ES2433695B1 - METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITY. - Google Patents

METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITY. Download PDF

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ES2433695B1 ES201230387A ES201230387A ES2433695B1 ES 2433695 B1 ES2433695 B1 ES 2433695B1 ES 201230387 A ES201230387 A ES 201230387A ES 201230387 A ES201230387 A ES 201230387A ES 2433695 B1 ES2433695 B1 ES 2433695B1
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Abstract

Método de decodificación esférica de señales de sistemas de comunicación de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de máxima verosimilitud.#En el que se aplica un método de cotas por minimización en caja que acelera la decodificación esférica y que comprende una etapa de preproceso y una etapa de búsqueda. Proporciona un nuevo test de factibilidad incluido en la etapa de búsqueda, en el que se obtienen señales scr{sub,i} que cuando no están en la caja obtiene la señal sck{sub,i}, lo que reduce y simplifica el número de minimizaciones, reduciendo el tiempo de computación y por tanto el coste temporal de la decodificación.#Además usa estas señales scr{sub,i} y/o sck{sub,i} para seleccionar una señal inicial x0 que se aplica en el método de minimización en caja, lo que también minimiza el coste temporal de las minimizaciones en caja.Spherical decoding method of signals from multiple input and multiple output communication systems (MIMO) of maximum likelihood. # In which a box minimization method is applied that accelerates spherical decoding and comprises a preprocessing stage and A search stage. It provides a new feasibility test included in the search stage, in which scr {sub, i} signals are obtained that when they are not in the box obtains the sck {sub, i} signal, which reduces and simplifies the number of minimizations, reducing the computation time and therefore the temporary cost of decoding. # Also use these scr {sub, i} and / or sck {sub, i} signals to select an initial signal x0 that is applied in the method of cash minimization, which also minimizes the temporary cost of cash minimizations.

Description

OBJETO DE LA INVENCiÓN OBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un método de decodificación esférica de señales de sistemas de comunicación de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de máxima verosimilitud, en el que se aplica un método de cotas por minimización en caja que acelera la decodificación esférica; y que tiene por objeto reducir el número de minimizaciones en caja y simplificar cada una de dichas minimizaciones, reduciendo el tiempo de computación y por tanto el coste temporal de la decodificación. The present invention relates to a method of spherical decoding of signals of communication systems of multiple inputs and multiple outputs (MIMO) of maximum likelihood, in which a method of dimensions by box minimization is applied which accelerates spherical decoding; and which aims to reduce the number of cash minimizations and simplify each of said minimizations, reducing the computation time and therefore the temporary cost of decoding.

En general la invención es aplicable en la industria de las telecomunicaciones y más particularmente en comunicaciones inalámbricas. Además la invención es aplicable en el campo de la criptografia. In general, the invention is applicable in the telecommunications industry and more particularly in wireless communications. In addition the invention is applicable in the field of cryptography.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

En la última década, uno de los desarrollos tecnológicos más significativos que condujeron a la nueva generación de banda ancha inalámbrica es la comunicación a través de sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas (multiple-input multiple-output, MIMO). El reciente interés despertado por las tecnologias MIMO no se limita solo al mundo de la investigación sino que también ha impactado sobre la industria de las comunicaciones inalámbricas de manera espectacular, prueba de ello es la adopción de las técnicas MIMO en muchos estándares inalámbricos tales como L TE, WiMAX y WLAN. Los sistemas MIMO aumentan las tasas máximas de transmisión y mejoran la fiabilidad y cobertura de las comunicaciones inalámbricas actuales sin la necesidad de utilizar un de ancho de banda ni potencia de transmisión adicional. Esta es sin duda una enorme ventaja, dado que los recursos espectrales son muy escasos y caros. Por otra parte, mantener la potencia de transmisión lo más baja posible es un factor crucial en la vida útil de la bateria de los dispositivos de comunicación inalámbrica y por ello hay que intentar minimizar el consumo de las etapas que hacen posible la comunicación MIMO. En definitiva, por todas las razones anteriormente descritas y por muchas otras, MIMO es un campo que atrae una gran parte de la investigación internacional de más alto nivel. In the last decade, one of the most significant technological developments that led to the new generation of wireless broadband is communication through multi-input and multi-output systems (multiple-input multiple-output, MIMO). The recent interest aroused by MIMO technologies is not only limited to the world of research but has also had a dramatic impact on the wireless communications industry, proof of this is the adoption of MIMO techniques in many wireless standards such as L TE, WiMAX and WLAN. MIMO systems increase maximum transmission rates and improve the reliability and coverage of current wireless communications without the need to use additional bandwidth or transmission power. This is undoubtedly a huge advantage, since spectral resources are very scarce and expensive. On the other hand, keeping the transmission power as low as possible is a crucial factor in the life of the battery of wireless communication devices and therefore we must try to minimize the consumption of the stages that make MIMO communication possible. In short, for all the reasons described above and for many others, MIMO is a field that attracts a large part of the highest level of international research.

La Figura 1 muestra el diagrama de bloques de un sistema de comunicaciones MIMO lipico compuesto por un transm isor 1 equipadO con M antenas para envio de señales a un receptor 2 equipado con N antenas, a través de un canal MIMO 3 que genera una mezcla de las señales transmitidas, la cual es debida a la aparición de múltiples caminos entre cada par de antenas transmisora-receptora. El número de antenas emisoras nunca es mayor al de antenas receptoras, es decir N 2:: M. El receptor comprende un delector que procesa la mezcla de señales recibidas y estima cuales fueron los datos transmitidos, generalmente siguiendo alguna regla probabilística, obteniendo la señal decodificada. Se ha demostrado que el uso de sistemas de comunicación MIMO complica el receptor y, especialmente, la etapa de detección de datos. Por lo tanto, es muy importante consegu ir receptores MIMO de baja complejidad que mantengan una baj a tasa de error en la detección. Figure 1 shows the block diagram of a lipid MIMO communications system composed of a transmitter 1 equipped with M antennas for sending signals to a receiver 2 equipped with N antennas, through a MIMO channel 3 that generates a mixture of the transmitted signals, which is due to the appearance of multiple paths between each pair of transmitter-receiver antennas. The number of transmitting antennas is never greater than that of receiving antennas, that is, N 2 :: M. The receiver comprises a delector that processes the mix of received signals and estimates what the transmitted data were, generally following some probabilistic rule, obtaining the signal. decoded. It has been shown that the use of MIMO communication systems complicates the receiver and, especially, the data detection stage. Therefore, it is very important to get low complexity MIMO receivers that maintain a low detection error rate.

Existen diferentes tipos de detectores, con diferentes propiedades de tasa de error y de oomplejidad de cálculo. Los conocidos como detectores "subóptimos' son computacional mente eficientes, pero su tasa de error puede no ser aceptable, sobre todo en presencia de mucho ruido en la transmisión. There are different types of detectors, with different error rate and complex complexity properties. The so-called "suboptimal" detectors are computationally efficient, but their error rate may not be acceptable, especially in the presence of a lot of transmission noise.

Los detectores oon menor tasa de error son los llamados detectores óptimos o de máxima verosimilitud, que en la decodificación obtienen la señal oon mayor probabi lidad de ser la enviada. Los detectores de máxima verosimilitud más conocidos son los basados en decodificación esférica, que se describe más adelante para facilitar la comprensión de la invención. The detectors with the lowest error rate are the so-called optimal or maximum likelihood detectors, which in the decoding obtain the signal with a higher probability of being sent. The best known maximum likelihood detectors are those based on spherical decoding, which is described below to facilitate understanding of the invention.

