In recent years, Wireless communication service shows both remarkable technological advances and market growth. Young generations are more familiar with wireless internet service than voice more and more. And it caused huge growth of multimedia traffics and motivated wireless technologies to evolve its data service capacity. In order to meet with the needs of the high data transmission, higher order modulation and coding, frequency diversity and other technologies have been used. But it is relatively difficult to get more capacity with wireless transmission than wired transmission with respect to data transmission areas because wireless transmission has limited resource (frequency, space, power consumption, etc).
Therefore a new release of WCDMA standard including High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) is under development within the $3^{rd}$ generation partnership project. HSDPA is a new technology for up to 10Mbps data speed access (wireless videophone, multimedia streaming, etc) and many new technologies were introduced in HSDPA (MIMO, H-ARQ, AMC) to improve data transmission capacity.
Among the new technologies, MIMO system enhances the system capacity based on transmit and receive antenna diversity scheme. It offers a significant capacity gain over a traditional single-input single-output (SISO) system. Theoretically (4,4) MIMO systems can produce four times larger capacity than (1,1) SISO system with no spectral resource increasing. So it is today regarded as one of most promising research areas of wireless communications improving capacity and spectral efficiency. But MIMO systems are greatly influenced by channel characteristics because it uses multiple channels. Multiple channels can cause high correlation of each channel from multiple array antennas and wireless paths. Its capacity on the correlated channel could be half of the capacity on the uncorrelated channel. So the technologies reducing the channel correlation are very important to achieve desired performances of the MIMO receiver.
In this paper, a basic concept of MIMO system, applicable correlated channel model and transmitter/receiver architecture for HSDPA systems with their signal processing analysis will be introduced. And in conclusion it will be shown that the effect of correlated channel on the capacity and propose a research topic to cope with the capacity decrease.
근래의 이동통신 기술은 이동통신 시장의 급성장과 더불어 빠른 속도로 발전하고 있으며 무선데이터 서비스의 성장 추세와 함께 고속, 대용량의 무선데이터 전송기술을 요구하고 있다. 고속 데이터 전송을 위한 해결책으로 다중 안테나를 이용한 무선통신 기술에 대한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다 [1]. 특히, 차세대 이동통신 기술에 대한 표준화 기관인 3GPP에서는 다중 안테나 신호처리 기술에 대한 규격화 논의가 활발히 진행되고 있으며, 이는 3세대 이동통신 기술인 UMTS에서 보다 진화한 기술을 적용한 4세대 시스템의 표준화를 위한 활동들이다 [17,18].
고속데이터 전송요구를 만족시키기 위해 3GPP에서 표준화가 진행중인 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 시스템으로 다중 안테나 신호처리 기술을 사용하는 CDMA-BLAST Multi-user Detector 가 제안되었는데 다중안테나 시스템은 여러 개의 송/수신 안테나를 사용함에 따라서 발생하는 안테나간의 상관도에 의해 그 성능이 지배 받게 된다. 이런 다중안테나 시스템의 성능분석을 현실화 하고 채널의 특성분석으로 통해 다중안테나 시스템 성능의 개선을 목적으로 여러 가지 채널 모델이 제안되고 있다 [5-7].
제안된 MIMO 채널 모델은 GSBS에 기초한 채널의 상관도를 정의하여 간단하게 상관된 광대역 다중 페이딩 채널을 모델화 할 수 있도록 제안되었다. 이 모델에서 채널의 상관도는 송/수신 안테나의 이격거리와 DOA에 의해 특정 지어지는데 안테나간의 이격이 클수록 상관도는 감소한다.
CDMA-BLAST detector는 detection을 위해 V-BLAST 알고리듬을 사용한다 [8-13]. V-BLAST는 사용된 여러 개의 송신 안테나에 다른 신호를 전송함으로써 전송 데이터 속도를 증가 시킨다. 수신단에서 사용되는 detection 알고리듬은 기존의 detection보다 좋은 성능을 가지나 Decorrelate와 SIC(Successive Interference Cancellation)을 복합한 형태로 처음 detection되는 신호의 오류가 다음 detection에 까지 영향을 미치는 문제점이 있다.
제안된 채널 환경에서 CDMA-BLAST의 성능을 분석해본 결과 채널의 상관도가 증가함에 따라 Detector의 SNR성능이 최대 8 dB까지 현저히 감소함을 알 수 있고 Capacity에 있어서도 평균 30% 까지 감소함을 확인 할 수 있었다. 또한 CDMA-BLAST의 성능이 안테나의 개수에도 영향 받음을 볼 수 있는데, (2,4) MIMO 채널에서 상대적으로 좋은 SNR과 Capacity 성능을 보임을 확인 할 수 있다. 7 핑거를 가지는 RAKE 수신기를 사용하여 RAKE 수신기능이 없는 수신기와 성능을 비교한 결과 전체적으로 시스템의 capacity가 평균 23 %까지 감소함을 확인 가능 하였는데, 이는 다중안테나 신호처리에 필요한 상관된 subchannel의 수가 핑거의 수의 배수 만큼 늘어남에서 기인한다.
