선택되는송신안테나에대한정보는송신기 (100) 로부터전달받을수있다. MIMO 후처리기 (220) 는송신기 (100) 의 MIMO 전처리기 (120) 에대응하는후처리를 수행한다. 프리코딩행렬로상기 P 행렬을사용할경우, MIMO 후처리기 (220) 는 W H 를이용하여수신신호 y={y 1,..,y N } 에대해후처리를수행할수있다. 수신처리기 (250) 는원래의비트스트림을검출한다. 채널추정 기 (230) 는수신신호로부터채널을추정하여, 이채널정보를송신기 (100) 로귀환시킨다. <27> 수신신호 y 에대한송신신호 s 의모델은다음수학식 1 과같다. 수학식 1 <28> <29> 여기서, M 은선택된송신안테나의수및 / 또는수신안테나의수, E 는송신안테나에서가용한전체파워이다

6 y 는 N 1 의수신신호벡터이고, n 은 N 1 의 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 벡터이다. H 는 N M 의채널 행렬이고, s 는 M 1 의송신신호벡터이다. <30> <31> 이하에서는설명을명확히하기위해 MIMO 전처리와후처리를생략한경우에있어서수학식 1에의한모델로부터송신신호 s를복원하는수신기에서의동작에대해먼저설명한다. 먼저, 선형수신기의일종인 ZF(Zero Forcing) 수신기는수신신호에채널행렬의유사역행렬 (pseudo-inverse matrix) 을곱하여송신신호를분리하는방법이다. ZF 수신기에서의채널행렬의함수 G ZF 는다음수학식 2와같 다. 수학식 2 <32> <33> 여기서, H + =(H H H) -1 H H 는채널행렬의유사역행렬이고, ( ) H 는허미션행렬 (Hermitian matrix) 을의미한다. ZF 수신기의출력은행렬 G ZF 를수학식 1 의모델에곱하여다음수학식 3 과같이얻을수있다. 수학식 3 <34> <35> <36> H가풀-열랭크 (full column rank) 를가진다고가정하면 ( 채널행렬 H의랭크를 r이라할때, r=m), ZF 수신기는스트림사이의잡음이더이상독립적이지않은 M개의스칼라채널로나누는결과를가져온다. ZF 수신기는매우간단한구조를가진다는장점을가진다. 그러나 ZF 수신기는다른송신안테나로부터전송되는스트림사이의간섭은제거하지만잡음을증폭시킬수있다는단점을가지고있다. 수신기에서의성능은각스트림의신호대잡음비율 (Signal-to-Noise Ratio; 이하 SNR) 에영향을받게되는데 ZF 수신기에서 k번째스트림의 SNR은다음수학식 4와같이계산될수있다. 수학식 4 <37> <38> <39> 여기서, N 0 는잡음파워를나타낸다. 또다른선형수신기의일종인 MMSE(Minimum Mean Square Error) 수신기는잡음의영향까지고려하여검출오류를줄이는방법이다. 즉, MSE(Mean Square Error) 를최소화하는방법이다. MMSE 수신기에서의채널행렬의함수 G MMSE 는다음수학식 5와같다. 수학식 5 <40> <41> 수학식 5 에잘알려진수학식 6 과같은직교성원리 (orthogonality principle) 를적용한다

7 수학식 6 <42> <43> 따라서, 다음수학식 7 과같은행렬을구할수있다. 수학식 7 <44> <45> 여기서, I M 은 M M 단위행렬 (identity matrix) 이다. ZF 수신기에서와같은방법으로 k 번째출력스트림에대한 SNR 을구하면다음수학식 8 과같다. 수학식 8 <46> <47> 수학식 8 로부터 MMSE 수신기의경우낮은 SNR 에서는상대적으로두번째항의값이커지게되므로 가되어정합필터링 (matched filtering) 을하는수신기의성능으로수렴하고, 높은 SNR 에서는두번째항이매우작다고할수있으므로 있듯이 ZF 수신기와비슷한성능을보이게된다. 에서알수 <48> <49> <50> 이제연속간섭제거 (Successive Interference Cancellation; 이하 SIC) 방식을이용한수신기에대해설명한다. SIC 방식은단일안테나시스템의결정궤환등화기 (Decision Feedback Equalizer) 와비슷한개념으로이전에복호된신호를수신된신호에서차례로제거해가면서수신신호를검출해내는원리이다. SIC 방식을이용한수신기는반복에사용되는채널행렬의함수에따라 ZF-타입수신기와 MMSE-타입수신기로나눌수있다. 먼저, ZF-타입수신기의작동원리를설명하면다음과같다. (1) 초기화 <51> <52> <53> <54> <55> (2) 재귀적반복 - 7 -