Los detectores de máxima verosimilitud en general, y los de decodificación esférica en particular, son, muy costosos computacional mente, es decir el tiempo de computación que requieren es elevado, especialmente cuando el ruido en el canal de oomunicaciones es considerable. Además, el coste de detección de una señal por estos métodos es bastante impredecible, dependiendo del ruido del canal. La invención que se describe más adelante es una modificación del método de deoodificación esférica orientada a reducir el coste de cálculo de la decodificación, y que tiene como efecto adicional que la complejidad de detección de una señal sea prácticamente independiente del ruido. The maximum likelihood detectors in general, and those of spherical decoding in particular, are very expensive computationally, that is, the computation time they require is high, especially when the noise in the communications channel is considerable. In addition, the cost of detecting a signal by these methods is quite unpredictable, depending on the noise of the channel. The invention described below is a modification of the spherical deoodification method aimed at reducing the cost of decoding calculation, and which has the additional effect that the detection complexity of a signal is practically independent of noise.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente señalados, la invención proporciona un nuevo método de decodificación esférica de señales de sistemas de comunicación de múltiples entradas y In order to achieve the objectives and solve the aforementioned drawbacks, the invention provides a new method of spherical decoding of signals from multiple input communication systems and

ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2

múltiples salidas (MIMO) de máxima verosimilitud, en el que se tiene un transmisor con una pluralidad de multiple outputs (MIMO) of maximum likelihood, in which there is a transmitter with a plurality of

antenas emisoras M para envio de señales por un canal MIMO a una pluralidad de antenas N de un receptor de decodificación esférica en el que se aplica un método de cotas por minimización continua que acelera la decodificación esférica; y donde es conocido que los datos de entrada del receptor son: transmitting antennas M for sending signals through a MIMO channel to a plurality of antennas N of a spherical decoding receiver in which a method of dimensions by continuous minimization that accelerates spherical decoding is applied; and where it is known that the receiver's input data is:

--
una matriz de canal HE RN"M, con N filas y M columnas, es decir el número de filas es igual al número antenas receptoras y el número de columnas es igual al número de antenas emisoras, donde el número de antenas receptoras es mayor que el número de antenas emisoras N ~ M. a HE RN "M channel matrix, with N rows and M columns, that is the number of rows is equal to the number of receiving antennas and the number of columns is equal to the number of transmitting antennas, where the number of receiving antennas is greater than the number of transmitting antennas N ~ M.

--
la constelación: D = (d1 • ..• dL } conjunto de L símbolos, todos ellos en IR. the constellation: D = (d1 • .. • dL} set of L symbols, all of them in IR.

--
la señal recibida y€ IRN ; the received signal and € IRN;

A partir de dichos datos de entrada, el receptor obtiene la señal de máxima verosimilitud, es decir la señal decodificada, que es seleccionada de entre todas las señales de M componentes que cumplen que cada uno de los M componentes de la señal que pertenece a la constelación D. Por la señal de máxima verosimilitud se entiende aquella de estas señales de M componentes que, tras ser filtrada por la matriz de canal H, tiene la distancia minima a la señal recibida y. From said input data, the receiver obtains the maximum likelihood signal, that is the decoded signal, which is selected from among all the M component signals that fulfill each of the M components of the signal belonging to the constellation D. The maximum likelihood signal means that one of these M component signals that, after being filtered by the H-channel matrix, has the minimum distance to the received signal and.

El método de decodificación esférica convencional comprende una etapa de preproceso y una etapa de búsqueda. The conventional spherical decoding method comprises a preprocessing stage and a search stage.

En la etapa de preproceso se obtiene una nueva matriz de canal R E IRM"M Y además se obtiene una nueva señal recibida z E IR M , mediante transfonnación ortogonal de la matriz de canal H y la señal recibida y; donde la nueva matriz de canal R es triangular superior mediante la que se simplifica la etapa de búsqueda al pennite organizar la búsqueda de forma secuencial. In the preprocessing stage a new RE IRM "MY channel matrix is obtained, in addition a new received signal z E IR M is obtained, by orthogonal transfonation of the H channel matrix and the received signal y; where the new R channel matrix it is triangular superior by means of which the search stage is simplified to the pennite to organize the search sequentially.

Además en la etapa de preproceso se obtiene una primera señal auxiliar sck, mediante la resolución de un sistema de ecuaciones triangulares convencional que se describe más adelante para facilitar la comprensión de la invención. Seguidamente se verifica si se cumple la condición de que dicha primera señal auxiliar sck tenga todas sus componentes dentro de una caja definida por los valores máximo y minimo de la constelación D, de forma que en caso de comprobarse que se cumple dicha condición, entonces se obtiene un radio inicial cuyo valor es la distancia entre la señal sck tras ser cuantizada y filtrada por la matriz R, y la señal recibida z. Por el contrario, en caso de no comprobarse dicha condición, entonces en la etapa de preproceso se selecciona una señal inicial xO que se utiliza para calcular una segunda señal auxiliar ser mediante resolución de un problema de minimización con restricciones convencional, y además se obtiene un radio inicial como la distancia entre la señal ser tras ser cuantizada y filtrada por la matriz R, y la señal recibida z. Furthermore, in the preprocessing stage a first auxiliary signal sck is obtained, by solving a conventional triangular equation system described below to facilitate the understanding of the invention. Then it is verified if the condition that said first auxiliary signal sck has all its components within a box defined by the maximum and minimum values of the constellation D is fulfilled, so that if it is verified that said condition is met, then obtains an initial radius whose value is the distance between the sck signal after being quantized and filtered by the matrix R, and the received signal z. On the contrary, if this condition is not checked, then in the preprocessing stage an initial signal xO is selected which is used to calculate a second auxiliary signal, by solving a minimization problem with conventional restrictions, and in addition a initial radius as the distance between the signal being after being quantized and filtered by the matrix R, and the signal received z.

En la etapa de búsqueda es conocido que en primera instancia se establece el cuadrado de un radio inicial como la menor distancia total obtenida hasta el momento, y seguidamente se enumeran unas señales parciales (5;,5;+1,"' , 5M_I' 5101) Y unas señales completas (51,52, ... • 5101_1, 5101), sobre las que se aplica un test de factibilidad, para decidir si cada una de las señales parciales enumeradas es factible °no, y cuando una cierta señal parcial (5;,5;+1 ,···.5101_1, 5101 ) es factible, se siguen enumerando las siguientes señales, seleccionadas entre señales parciales y señales completas, denominadas sucesoras, de dicha señal parcial, y cuando una cierta señal parcial (5; , 51+ 1'"' ' 5101_1' 5101 ) no es factible se descarta y no se enumera ninguna señal parcial ni señal completa, sucesora de dicha señal parcial. In the search stage it is known that in the first instance the square of an initial radius is established as the smallest total distance obtained so far, and then partial signals are listed (5;, 5; +1, "', 5M_I' 5101) And complete signals (51.52, ... • 5101_1, 5101), on which a feasibility test is applied, to decide whether each of the partial signals listed is feasible ° no, and when a certain signal partial (5;, 5; +1, ···. 5101_1, 5101) is feasible, the following signals, selected from partial signals and complete signals, called successors, of said partial signal, and when a certain partial signal are still listed (5;, 51+ 1 '"' '5101_1' 5101) it is not feasible to be discarded and no partial signal or complete signal is listed, successor to said partial signal.

Cada vez que en la enumeración se obtiene una señal completa que, tras ser filtrada por la matriz de canal R, su distancia a la señal recibida z es menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, dicha señal completa se guarda como candidata a solución de máxima verosimi litud, y la menor distancia total obtenida hasta el momento pasa a ser dicha distancia a la señal recibida z. Cuando acaba la enumeración, la señal candidata resultante es la señal de máxima verosimilitud correspondiente a la señal decodificada. Each time in the enumeration a complete signal is obtained that, after being filtered by the R channel matrix, its distance to the received signal z is less than the smallest total distance obtained so far, said complete signal is saved as a candidate for maximum likelihood solution, and the lowest total distance obtained so far becomes that distance to the received signal z. When the enumeration ends, the resulting candidate signal is the maximum likelihood signal corresponding to the decoded signal.

