In recent years, wireless systems are rapidly having developed to serve high speed voice, text and multimedia internet services which were traditionally offered by wire line networks. To support these services, wireless transmission systems are required to enhance the performance and the capacities. Information theoretic investigations have shown that Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems can achieve very high capacities. Space-Time Block Coding (STBC) and Bell Labs Layered Space-Time Architecture (BLAST) are widely used schemes which utilize the diversity offered by MIMO channels, and provide reliable high data rate wireless communication. Works to reduce the computation complexity in the receiver are also needed for realization. Recently, new scheme called Double Space Time Transmit Diversity (DSTTD) was proposed, which is a scheme that is a combination of STBC and BLAST to increase the diversity gain and data rates simultaneously, and various BLAST detection algorithms at the receiver.
In this thesis, various BLAST detection schemes are considered to compare the performance of receiver signal detection in DSTTD system. The method used generally such as Zero forcing (ZF), Minimum Mean Square Error (MMSE) is introduced. ZF scheme has error propagation. So Ordered Successive Interference Cancellation (OSIC), the scheme to reduce error propagation with some detection order, is explained. This scheme has better performance than ZF. But computational complexity is high. The last, Sorted QR Decomposition (SQRD) is shown. SQRD method can reduce computational complexity with QR decomposition and sorting. In simulation results, we present the performance comparison of various BLAST detection methods for DSTTD system under Rayleigh flat fading channel. We can observe the improved performance and reduced complexity of receiver due to utilizing efficient receiver detection algorithms in DSTTD system.
현재 무선 이동통신 시장이 급성장하고 무선 환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스가 요구되고 있으며, 동시에 전송 데이터의 대용량화 및 데이터 전송의 고속화가 진행되고 있다. 따라서 한정된 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 방법을 찾는 것이 가장 시급한 과제로 떠오르고 있으며, 이 과제를 해결하기 위해서는 다중 안테나를 이용한 새로운 전송 기술이 필요하다. 3세대 이동통신 표준화 기구인 3GPP에서는 이동통신 환경에서 다수의 안테나를 사용하여 데이터를 송/수신하는 다중 안테나 신호처리 기술을 적용한 새로운 데이터 전송 방식들이 활발히 논의되고 있다. 현재 다이버시티 이득을 높일 수 있는 방법인 Space Time Block Coding (STBC)나 데이터 전송 속도를 증가시킬 수 있는 Bell Lab Layered Space Time Architecture (BLAST)같은 다중 안테나 전송기술들이 알려져 있다. 이후 이 두 기술의 장점을 갖기 위해 합쳐진 기술인 Double Space Time Transmit Diversity (DSTTD) 방식 이 3GPP에서 제안되었다. DSTTD 방식을 위한 전송 시스템은 기존의 STTD가 확장된 구조로써, 2개의 STTD 부호기와 4개의 전송 안테나로 구성된다.
본 연구에서는 DSTTD 시스템에 기존에 제안된 다양한 VBLAST신호 검출방법을 적용하여 시스템의 성능을 비교 평가하는 연구를 시행하였다. 전통적으로 사용되어온 Zero Forcing (ZF), Minimum Mean Square Error (MMSE)방법에, 가장 큰 post-detection SNR을 가지는 layer를 찾아서 nulling 과 cancellation을 거쳐는 과정에서 신호 검출 순서를 고려하여 동작하는 Ordered Successive Interference Cancellation (OSIC) 방법을 사용하여 성능을 분석한 결과, 검출순서를 고려하지 않은 방법보다 성능이 향상되는 것을 볼 수 있었다. 또한 계산의 복잡화를 줄이기 위한 방법으로 제안된 방법인 QR Decomposition 방법을 사용하여 신호를 검출하는 방법이 있다. 기존의 검출방법은 matrix의 inverse 계산이 많아서 계산량이 증가하게 되는데 QR Decomposition을 이용하여 신호를 검출하기 위해 필요한 계산 량을 줄일 수 있다. 여기에 성능 향상을 위해 검출하고자 하는 layer를 재정렬하는 것을 고려한 Sorted QR Decomposition 방법을 이용하여 성능을 비교해 본 결과, 또한 Sorting을 고려하지 않은 경우보다 성능의 향상을 확인할 수 있었다. 결론적으로 DSTTD에서의 수신기 신호 검출 성능은 ZF보다는 MMSE의 경우가 noise를 고려하기 때문에 우수하고, 다음으로 QR Decomposition을 이용한 방법이 또한 이용하지 않은 방법보다 성능이 향상되었다. Sorting을 고려한 방법은 더 좋은 성능을 보였고, OSIC를 적용한 방법도 이전의 성능보다는 성능이 향상되었다. 그러나 SQRD와 OSIC방법은 성능 면에서는 OSIC의 경우가 더 우수하지만, 계산량의 관점에서는 SQRD가 더 우수하다는 것을 알 수 있었다.