8 <56> <57> <58> <59> <60> <61> <62> <63> <64> 여기서 G ZF ( ) 는채널행렬의함수로서 ZF 수신기에서알아본행렬이다. 따라서수학식 2 를참조하면, G ZF (H)= H + 가된다. (G i ) ki 는 i 번째반복에서생기는 G i 행렬의 k i 번째행벡터 (row vector) 를의미한다. F( ) 는복호과 정을나타내는기호이고, 는 k 1 ~ k i 에해당하는열을영벡터 (zero vector) 로바꾼 H 행렬을의미한다. <65> 한편, MMSE- 타입수신기의원리는상술한 ZF- 타입수신기의원리에서 G ZF ( ) 를 ZF 수신기에서알아본행렬 G MMSE ( ) 로치환하면된다. 수학식 7 을참조하면, G MMSE (H)= (H H H + αi M ) -1 이된다. 이때 α=n 0 M/E 이다. <66> ZF- 타입수신기또는 MMSE- 타입수신기의 k i 번째스트림의 SNR 은수학식 9 와같다. 수학식 9 <67> <68> 상기와같은 SIC 방식의수신기를사용할경우에송신기에서채널의정보를알수있다고가정하면채널행렬의 QR 분해 (QR decomposition) 를이용해서좀더간략한분석을시도할수있다. 우선선택되는안테나로만들어지 는채널행렬 H 을 QR 분해를수행하면다음수학식 10 과같이나타낼수있다. 수학식 10 <69> <70> 여기서 Q 는유니터리행렬 (unitary matrix) 이고, R 은상삼각행렬 (upper-triangular matrix) 이다. 수학식 1 의 수신신호 y 에 Q 의역행렬 Q -1 = Q H 을곱하면다음수학식 11 과같다

9 수학식 11 <71> <72> 여기서, k 번째스트림은다음수학식 12 와같다. 수학식 12 <73> <74> 여기서, (R) kk 는 R 행렬의 (k,k) 번째원소를의미한다. 만약복호순서가 s M s 1 로고정되어있다고하고, SIC 방식수신기의특성에의해서이미복호된신호는제거되므로오차전파 (error propagation) 를무시한다면, 수학식 12 에서세번째항은항상 이구할수있다. 이된다. 따라서 k 번째스트림의 SNR 은다음수학식 13 과같 수학식 13 <75> <76> <77> <78> <79> 상기에서는 MIMO 시스템에서 SIC 방식의수신기에대하여기술하고있으나, 이는일예에불과하고 MIMO 시스템의구성은기타다양한방식이사용될수있다. 예를들어, 더티페이퍼코딩 (dirty paper coding; DPC) 방식이사용될수있다. DPC의일예는 M. Costa, "Writing on Dirty Paper", IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. IT- 239, No. 3, May 1983 을참조할수있다. 동문헌에서코스타는 DPC를통해송신파워제한하에서채널용량은간섭이존재하지않는경우와동일함을보이고있다. 이제 MIMO 전처리와 MIMO 후처리를고려한시스템에대해기술한다. 도 2는 MIMO 시스템모델을나타낸블록도이다. 송신기 (100) 는채널추정기 (230) 를통해채널정보를귀환받으므로, 이채널정보를처리하여송신기 (100) 는프리코딩을수행할수있다. 도 2를참조하면, 전처리와후처리를고려한신호모델은다음수학식 14와같다. 수학식 14 <80> <81> 채널행렬 H 는 H=WTP H 로분해될수있다. 여기서, W 는 N N 직교행렬, P 는 M M 직교행렬, T 는그대각성분 (diagonal element) 이모두양의특이값 (singular value) 의기하평균 (geometric mean) 인상삼각행렬이다. 채 널행렬 H 의랭크를 r 이라할때, T 의대각성분 t ii 는다음수학식 15 와같이나타낼수있다

10 수학식 15 <82> <83> <84> 여기서, 는채널행렬 H 의 r 특이값들이다. 수학식 14 에 H=WTP H 를대입하면, 다음수학식 16 과같다. 수학식 16 <85> <86> 여기서,, 이다. 오차전파를무시하면, MIMO 채널은다음수학식 17 과같이 r 개의 SISO(Single- Input Single-Output) 채널로구성된다고볼수있다. 수학식 17 <87> <88> 행렬 T 의대각성분 t ii 은다음수학식 18 과같은관계가성립한다. 수학식 18 <89> <90> 여기서, σ i 는채널행렬 H 의특이값이고, λ i 는채널행렬 H 의고유값 (eigenvalue) 이다. 여기에산술기하평균 의부등식을이용하면다음수학식 19 와같은관계를얻을수있다. 수학식 19 <91> <92> MIMO 시스템의성능은가장나쁜스트림의성능에의해좌우되기때문에시스템의성능은 T 행렬의가장작은대각성분에의해서결정된다고할수있다. 그리고수학식 19로부터가장작은대각성분의절대값은특이값의산술평균보다작게된다. 등호는모든특이값의값이동일한경우에성립한다. 잘알려진바와같이, 특이값의곱은행렬의디터미넌트 (determinant) 와같다. 즉수학식 20과같다