En el test de factibilidad, donde se decide si una señal parcial (51,51+1,"' , 5101_1' sM) es factible o no, en primer lugar se comprueba si la distancia parcial de dicha senal parCial es menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento. En el caso de no realizarse dicha comprobación, es decir cuando la distancia parcial de la señal parcial no es menor que la menor distancia obtenida a la señal recibida, entonces dicha señal parcial se establece como no factible. Por el contrario en caso de realizarse dicha comprobación, es decir cuando la distancia parcial de la señal parcial es menor que la menor distancia obtenida a la señal recibida, entonces se selecciona una señal inicial xO que se utiliza como señal inicial para aplicar un método de minimización con restricciones convencional, mediante el que se obtiene la segunda señal auxiliar ser¡ asociada a la señal parcial (51,51+1, '" , 5101_1' 5101)' A continuación se emplea dicha segunda señal auxiliar serl para calcular una cota de minimización continua e convencional, y la cota c se suma a la distancia parcial de la señal parcial (5;,5i+I .·", SM_l . SM)' Seguidamente se verifica si dicha suma es mayor que la menor distancia total obtenida hasta el momento en cuyO caso la señal parcial se declara no factible; y si la suma es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento, la señal parcial se declara factible. In the feasibility test, where it is decided whether a partial signal (51.51 + 1, "', 5101_1' sM) is feasible or not, it is first checked whether the partial distance of said partial signal is less than the smallest total distance obtained so far In the case of not checking, that is, when the partial distance of the partial signal is not less than the smallest distance obtained from the received signal, then said partial signal is established as not feasible. On the contrary, if said check is made, that is, when the partial distance of the partial signal is less than the smallest distance obtained from the received signal, then an initial signal xO is used which is used as the initial signal to apply a minimization method with conventional restrictions, whereby the second auxiliary signal is obtained will be associated with the partial signal (51.51 + 1, '", 5101_1' 5101) 'Next, said second auxiliary signal serl p is used To calculate a continuous and conventional minimization dimension, and the c-value is added to the partial distance of the partial signal (5;, 5i + I. · ", SM_l. SM) 'Then it is verified if said sum is greater than the smallest total distance obtained so far in which case the partial signal is declared not feasible; and if the sum is less than the smallest distance obtained so far, the partial signal is declared feasible.

Básicamente, la invención aporta dos mejoras a la decodificación esférica. La realización de la segunda mejora requiere haber realizado la primera mejora. Basically, the invention brings two improvements to spherical decoding. Making the second improvement requires having made the first improvement.

Dicha primera mejora se caracteriza por que tras aplicar el test de factibilidad y verificar que una señal parcial (S,.51+1.· .. , 5M_I. S/<1) es factible, al ser su distancia parcial menor que la menor distancia lotal obtenida hasta el momento, según fue descrito, comprende: This first improvement is characterized in that after applying the feasibility test and verifying that a partial signal (S, .51 + 1. · .., 5M_I. S / <1) is feasible, since its partial distance is less than the smallest Total distance obtained so far, as described, comprises:

--
calcular la primera señal auxiliar sek/= (S].S2' ... S/_ I) asodada a la señal parcial (sr,SI+I' " . SM_I. 514 ). calculate the first auxiliary signal sek / = (S] .S2 '... S / _ I) attached to the partial signal (sr, SI + I' ". SM_I. 514).

--
verificar si la primera señal auxiliar sek, asociada a la señal parcial (s;.s/+1 ...· , SM_ ], SM) tiene todas sus componentes dentro de la caja definida por los valores máximo y minimo de la constelación, verify if the first auxiliary signal sek, associated with the partial signal (s; .s / + 1 ... ·, SM_], SM) has all its components within the box defined by the maximum and minimum values of the constellation,

--
cuando se comprueba dicha verificación. es decir cuando se da la condidón de que todas las componentes de la primera señal auxiliar 5ek, están dentro de la caja. entonces la señal pardal (5"S'+I ...· . S"'_I ' s",) se declara factible; when said verification is verified. that is, when the condition is given that all the components of the first auxiliary signal 5ek, are inside the box. then the pardal signal (5 "S '+ I ... ·. S"' _ I 's ",) is declared feasible;

--
por el contrario cuando no se comprueba dicha verificación. es decir no se da condición anterior de que todas las componentes de la primera señal auxiliar sek¡ están dentro de la caja. entonces se calcula la segunda señal auxiliar 5er¡ asociada a la señal parcial (S¡'S¡+I ... · . s", _¡, S/oI) , y a continuación se calcula la cota de minimización continua e y se decide. mediante el test de factibilidad. si la señal parcial (S/,Sl+l" " , SM_I' SM) es factible o no. on the contrary when this verification is not verified. that is, there is no prior condition that all the components of the first auxiliary signal sek¡ are inside the box. Then the second auxiliary signal 5er¡ associated with the partial signal (S¡'S¡ + I ... ·. s ", _¡, S / oI) is calculated, and then the continuous minimization value e is calculated and it is decided via the feasibility test, if the partial signal (S /, Sl + l "", SM_I 'SM) is feasible or not.

Por tanto el método descrito limita el numero de minimizaciones en caja. usando la posición de la primera señal auxiliar 5ek¡ relativa a la caja definida por la constelación. de forma que no siempre es necesario calcular la segunda señal auxiliar ser/ . En consecuencia con esta primera propuesta de mejora se reduce el numero de minimizaciones en caja que se realizan en el estado de la técnica. Therefore the described method limits the number of minimizations in cash. using the position of the first auxiliary signal 5ek¡ relative to the box defined by the constellation. so that it is not always necessary to calculate the second auxiliary signal to be /. Consequently, with this first improvement proposal, the number of cash minimizations made in the state of the art is reduced.

La segunda mejora propuesta por la invención se caracteriza por que tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (s"S'+1"" , S"' _1' s", ) para una componente i-ésima. con ¡< M. que verifique que su distancia parcial sea menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento. y para la que la primera señal auxiliar sek, asociada a dicha señal parcial tiene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores máximo y minimo de la constelación. por lo que se ha de calcular la segunda señal auxiliar ser¡ asociada a la señal parcial (S¡'S¡+I .· .. . S"' _I' S/oI ). de acuerdo con el método de la primera mejora. y además se ha de calcular la cota de minimización continua e. además comprende: The second improvement proposed by the invention is characterized in that after checking the feasibility of a partial signal (s "S '+ 1" ", S"' _1 's ") for an ith component with ¡<M. that verifies that its partial distance is less than the smallest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sek, associated with said partial signal has any of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of The constellation, for which the second auxiliary signal has to be calculated, will be associated with the partial signal (S¡'S¡ + I. · ... S "'_I' S / oI). according to the method of the first improvement. and the continuous minimization level must be calculated e. It also includes:

--
obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones. como las i -1 primeras componentes de la segunda señal auxiliar Ser1+1 = (s], s~," ', S,_I ) cuando al comprobar la factibilidad de una señal parcial predecesora (s/+1 ...·. S"'_I' s", ) de una señal parcial (s,," ,, S/oI_1'S", ) se calculó la segunda señal auxiliar ser'+1'" (SI' Sl'''', Si) asociada a la señal parcial (S¡+I ... · . S"'_I' 5/01). y Obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions. as the first i -1 components of the second auxiliary signal Ser1 + 1 = (s], s ~, "', S, _I) when checking the feasibility of a predecessor partial signal (s / + 1 ... ·. S "'_ I' s",) of a partial signal (s ,, ",, S / oI_1'S",) the second auxiliary signal was calculated to be '+ 1' "(SI 'Sl' '' ', Si) associated to the partial signal (S¡ + I ... ·. S "'_ I' 5/01). and

obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones. como las i-1 primeras componentes de la primera señal auxiliar sekl+l: (5],52 .···. S/_I). cuando al comprobar la factibilidad de la señal parcial predecesora (SI+ I' ... , s"'_¡. s",) no se calculó la segunda señal auxiliar seri+l ' Ypor tanto se calculó la primera señal auxiliar sek¡+I'" (51.52.... . Si) asociada a la señal parcial (S¡+I ... · . S"'_I' 5/01)' Obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions. as the first i-1 components of the first auxiliary signal sekl + l: (5], 52. ···. S / _I). when, when checking the feasibility of the predecessor partial signal (SI + I '..., s "' _ ¡. s",) the second auxiliary signal seri + l 'was not calculated and therefore the first auxiliary signal sek¡ + was calculated I '"(51.52 ..... Yes) associated with the partial signal (S¡ + I ... ·. S"' _ I '5/01)'

Por tanto mediante esta segunda propuesta se selecciona la señal inicial para el método de minimización en caja. usando las señales auxiliares ser/ y/o sek¡ obtenidas al examinar la factibilidad de la señal parcial predecesora. lo que minimiza el coste temporal de cada una de las minimizaciones en caja. Therefore, through this second proposal, the initial signal is selected for the box minimization method. using the auxiliary signals be / and / or sek¡ obtained when examining the feasibility of the predecessor partial signal. which minimizes the temporary cost of each of the cash minimizations.

