It is well known that we can effectively improve system capacity, service quality, and coverage of service area in wireless communications by adopting an antenna array at the base station. The space-time signal processing for code division multiple access (CDMA) systems is one of the promising technology. At present many space-time receivers for the uplink in CDMA systems have been proposed. An approach based on the constrained optimization has been developed by exploiting the knowledge of the desired user's spreading code, not any other information including a training sequence. This approach, called the minimum output energy (MOE) detector, is a blind adaptive technique that minimizes the interfering signal power while constraining the response of the desired user to be constant. In the ideal case of the no signal modeling error and perfect chip timing, the performance of this method tends to be close to that of the MMSE detector at a high signal to noise ratio.
In high data-rate CDMA systems, however, the MOE is highly sensitive to the signal modeling error as well as to chip timing error. A slight shift from the ideal chip sampling time will pick the inter-chip interference (ICI) from nearby chips, so that the resulting sampled chip sequence of the desired user is different from the ideal one we are assuming in the receiver.
In this dissertation, we propose an improved MOE detector, called robust blind space-time minimum variance detector, for a CDMA-based antenna array. In the presence of signal modeling error as well as timing error, a conventional methods suppress the desired signal as if it is an interference. Therefore the performance is degraded. Since the desired signal lies in the intersection of the received signal sub-space and the range of the code matrix of the desired user we impose an additional requirement on the weight vector of the receiver because it should be in the signal subspace.
In the case of time varying multi-path channel, the signal subspace should be extracted from data covariance matrix at each symbol. In general, singular value decomposition(SVD) is used. Its computational burden is a major obstacle to real time implementation.
CDMA 무선통신 시스템에서 기지국에 배열안테나를 설치하면 시스템의 용량, 서비스 영역의 확장 그리고 양질의 서비스를 제공 할 수 있다고 알려져 있다. 따라서 CDMA통신기술에서 공간-시간 신호처리방법이 많은 관심의 대상이 되고 있다. 일반적으로 공간-시간 처리방법은 학습수열, 원하지 않는 사용자의 확산부호, 통신채널에 대한 지식 등을 수신기에서는 사용하지 않고 오직 원하는 사용자의 확산 부호 정보만을 활용하여 출력의 에너지가 최소로 되도록 가중치를 결정하는 방법이 공간-시간 최소 분산 수신기이다.
고속의 CDMA 시스템에서는 사용자의 심벌과 심벌과의 간섭, 칩과 칩 사이의 간섭이 일어나고 이는 신호의 불일치를 야기한다. 또한 모델링 할 수 없는 채널의 영향 등으로 모델링 에러를 일으킨다. 이러한 경우 기존의 공간-시간 최소 분산 수신기의 성능이 제한 된다.
본 논문에서는 모델링 에러나 신호의 불일치에도 강인한 공간-시간 최소 분산 수신기를 제안한다. 모델링 에러나 신호의 불일치가 있을 경우에는 명목상의 공간-시간 시그너쳐와 실제의 공간-시간 시그너쳐와의 차이에 의해 신호성분이 잠식되므로 수신신호의 데이터분산 행렬의 부 공간에 가중치가 항상 존재하도록 또 다른 제약조건 두었다.
제안된 공간-시간 최소 분산 수신기를 다중경로 이며 시간상으로 변화하는 환경에 적용하기 위해서는 매 심벌마다 데이터분산 행렬로부터 신호성분 부 공간을 추출하여야 하고 이를 위해 특이값분해(SVD)방법에 비해 계산 량을 줄인 두 가지 추출방법을 제안한다. 첫 번째의 방법은 슬라이딩 창문방식의 일종으로 빠른 근사 부 공간 추적이다. 현재의 데이터분산 행렬은 이전의 신호성분 부 공간과 현재 입력되고 있는 데이터 배열을 이전의 신호성분 부 공간으로 투영시킨 차 벡터에 의해 구성된다. 구성된 크기가 감소된 행렬을 특이값분해(SVD)방법으로 부 공간을 추출한다. 또 다른 방법은 현재의 데이터분산 행렬은 차수가 1차인 입력되고 있는 데이터 배열의 외적을 이전의 데이터분산 행렬과 합으로 이루어지는 것을 기초로 하는 것으로 그전에 쌓아둔 입력신호 행렬을 URV행렬분해를 사용하여 분해하고 이것과 현재 입력되고 있는 데이터 벡터의 외적의 배열 요소성분의 일부를 Givens 회전을 사용하여 제로로 만드는 회전각만큼 이전의 부 공간을 회전시킴으로 얻어진다.
다중경로 채널에서 제안된 강인한 공간-시간 최소 분산 수신기의 비트 오율 (BER)성능과 근원효과(near-far-effect)에 대해 컴퓨터 모의실험을 통하여 입증하였고 또한 실험장치를 이용해 수집된 실제 신호에 제안된 방법을 적용하여 실제로 사용할 수 있는 유용성을 검증하였다. 다중경로 채널에서 시간상으로 변화하는 경우를 위해 몇 가지의 부 공간 추적방법을 제안하였고 컴퓨터 모의실험을 통하여 제안된 방법의 유용성을 입증하였다.