11 수학식 20 <93> <94> 최소의 SNR 은다음수학식 21 과같다. 수학식 21 <95> <96> 결론적으로 H=WTP H 로분해된시스템에서최적의안테나를선택하기위해서는채널행렬의디터미넌트가최대가 되도록안테나를선택해야한다. 이는다음수학식 22 와같이나타낼수있다. 수학식 22 <97> <98> <99> <100> 이제채널행렬 H로부터 H=WTP H 의형태로분해하는기법에대해설명한다. 먼저, 채널행렬 H에대해 H=UDV H 와같이 SVD(sigular value decomposition) 를수행한다. 여기서, U는 N N 유니터리행렬, V는 M M 유니터리행렬, D는그대각성분이특이값 (singular value) 인대각행렬 (diagonal matrix) 이다. 상삼각행렬 T K (1<K<r, T 1 =D) 의시퀀스를생성한다. 각행렬 T K 의 (i,j) 번째성분 t K ij는다음과같은성질을가 진다. <101> (a) t K ij = 0 when i>j or i>max{k,i}. <102> (b) t K ii = for all i<k, 그리고 t K ii, K i r 의기하평균은. <103> T k+1 = W T kt k P k 로표시한다. 여기서, W k, P k 는각 k 에대해직교한다. <104> t k kk 라면, Π 는순열행렬 (permutation matrix) ΠT k Π 가 T k 의 (k+1) 번째대각성분을다른성분 t pp, p>k ( 여기서 t pp ) 으로교환하는성질을갖도록할수있다. t k kk 라면, Π 는 ΠT k Π 가 T k 의 (k+1) 번째대각 성분을다른성분 t pp, p>k ( 여기서 t pp ) 으로교환하는성질을갖도록선택할수있다. 순열행렬 ΠT k Π 와 관련되는 k 및 k+1 위치에서의새로운대각성분을 δ 1 =t k kk, δ 2 =t k pp 라한다. <105> k 와 k+1 행 (row) 및 k 와 k+1 열 (column) 의교차점 (intersection) 에있는단위행렬에서의성분들을변경시키기 위해직교행렬 G 1 과 G 2 를생성한다. 예를들어, G 1 과 G 2 를다음수학식 23 과같이선택할수있다

12 수학식 23 <106> <107> 만약 δ 1 =δ 2 = 있다. 라면, c=1, s=0 으로취할수있다. 만약 δ 1 δ 2 라면, 다음수학식 24 와같이 s 와 c 를취할수 수학식 24 <108> <109> 순열행렬 ΠT k Π 의왼쪽에 G 2 T 를, 오른쪽에 G1 을곱한다. 이곱셈은 k 와 k+1 행및 k 와 k+1 열의교차점에서 2 2 부행렬 (submatrix) 에서의성분들을변경시킨다. 이를나타내면다음수학식 25 와같다. 수학식 25 <110> <111> <112> 도 3 은 T k 에서 G 2 T ΠT k ΠG1 로의변환을나타낸다. <113> 도 3을참조하면, 점선박스는상기수학식 25에나타난 2 2 부행렬이다. 는 δ 1 와 δ 2 사이에있으므로, s 와 c는음이아닌실수값의스칼라 (scalar) 이다. 따라서, c와 s는다음수학식 26을만족하도록선택할수있다. 수학식 26 <114> <115> W k =ΠG 2, P k =ΠG 1 으로정의하면, 다음수학식 27 이성립한다. 수학식 27 <116> <117> 수학식 25, T k+1 = T k 및상기조건 (a) 와 (b) 에의하면 K=k+1 이다. 따라서, 을대각성분으로갖는실수값 의상삼각행렬 T r 은존재한다. 또한, 다음수학식 28 의관계를갖는유니터리행렬 W i 와 P i (i=1, 2,..., r- 1) 이존재한다