Adicionalmente la invención se caracteriza por que: Additionally the invention is characterized in that:

--
la etapa de preproceso comprende almacenar la primera señal auxi liar 5ek. y almacenar la segunda señal auxiliar ser cuando haya sido calculada. The preprocessing step comprises storing the first 5ek auxiliary signal. and store the second auxiliary signal be when it has been calculated.

emplear la primera señal auxiliar sek y la segunda señal auxiliar ser almacenadas. en las posibles minimizaciones que se apliquen para comprobar la factibilidad de señales parciales de la forma (S/oI) con use the first auxiliary signal sek and the second auxiliary signal to be stored. in the possible minimizations that are applied to verify the feasibility of partial signals of the form (S / oI) with

i= M, i = M,

--
tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (SM ) con i = M • que verifique que su distancia parcial sea after checking the feasibility of a partial signal (SM) with i = M • verifying that its partial distance is

menor que la menor distancia lotal obtenida hasta el momento, y para la que la primera señal auxiliar sck M asociada a dicha señal parcial tiene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación, por lo que se ha de calcular la segunda señal auxiliar ser", asociada a la señal parcial (SM) y la cota de minimización continua c, además comprende: less than the lowest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sck M associated with said partial signal has some of its components outside the box defined by the maximum and minimum constellation values, so It is necessary to calculate the second auxiliary signal ser ", associated with the partial signal (SM) and the continuous minimization dimension c, also includes:

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obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las M-1 primeras componentes de ser, cuando en la etapa de preproceso se calculó la señal auxiliar ser, y obtain the initial signal xO for the method of continuous minimization with restrictions, such as the first M-1 components of being, when the auxiliary signal was calculated in the preprocessing stage, and

obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las M -1 primeras componentes de sck, cuando en la etapa de preproceso no se calculó la segunda señal auxiliar ser y únicamente se calculó la primera señal auxiliar sck. obtaining the initial signal xO for the method of continuous minimization with restrictions, such as the first M -1 components of sck, when the second auxiliary signal was not calculated in the preprocessing stage and only the first auxiliary sck signal was calculated.

Esta caracterización adicional permite complementar las ventajas descritas para la primera y segunda mejora, obteniendo un método más eficiente, en el que el coste temporal de la decodificación esférica resulta prácticamente independiente del ruido. This additional characterization allows to complement the advantages described for the first and second improvement, obtaining a more efficient method, in which the temporal cost of spherical decoding is practically independent of noise.

También cabe señalar que el método propuesto se puede aplicar simultáneamente (y con mejoras acumuladas) junto a otras optimizaciones bien conocidas para la decodificación esférica (ordenación de Schnorr-Euchner, ordenación de las columnas de la matriz de canal , etc.) It should also be noted that the proposed method can be applied simultaneously (and with cumulative improvements) together with other well-known optimizations for spherical decoding (Schnorr-Euchner sorting, column array ordering, etc.)

Es frecuente que el envio de señal se haga en forma de números complejos, y que métodos de decodificación se escriban directamente en forma compleja. El método propuesto también puede ser adaptado a métodos de decodificación esférica para datos complejos; Por otro lado, es bien sabido que el problema de descodificación complejo se puede escribir como un problema en término de números reales. It is common for the signal to be sent in the form of complex numbers, and for decoding methods to be written directly in complex form. The proposed method can also be adapted to spherical decoding methods for complex data; On the other hand, it is well known that the problem of complex decoding can be written as a problem in terms of real numbers.

Además se ha comprobado que el algoritmo para minimización en caja propuesto en el libro Ake Bjorck, "Numerical Methods for Least Squares Problems·, SIAM, Philadelphia, 1996 sección 5.2, página 203, se adapta perfectamente para la resolución de los problemas de minimización continua de la invención, aunque también se podrian emplear otros algoritmos. In addition, it has been proven that the algorithm for box minimization proposed in the book Ake Bjorck, "Numerical Methods for Least Squares Problems ·, SIAM, Philadelphia, 1996 section 5.2, page 203, is perfectly adapted to solve the problems of continuous minimization of the invention, although other algorithms could also be used.

En general, los métodos de decodificación esférica de señal tienen también aplicación en el campo de la criptografía; el método propuesto también se puede utilizar en ese campo. In general, spherical signal decoding methods also have application in the field of cryptography; The proposed method can also be used in that field.

A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención. In order to facilitate a better understanding of this descriptive report and forming an integral part thereof, a series of figures are attached in which the object of the invention has been shown as an illustrative and non-limiting nature.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS BRIEF STATEMENT OF THE FIGURES

Figura 1.-Muestra un diagrama de bloques genérico convencional de un sistema de comunicaciones MIMO con M antenas transmisoras y N antenas receptoras, que ha sido descrita en el apartado de antecedentes de la invención. Figure 1.- Shows a conventional generic block diagram of a MIMO communications system with M transmitting antennas and N receiving antennas, which has been described in the background section of the invention.

Figura 2.-Muestra un diagrama de flujo convencional de la etapa de preproceso de la decodificación esférica. Figure 2.- Shows a conventional flow chart of the preprocessing stage of spherical decoding.

Figura 3.-Muestra un diagrama de flujo convencional de una mejora de la etapa de preproceso de la decodificación esférica. Figure 3.- Shows a conventional flow chart of an improvement of the preprocessing stage of spherical decoding.

Figura 4.-Muestra un diagrama de Hujo convencional de la etapa de búsqueda de la decodificación esférica. Figure 4.- Shows a conventional Hujo diagram of the search stage of spherical decoding.

Figura 5.-Muestra un diagrama de flujo convencional del test de factibilidad que está incluido en la etapa de búsqueda de la figura anterior. Figure 5.- Shows a conventional flow chart of the feasibility test that is included in the search stage of the previous figure.

Figura 6.-Muestra un diagrama de flujo de la etapa de preproceso convencional mejorado respecto del preproceso de la figura 2, respecto al que además incluye una técnica de obtención de una buena aproximación del radio. Figure 6.- Shows a flow chart of the improved conventional preprocessing stage with respect to the preprocessing of Figure 2, with respect to which it also includes a technique for obtaining a good approximation of the radius.

Figura 7.-Muestra un diagrama de flujo convencional del test de factibilidad de las señales parciales con cota de minimización continua que sustituye y mejora al test de la figura 5. Figure 7.- Shows a conventional flow chart of the feasibility test of the partial signals with a continuous minimization level that replaces and improves the test of Figure 5.

Figura 8.-Muestra un diagrama de flujo de la nueva etapa de preproceso de acuerdo con la invención. Figure 8.- Shows a flow chart of the new preprocessing stage according to the invention.

Figura 9.-Muestra un diagrama de flujo del nuevo test de factibilidad que incluye la etapa de búsqueda de acuerdo con la invención. Figure 9.- Shows a flow chart of the new feasibility test that includes the search stage according to the invention.

