병렬 반복 알고리즘을 활용한 동기 CDMA 시스템 간섭 소거

초록

본 논문은 NLMS 기반 다단계 부분 간섭 소거(LMS‑PPIC)에서 단계별 오류 전파를 최소화하기 위해, 서로 다른 스텝 사이즈를 갖는 NLMS 알고리즘을 병렬로 운영하고, 각 반복마다 단위 크기 조건에 가장 부합하는 추정치를 선택하는 PLMS‑PPIC 방식을 제안한다. 균형·불균형·시간변화 채널 환경에서 시뮬레이션을 통해 기존 LMS‑PPIC 대비 BER 향상을 입증한다.

상세 분석

본 연구는 코히어런트 CDMA 시스템에서 다중 사용자의 신호가 서로 간섭을 일으키는 문제를 해결하기 위해 부분 간섭 소거(Partial Interference Cancelation, PIC) 기법을 다단계 구조로 확장한 LMS‑PPIC 방식을 재검토한다. LMS‑PPIC은 각 단계에서 정규화 최소 평균 제곱(Normalized Least Mean Square, NLMS) 알고리즘을 이용해 취소 가중치를 추정하고, 이전 단계에서 남은 잔여 간섭을 점진적으로 제거한다. 그러나 NLMS 알고리즘의 스텝‑사이즈 μ는 수렴 속도와 안정성 사이의 트레이드오프를 결정하는 핵심 파라미터이며, 고정된 μ값을 사용하면 특정 채널 조건에서 과도한 진동이나 느린 수렴이 발생한다. 특히 채널이 균형(balanced) 상태일 때 취소 가중치의 이론적 크기는 단위(‖w‖=1)이어야 함에도 불구하고, μ가 부적절하면 추정된 가중치의 크기가 1에서 크게 벗어나면서 단계 간 오류가 증폭된다. 이러한 현상을 완화하기 위해 저자는 서로 다른 μ값을 갖는 여러 NLMS 인스턴스를 병렬로 실행하고, 각 반복(iteration)마다 현재 추정된 가중치 벡터 ŵ의 원소들의 절댓값 평균이 1에 가장 근접한 μ를 선택하는 Parallel LMS‑PPIC(PLMS‑PPIC) 알고리즘을 제안한다. 구체적으로, 단계 k에서 M개의 NLMS 서브알고리즘이 μ1,…,μM을 사용해 각각 ŵk,i(i=1…M)를 업데이트하고, 선택 기준 J_i = Σ_n (|ŵk,i