13 수학식 28 <118> <119> 이를 SVD 와결합하면, 다음수학식 29 와같은 H=WTP H 를얻을수있다. 수학식 29 <120> <121> <122> <123> <124> <125> <126> <127> <128> <129> <130> 상술한방법은일예를기술한것에불과하고, 기타다양한방법을통해채널행렬을 H=WTP H 의형태로분해할수있다. 채널행렬을 H=WTP H 의형태로분해하여프리코딩을수행하는경우각스트림의실제적인채널이득이특이값의기하평균과같기때문에 AMC(adaptive modulation and coding) 나파워할당 (power allocation) 문제를용이하게해결할수있다. 하지만, 송수신안테나의수가많아지면분해하는데필요한계산이복잡해질수있다. 따라서제안된안테나선택기법을통해복잡도를줄일수있다. 도 4는 4 3 시스템에서 3 3 시스템을선택한경우에대해본발명에서제안한기법을다른기법과비교한그래프이다. 도 5는 5 4 시스템에서 4 4 시스템을선택한경우에대해본발명에서제안한기법을다른기법과비교한그래프이다. 도 4 및 5를참조하면, 심벌에러율측면에서 SNR이높을수록제안한기법이다른기법에비해보다성능이높아지고있다. 도 6은본발명의다른실시예에따른송신기와수신기를나타낸블록도이다. 도 6을참조하면, 도 1의실시예와달리수신기 (400) 는안테나선택기 (480) 를포함한다. 안테나선택기 (480) 는채널추정기 (430) 에의해추정되는채널정보를통해안테나선택기준에따라안테나를선택한다. 안테나선택기 (480) 는채널행렬 H의디터미넌트 H 가최대가되도록안테나를선택한다. 안테나선택기 (480) 는선택된안테나정보를송신기 (300) 로귀환시킨다. 또한, 안테나선택기 (480) 는채널행렬 H를 H=WTP H 형태로분해하여나온 P 행렬을프리코딩행렬로선택하여송신기 (300) 로보낼수있다. 송신기 (300) 의제어기 (380) 는선택된안테나정보및 / 또는프리코딩행렬에관한정보를받아안테나스위치 (350) 로선택된안테나정보를보내고, MIMO 전처리기 (320) 로프리코딩행렬정보를보낸다. MIMO 전처리기 (320) 는프리코딩행렬을이용하여데이터심벌을처리하여송신신호를출력한다. 안테나스위치 (350) 는 K개의송신안테나 (390-1,...,390-K) 중선택되는 M개의안테나를통해송신신호를송신한다. 상술한모든기능은상기기능을수행하도록코딩된소프트웨어나프로그램코드등에따른마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과같은프로세서에의해수행될수있다. 상기코드의설계, 개발및구현은본발명의설명에기초하여당업자에게자명하다고할것이다. 이상본발명에대하여실시예를참조하여설명하였지만, 해당기술분야의통상의지식을가진자는본발명의기술적사상및영역으로부터벗어나지않는범위내에서본발명을다양하게수정및변경시켜실시할수있음을이해할수있을것이다. 따라서상술한실시예에한정되지않고, 본발명은이하의특허청구범위의범위내의모든실시예들을포함한다고할것이다. <131> 발명의효과상기한바와같은본발명에의하면채널행렬의디터미넌트를통해최적의안테나를선택할수있다. 또한, 스트림의실제적인채널이득이특이값의기하평균과같도록채널행렬을분해하는전처리와함께사용되는경우시스템의복잡도를줄일수있다

14 <132> <1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> 도면의간단한설명도 1은본발명의일실시예에따른송신기와수신기를나타내는블록도이다. 도 2는 MIMO 시스템모델을나타낸블록도이다. 도 3은 T k T k 에서 G 2 ΠT ΠG1 로의변환을나타낸다. 도 4는 4 3 시스템에서 3 3 시스템을선택한경우에대해본발명에서제안한기법을다른기법과비교한그래프이다. 도 5는 5 4 시스템에서 4 4 시스템을선택한경우에대해본발명에서제안한기법을다른기법과비교한그래프이다. 도 6은본발명의다른실시예에따른송신기와수신기를나타낸블록도이다. * 도면의주요부분에대한설명 * 110 : 송신처리기 120 : MIMO 전처리기 150 : 안테나스위치 180 : 안테나선택기

15 도면 도면 1 도면

16 도면 3 도면

17 도면 5 도면

(72) 발명자 배영택 서울동작구사당 1 동 번지 이정우 서울관악구봉천 7 동산 4-2 교수아파트 122A

(72) 발명자 배영택 서울동작구사당 1 동 번지 이정우 서울관악구봉천 7 동산 4-2 교수아파트 122A (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 공개특허공보 (A) (11) 공개번호 10-2008-0070908 (43) 공개일자 2008년08월01일 (51) Int. Cl. H04B 7/04 (2006.01) H04B 7/02 (2006.01) H04L 1/02 (2006.01) (21) 출원번호 10-2007-0008774 (22) 출원일자 2007 년 01