DESCRIPCiÓN DE LA FORMA DE REALlZAC IÓN PREFERIDA DESCRIPTION OF THE PREFERRED FORM OF REALlZAC IÓN

A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas. Below is a description of the invention based on the figures mentioned above.

En primer lugar, para facilitar la comprensión de la invención, se describe la representación matemática del problema de decodificación de señal en sistemas MIMO convencionales, que se muestra en la figura 1 y que fue descrito en el apartado de antecedentes de la invención. First, to facilitate the understanding of the invention, the mathematical representation of the problem of signal decoding in conventional MIMO systems is described, which is shown in Figure 1 and which was described in the background section of the invention.

10 La transmisión de datos desde las M antenas emisoras a las N antenas receptoras se modeliza matemáticamente mediante una matriz H E IRN><M, con N filas, correspondientes al número de antenas receptoras y M columnas, correspondientes al número de antenas emisoras, siendo N 2: M, llamada matriz de canal, y es conocida por el receptor. El envío de una señal M-dimensional s = (SI.···.SM _ I.SM) a traves del canal se simula como el producto de la matriz de canal por la señal enviada : H· s E IRN. Por lo tanto. el 10 The transmission of data from the M transmitting antennas to the N receiving antennas is mathematically modeled by a HE IRN matrix> <M, with N rows, corresponding to the number of receiving antennas and M columns, corresponding to the number of transmitting antennas, being N 2: M, called the channel matrix, and is known to the receiver. The sending of an M-dimensional signal s = (SI. ··· .SM _ I.SM) through the channel is simulated as the product of the channel matrix by the signal sent: H · s and IRN. Thus. he

15 resultado de que una señal s sea filtrada por la matriz de canal es la señal H . s E RN . The result of a signal s being filtered by the channel matrix is the signal H. s E RN.

Al enviarse una señal s a través del canal. no sólo es filtrada por la matriz de canal. sino que resulta transformada por ruido. Como consecuencia. la señal recibida y E RN se podría escribir como y = H . s + v; donde v E IRN es el ruido (desconocido). When a s signal is sent through the channel. It is not only filtered by the channel matrix. It is transformed by noise. Due. the received signal and E RN could be written as y = H. s + v; where v E IRN is the noise (unknown).

Además. se sabe que las componentes (SI'···.SM _ l'SM) de la señal enviada s E RM pertenecen a un Further. it is known that the components (SI '··· .SM _ l'SM) of the signal sent s E RM belong to a

20 conjunto discreto. finito D = {di' .... dd llamado constelación o alfabeto. Los elementos de la constelación D se denominan símbolos y por tanto D está formado porL símbolos. Por ejemplo la constelación 4-PAM (modulación por amplitud de pulsos) es el conjunto {-3. -1, 1.3}. representado en la figura 3. la cual será descrita en mayor detalle con posterioridad. 20 discreet set. finite D = {di '.... dd called constellation or alphabet. The elements of the constellation D are called symbols and therefore D is formed by the symbols. For example, the constellation 4-PAM (pulse amplitude modulation) is the set {-3. -1, 1.3}. represented in figure 3. which will be described in greater detail later.

El objetivo del problema es hallar la solución de máxima verosimilitud ("Maximum Likelihood Solution", o The goal of the problem is to find the maximum likelihood solution ("Maximum Likelihood Solution", or

25 Solución ML en lo sucesivo). Esta es la señal s = (SI" " .SM _ l,SM) E KM que verifica que la distancia entre dicha señal. filtrada por la matriz de canal H (H· s E a N) y la señal recibida y E IRN es la mínima. de entre todas las posibles señales compuestas por símbolos de la constelación D. Matemáticamente se expresa como s= argminsllH . S -yll. donde s(i) E D. i = l ..... M. 25 ML solution hereafter). This is the signal s = (SI "" .SM _ l, SM) E KM that verifies that the distance between said signal. filtered by the channel matrix H (H · s E to N) and the received signal and E IRN is the minimum. from among all the possible signals composed of constellation symbols D. Mathematically it is expressed as s = argminsllH. S -yll. where s (i) E D. i = l ..... M.

Cabe senalar que cualquier algoritmo de decodificación esférica se compone de dos etapas: una etapa de 30 preproceso. seguida por una etapa de búsqueda. It should be noted that any spherical decoding algorithm consists of two stages: a preprocessing stage. followed by a search stage.

Se describe a continuación la versión básica convencional de la decodificación esférica para la obtención de la señal ML. cuya etapa de preproceso se muestra en el diagrama de flujo de la figura 2 (d11) Y comprende. The conventional basic version of spherical decoding for obtaining the ML signal is described below. whose preprocessing stage is shown in the flowchart of Figure 2 (d11) and comprises.

1) (d111) Calcular la descomposición Q R de la matriz de canal H. En este proceso, se calculan dos matrices QE gNxN y R E a N XM de forma que su producto matricial Q . R es igual a H; donde Q es una matriz 1) (d111) Calculate the decomposition Q R of the H-channel matrix. In this process, two matrices QE gNxN and R E are calculated to N XM so that their matrix product Q. R is equal to H; where Q is a matrix

35 ortogonal (que verifica que el producto de Q por su traspuesta QT es la identidad; Q. QT = f. Y por lo tanto la inversa de Q es su traspuesta QT) y R es una matriz triangu lar superior. La nueva matriz de canal R E IRMXM • es un matriz triangular superior. con M filas y M columnas. se obtiene como las M primeras filas de R. 35 orthogonal (which verifies that the product of Q by its transposition QT is the identity; Q. QT = f. And therefore the inverse of Q is its transposition QT) and R is a superior triangular matrix. The new R E IRMXM • channel matrix is a superior triangular matrix. with M rows and M columns. it is obtained as the first M rows of R.

2) (d112) La señal recibida y es proyectada en la matriz R. esto se hace multiplicando QT por y. Seleccionando las M primeras componentes de eQT. y) obtenemos la nueva señal recibida. que se 2) (d112) The signal received and is projected on the matrix R. This is done by multiplying QT by y. Selecting the first M components of eQT. and) we obtain the new received signal. That

40 denomina Z E RM . Por tanto el problema s=argminsIlH·s-yll se transforma en el problema matemáticamente equivalente (con la misma solución) s= aTg minsllR . s -Z1l2. donde s(i) E D. i = 1, ... , M 40 called Z E RM. Therefore the problem s = argminsIlH · s-yll becomes the mathematically equivalent problem (with the same solution) s = aTg minsllR. s -Z1l2. where s (i) E D. i = 1, ..., M

Seguidamente se realiza la etapa de búsqueda que se representa en la figura 4 (d12) y figura 5 (d18). Next, the search stage that is represented in Figure 4 (d12) and Figure 5 (d18) is performed.

La estructura triangular superior de la nueva matriz de canal R perm ite organizar la búsqueda de forma secuencial, buscando primero un valor para la componente M-ésima de la señal enviada, usando la M-esima The upper triangular structure of the new R-channel matrix allows you to organize the search sequentially, first looking for a value for the M-th component of the sent signal, using the M-th

45 fila de la matriz R; luego se busca un valor para la M-1-ésima componente de la señal. y así sucesivamente. La selección de valores para la componente i-ésima de la señal solución de ML. se dice que se hace en la capa i-ésima. 45 row of matrix R; then a value is searched for the M-1-th signal component. and so on. The selection of values for the ith component of the ML solution signal. It is said to be done in the ith layer.

La operación R . s -z se puede escribir de forma detallada como: The operation R. s -z can be written in detail as:

TU TU You

T2.2 r2.3 T2.M T2.2 r2.3 T2.M

O r 3.3 (ec.1)O r 3.3 (ec.1)

T~:~ .T ~: ~.

C' e'M) (Ji){i)O O O TM •M C 'e'M) (Ji) {i) O O O TM • M

ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2

Entonces, la distancia IIR· s -zllz, donde s = (S¡ ,5Z · ··. 5M_l'5M) se escribe de forma detallada como Then, the distance IIR · s -zllz, where s = (S¡, 5Z · ··. 5M_l'5M) is written in detail as

IIR .s -zll2 = distancia(st, .. ,51>1_1' 5M) IIR .s -zll2 = distance (st, .., 51> 1_1 '5M)

= (rl.! . 51 + TU . 5z+rl,3 . 53 + ... + TI.M . SM -z¡)Z + (rZ.2 . SZ+rZ.3 . 53 +... + TU_' . SM -Z2)2 = (rl.!. 51 + TU. 5z + rl, 3. 53 + ... + TI.M. SM -z¡) Z + (rZ.2. SZ + rZ.3. 53 + ... + TU_ '. SM -Z2) 2

+ +
(T3.3 . 53 + " . + T3.M . SM -Z3)2 + .,. + (TM_l.M_ ¡ . 5101 _1 + TM _ l.M . SM -2101_1) 2 (T3.3. 53 + ". + T3.M. SM -Z3) 2 +.,. + (TM_l.M_¡. 5101 _1 + TM _ l.M. SM -2101_1) 2

+ +
(rM.M · SM -ZM)2 (rM.M · SM -ZM) 2

(ec.2) (ec.2)

La señal ML se busca entre las seriales recibidas de la forma s = (51..... 5,11 _1 .5,11) donde los valores Si The ML signal is searched among the serials received in the form s = (51 ..... 5.11 _1 .5.11) where the Si values

pertenecen a la constelación D, descartando aquellas cuya distancia a la señal recibida zsea mayor que un r2 r2they belong to constellation D, discarding those whose distance to the received signal is greater than an R2 R2

cierto rad io ; este rad io in icial debe escogerse de forma que exista al menos una señal s = (s¡," ·,SM_I'SM),cons(i) E D tal que distancia(s¡,·· ·,5101 _1 ,5,\1) S r 2. certain radius; This initial radius must be chosen so that there is at least one signal s = (s¡, "·, SM_I'SM), cons (i) ED such that distance (s¡, ·· ·, 5101 _1, 5, \ 1) S r 2.

Para describir apropiadamente la búsqueda en la decodificación esférica, se puede definir una señal parcial en la capa i-ésima como una señal de M -i + 1 elementos de la constelación, ya seleccionados para las componentes de la posible señal enviada, desde la capa I-ésima a la M-ésima: (SI,Si+I.···. SM_I,SM)' Dicha señal parcial tiene asociada una distancia parcial, que se calcula como: To properly describe the search in spherical decoding, a partial signal in the ith layer can be defined as a signal of M -i + 1 elements of the constellation, already selected for the components of the possible sent signal, from the layer I-th to M-th: (SI, Si + I. ···. SM_I, SM) 'This partial signal has a partial distance associated, which is calculated as:

distancia parcial( 5¡.5¡+1 ' ". 5M_1• 5M) partial distance (5¡.5¡ + 1 '". 5M_1 • 5M)

= (ru . 5¡+rU+I . 5i+1 + .. . + ri.M . 5M -Z¡)~ + (r¡+U+I . 5¡+1 + .. . + r¡+1.M . 5M -Zi+I)~ + . = (ru. 5¡ + rU + I. 5i + 1 + ... + ri.M. 5M -Z¡) ~ + (r¡ + U + I. 5¡ + 1 + ... + r¡ + 1.M. 5M -Zi + I) ~ +.

+ (rM_I.M_I· 5M_1 + rM_I.M· 5M -ZM _I)2 + (rM.M · 5M -ZM)2 + (rM_I.M_I · 5M_1 + rM_I.M · 5M -ZM _I) 2 + (rM.M · 5M -ZM) 2

(ec.3) (ec.3)

Por contraposición al concepto de señal parcial, es Otil definir las señales completas; estas son las señales que tienen definidas sus M componentes; son de la forma s = (s¡'· ··. SM_I'SM) y, como se ha mencionado arriba, la señal ML se busca entre las señales completas. In contrast to the partial signal concept, it is useful to define the complete signals; these are the signals that have their M components defined; they are of the form s = (s¡ '· ··. SM_I'SM) and, as mentioned above, the ML signal is searched among the complete signals.

Claramente, cualquier posible señal completa 5 = (51'52..··,51_1'5¡,51+1 ..··' 5M_I,5M) cuyas componentes desde la i hasta la M sean la señal parcial (5i.5i+l.·· ·. 5M_I.5M) cumplirá que su distancia a la señal recibida IIR ·5 -zll~ = di5taTlcia(51.52...·.5i_1 .5¡,5i+I , .. ·• 5M_ I .5M) es mayor que la distancia parcial asociada a dicha señal parcial. Clearly, any possible complete signal 5 = (51'52 .. ··, 51_1'5¡, 51 + 1 .. ·· '5M_I, 5M) whose components from i to M are the partial signal (5i.5i + l. ·· ·. 5M_I.5M) will comply that its distance to the received signal IIR · 5 -zll ~ = di5taTlcia (51.52 ... · .5i_1 .5¡, 5i + I, .. · • 5M_ I. 5M) is greater than the partial distance associated with said partial signal.

De 10 anterior se deduce que si una señal parcial (SI.S¡+I ...· , SM_l .SM) tiene una distancia parcial asociada mayor que el radio r 2 entonces dicha señal parcial puede descartarse, ya que cualquier señal completa 5 que se obtenga a partir de dicha señal parcial tendrá una distancia total asociada mayor que el radio r 2. From the previous 10 it follows that if a partial signal (SI.S¡ + I ... ·, SM_l .SM) has an associated partial distance greater than the radius r 2 then said partial signal can be discarded, since any complete signal 5 obtained from said partial signal will have an associated total distance greater than the radius r 2.

Además para facilitar la comprensión de la etapa de búsqueda es de utilidad definir la señal predecesora de una dada de la siguiente forma; dada una señal parcial en la capa i (i < M) (5,,5,+1.·· · , 5M _ 1.5M ), su señal predecesora es la señal (5¡+1...·, 5M_1.5M), en la capa i +1. El concepto también es válido para señales completas: la señal predecesora de una señal completa (SI'S2...· .SM_I.SM) es la señal parCial In addition to facilitate the understanding of the search stage it is useful to define the predecessor signal of a given as follows; given a partial signal in layer i (i <M) (5,, 5, + 1. ·· ·, 5M _ 1.5M), its predecessor signal is the signal (5¡ + 1 ... ·, 5M_1. 5M), in layer i +1. The concept is also valid for complete signals: the predecessor signal of a complete signal (SI'S2 ... · .SM_I.SM) is the partial signal

(S2," ' ,SM_I,SM)' (S2, "', SM_I, SM)'

Análogamente se definen las señales sucesoras de una señal dada de la siguiente forma; dada una señal parcial en la capa i (1) 1) (SI,SI+I, .. ·• SM _I,SM), sus señales sucesoras son las L posibles señales de i + 1 componentes, de fonna (SI_l,S¡,S/+1" " , SM_l,SM) Y dondesl_l es uno de los elementos de la constelación. Similarly, the successor signals of a given signal are defined as follows; given a partial signal in layer i (1) 1) (SI, SI + I, .. · • SM _I, SM), its successor signals are the possible L signals of i + 1 components, of fonna (SI_l, S ¡, S / + 1 "", SM_l, SM) And dondesl_l is one of the elements of the constellation.

La etapa de búsqueda de cualquier algoritmo de decodificación esférica, tiene dos etapas: A) enumeración de las posibles señales parciales y completas, y B) test de factibilidad de cada señal parcial. The search stage of any spherical decoding algorithm has two stages: A) enumeration of the possible partial and complete signals, and B) feasibility test of each partial signal.

A) La enumeración de las señales parciales se realiza secuencialmente por las diferentes ~dimensiones' A) The enumeration of the partial signals is done sequentially by the different ~ dimensions'

o capas de la señal 5, desde la última (la M-ésima) hasta la primera. El diagrama de la figura 3 pretende, por medio de un ejemplo sencillo, dar una idea de cómo procede dicha enumeración. or layers of signal 5, from the last (the M-th) to the first. The diagram in Figure 3 aims, by means of a simple example, to give an idea of how this enumeration proceeds.

En dicha figura 3 se muestra como seria la enumeración de las posibles señales en un caso con M = 5 Y constelación D={-3,-1, 1,3) . En este ejemplo se han designado, de forma arbitraria, algunas señales parciales como factibles y otras como no factibles, para explicar como procede la enumeración dependiendo de que las señales parciales que encuentre sean factibles o no lo sean. En lugar de la arbitrariedad comentada habrá que aplicar el test de factibilidad según será descrito posteriormente. Figure 3 shows how the enumeration of the possible signals in a case with M = 5 and constellation D = {- 3, -1, 1,3) would be. In this example, some partial signals have been designated arbitrarily as feasible and others as not feasible, to explain how the enumeration proceeds depending on whether the partial signals found are feasible or not. Instead of the arbitrariness mentioned, the feasibility test must be applied as will be described later.

La enumeración empieza por la capa j= M (M = 5 en el ejemplo), y considera todos los posibles valores de la constelación para la posición M de la señal. Cada uno de los elementos de la constelación constituye una señal parcial de nivel M. A cada señal parcial de nivel M se le aplica el test de factibilidad, y aquellas que son factibles se siguen explorando, generando sus señales sucesoras de nivel M -1; se comprueba la factibilidad de cada una de éstas, y de nuevo s610 se siguen explorando (generando sucesores) aquellas que se comprueban factibles. The enumeration begins with the j = M layer (M = 5 in the example), and considers all possible constellation values for the M position of the signal. Each of the elements of the constellation constitutes a partial signal of level M. To each partial signal of level M the feasibility test is applied, and those that are feasible are still explored, generating their successor signals of level M -1; the feasibility of each of these is checked, and again only those that are proven feasible are still being explored (generating successors).

Las señales parciales consideradas en la capa 5 son entonces (-3), (-1 l, (1) Y (3) Cada una de estas señales parciales es sometida al test de factibilidad. En este ejemplO, suponemos que las señales parciales (3) y (1) son no factibles (las señales parciales no factibles se muestran ligeramente oscurecidas), mientras que las señales parciales (-3) y (-1) si son factibles. En primer lugar, se explora la señal parcial (-3), pasando a la capa siguiente (i=4). The partial signals considered in layer 5 are then (-3), (-1 l, (1) AND (3) Each of these partial signals is subjected to the feasibility test. In this example, we assume that the partial signals ( 3) and (1) are not feasible (partial signals not feasible are slightly obscured), while partial signals (-3) and (-1) are feasible. First, the partial signal (- 3), moving on to the next layer (i = 4).

En la capa 4, se consideran las señales parciales que tienen el valor ya asignado (-3) en la quinta componente, y se consideran todos los valores posibles de la constelación para la cuarta componente: Estas señales parciales son: (-3, -3), (-1, -3), (1,-3), Y (3, -3), Y a todas ellas se les aplicaría el test de factibilidad. De estas, sólo la señal parcial (-1 , -3) se considera (arbitrariamente en el ejemplo) factible, y es la única para la que se pasa a la capa siguiente, i=3. In layer 4, the partial signals having the value already assigned (-3) in the fifth component are considered, and all possible constellation values for the fourth component are considered: These partial signals are: (-3, - 3), (-1, -3), (1, -3), Y (3, -3), and to all of them the feasibility test would be applied. Of these, only the partial signal (-1, -3) is considered (arbitrarily in the example) feasible, and it is the only one that is passed to the next layer, i = 3.

El método continua generando señales parciales hasta llegar a la capa i=1. En esta capa las señales ya no se consideran "parciales·, sino "completas' porque ya tienen el número deseado de componentes (M=5). En ese último nivel no se aplica el test de factibilidad, sino que se calcula la distancia a la señal recibida (calculando IIR· 5-zlll y se guarda como solución ML aquella señal completa que tiene mínima distancia IIR.5 -zll de entre aquellas que han llegado a la última capa (i=1). The method continues to generate partial signals until it reaches layer i = 1. In this layer the signals are no longer considered "partial", but "complete" because they already have the desired number of components (M = 5). In this last level, the feasibility test is not applied, but the distance to the received signal is calculated (calculating IIR · 5-zlll and that complete signal having a minimum distance IIR.5 -zll between those is saved as ML solution. that have reached the last layer (i = 1).

Tras acabar de recorrer las cuatro señales "completas", sucesoras de la señal parcial (1,1,-1,-3) se vuelve a la capa anterior para completar la enumeración de las señales sucesoras de la señal (1,-1 ,-3). After finishing the four "complete" signals, successors of the partial signal (1,1, -1, -3) return to the previous layer to complete the enumeration of the successor signals of the signal (1, -1, -3).

El superindice de cada señal parcial y completa indica el orden en que se recorren las señales parciales y completas en el método de búsqueda de la figura 4 (d12), suponiendo que los elementos de la constelación se recorren en el orden natural (de menor a mayor). The superindice of each partial and complete signal indicates the order in which the partial and complete signals are traversed in the search method of Figure 4 (d12), assuming that the elements of the constellation are traversed in the natural order (from less than higher).

Obsérvese, por ejemplo, que la señal predecesora de la señal en la capa 4 (3,-1) es la señal en la capa 5 (1); o, del mismo modo, la señal predecesora de la señal (-3,1,1,-1,-3) es la señal (1,1,-1,-3). Obsérvese también que una señal parcial (de nivel i < M) o una señal completa se examinan s610 si su señal predecesora es factible. Note, for example, that the signal predecessor of the signal in layer 4 (3, -1) is the signal in layer 5 (1); or, similarly, the signal predecessor signal (-3,1,1, -1, -3) is the signal (1,1, -1, -3). Note also that a partial signal (of level i <M) or a complete signal is examined only if its predecessor signal is feasible.

Obsérvese como las 4 señales sucesoras de la señal parcial (-1, -3) son las (-3,-1,-3), (-1,-1,-3), (1,-1,-3) Y (3,-1,-3). Note that the 4 successor signals of the partial signal (-1, -3) are (-3, -1, -3), (-1, -1, -3), (1, -1, -3) Y (3, -1, -3).

Como se puede ver en el ejemplo, en la capa i-ésima se consideran señales parciales en las que sus componentes desde i +1 hasta M ( Si+ l'··· ' 5M_¡,su)tienen valores ya asignados o seleccionados en las capas i + 1 hasta M, y en la capa i-ésima se prueban los distintos elementos de la constelación para la componente i-ésima de la señal parcial. Distinguiremos las componentes con valor ya asignado de aquellas con valor por asignar utilizando una barra superior, es decir, si la componente i-ésima de la señal s tiene valor asignado la denotamos como Sj, mientras que si todavía no tiene valor asignado la denotamos como 5/. As can be seen in the example, in the i-th layer partial signals are considered in which their components from i +1 to M (Si + l '···' 5M_¡, su) have values already assigned or selected in the layers i + 1 to M, and in the ith layer the different elements of the constellation are tested for the ith component of the partial signal. We will distinguish the components with already assigned value from those with value to be assigned using a top bar, that is, if the ith component of the signal s has an assigned value, we denote it as Sj, while if it still does not have an assigned value we denote it as 5/.

El método está detallado en el diagrama de flujo de la figura 4 (d12), que se describe con detalle a continuación: The method is detailed in the flowchart of Figure 4 (d12), which is described in detail below:

1-lnicialmente (d121) se inicializa el contador de capas i con el valor inicial M (para empezar a procesar la capa M) ;se inicializa la variable menor _dist_obtenida con el valor r2. 1-lnicially (d121) the layer counter i is initialized with the initial value M (to start processing the layer M); the minor variable _dist_obtained with the value r2 is initialized.

2-Se recorren en forma de árbol las señales parciales factibles y las señales completas cuyas distancias sean menores que la variable menor _discobtenida . Cuando todas las señales parCiales y totales han sido exploradas; es decir i es igual a M (d122) el método intenta acceder a la capa M + 1, que no existe; esto indica el fin del método (d123). 2-The feasible partial signals and the complete signals whose distances are less than the minor variable _disclosed are traversed in a tree. When all partial and total signals have been scanned; that is to say i is equal to M (d122) the method tries to access the layer M + 1, which does not exist; This indicates the end of the method (d123).

3-Para la primera capa a examinar (i = M) se empieza a buscar entre los elementos de la constelación efectuando el inicio de la enumeración de la constelación (d124), verificando si la enumeración se ha completado (d125), yen caso de no estar completa se selecciona un nuevo elemento de la constelación (d127). En esta primera capa , se seleccionan los elementos de la constelación 5101 aquellos que verifican que la señal parcial (5101 ) es factible, test (d131). 3-For the first layer to be examined (i = M), we start searching among the elements of the constellation by starting the constellation enumeration (d124), verifying if the enumeration has been completed (d125), and in case of not being complete a new constellation element is selected (d127). In this first layer, the elements of constellation 5101 are selected those that verify that the partial signal (5101) is feasible, test (d131).

4-Si dicha señal parcial (~·M) no es factible (d131 l, significa que esta señal parcial no se debe explorar más y se debe descartar, por lo que se vuelve a (d125) y, si quedan elementos de la constelación por explorar, se selecciona el siguiente elemento. 4-If said partial signal (~ · M) is not feasible (d131 l, it means that this partial signal should not be further explored and discarded, so it is returned to (d125) and, if there are elements of the constellation to explore, the next item is selected.

5-Si dicha señal parcial (5101) es factible, entonces dicha señal parcial actual se va a segu ir explorando, fijando 5-If said partial signal (5101) is feasible, then said current partial signal will continue to be scanned, setting

ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2

el elemento SM = 5M . Y preparando la exploración de la nueva capa: se guarda la distancia parcial y se decrementa el contador de capas i = i -1 (d132). the element SM = 5M. And preparing the exploration of the new layer: the partial distance is saved and the layer counter i = i -1 (d132) is decremented.

6-A continuación, se empieza a examinar la capa i = M -1; (d124, d125, d127) de la misma fonna que se realizó para la primera capa. En este instante, se seleccionarán los elementos 5,11_1 pertenecientes a la constelación y que verifican que la señal parcial (5,11 _1,5",) es factible de nuevo, test (d131). 6-Next, we begin to examine the layer i = M -1; (d124, d125, d127) of the same form that was performed for the first layer. At this moment, the elements 5.11_1 belonging to the constellation will be selected and that verify that the partial signal (5.11_1.5 ",) is feasible again, test (d131).

7-Si la señal parcial (5"'_1,5",) no es factible, esta señal parcial se puede descartar, y se pasa a explorar el siguiente elemento de la constelación para la capa M-l. 7-If the partial signal (5 "'_ 1,5",) is not feasible, this partial signal can be discarded, and the next element of the constellation for the M-l layer is scanned.

S-Si la señal parcial (5,11_1.5",) es factible, entonces la señal parcial actual se va a seguir explorando, fijando el elemento 5M_1 = 5,11_ 1 Y se decrementa el contador de capas (i = i -1) (d132). S-If the partial signal (5.11_1.5 ",) is feasible, then the current partial signal will continue to be scanned, setting the element 5M_1 = 5.11_ 1 And the layer counter is decremented (i = i - 1) (d132).

9-Si dado el elemento seleccionado S'" se comprueban todos los posibles valores para S"'_1 Y ninguna de las señales parciales (S"'_I'S",) es factible. eso significa que de la señal parcial (s",) tampoco se podrá obtener ninguna señal completa factible; en tal caso. tras examinarse el último elemento de la constelación para la capa i = M -1. la elección en (d125) resulta positiva. se incrementa el contador de capas (i = i + 1). (d126) volviendo a la capa M, se descarta el elemento s", y se pasa a intentar seleccionar un nuevo valor para 9-If given the selected element S '"all possible values for S"' _ 1 are checked and none of the partial signals (S "'_ I'S") is feasible. that means that no feasible complete signal can be obtained from the partial signal (s ",), in this case, after examining the last element of the constellation for layer i = M -1. the choice in (d125) is positive . the layer counter is incremented (i = i + 1). (d126) returning to layer M, the element s "is discarded, and a new value is selected for

s", (d127). s ", (d127).

10-Este proceso de enumeración de señal parciales candidatas se va repitiendo para todas las capas hasta (e incluyendo) la última capa (i = 1). Como en las capas anteriores, ahora se recorre la capa i = 1; en la capa i = 1 ya no se obtienen señales parciales. sino que se obtienen señales completas. 10-This process of enumerating candidate partial signals is repeated for all layers until (and including) the last layer (i = 1). As in the previous layers, the layer i = 1 is now traversed; in the layer i = 1 partial signals are no longer obtained. but complete signals are obtained.

11 -Si en la capa i = 1, para algún elemento de la constelación SI se comprueba que la distancia de la señal completa obtenida es menor que la mejor distancia obtenida hasta el momento: 11 -If in layer i = 1, for some element of the constellation IF it is verified that the distance of the complete signal obtained is less than the best distance obtained so far:

(d130). entonces se selecciona SI = SI Y la señal (Sl.···.S"'_I.S"') pasa a ser la mejor señal candidata a ser solución ML. de las encontradas hasta este momento. El valor de menor_disCobtenida se actualiza. tomando como nuevo valor distancia(51 ..•• ,5"'_1.5",) . (d12a) (d130). then YES = YES is selected and the signal (Sl. ··· .S "'_ I.S"') becomes the best candidate signal to be ML solution. of those found so far. The value of minor_disCobtenida is updated. taking as a new distance value (51 .. ••, 5 "'_ 1.5",). (d12a)

12-EI proceso continua con la enumeración y acabará cuando no haya ningún señal posible dentro de la esfera de rad io menor_discobtenida; en ese momento. la solución óptima obtenida es la solución ML. Obsérvese que la variable menor_disCobtenida disminuye cada vez que se encuentra una solución mejor. 12-The process continues with the enumeration and will end when there is no possible signal within the sphere of minor radius_disclosed; at that moment. The optimal solution obtained is the ML solution. Note that the variable minor_disCobtenida decreases each time a better solution is found.

La ordenación en que se recorren los elementos de la constelación (orden en que se selecciona cada nuevo elemento de la constelación. en (d127) influye en el rendimiento del método. En el ejemplo anterior se ha descrito la ordenación más habitual que. según la descripción consiste en recorrer los elementos de la constelación del menor al mayor según una configuración en árbol. y que se conoce como ordenación de Fincke-Pohst. También existen otras ordenaciones. como la ordenación de Schnorr-Euchner es conocida por ser más eficiente. The order in which the elements of the constellation are traversed (order in which each new element of the constellation is selected. In (d127) influences the performance of the method. In the previous example the most common ordering is described which according to the Description consists in going through the elements of the constellation from minor to major according to a tree configuration, and which is known as Fincke-Pohst ordination, there are also other ordinations, such as Schnorr-Euchner ordination is known to be more efficient.

La invención propuesta más adelante funciona de forma igualmente beneficiosa para cualquier ordenación de los elementos de la constelación. The invention proposed below works equally beneficial for any arrangement of the constellation elements.

También es posible cambiar la forma en que se recorren las señales parciales; la etapa de búsqueda (d12) recorre el árbol de señales parciales y completas buscando primero en profundidad y luego en anchura. Existen otras formas de recorrer el árbol, primero en anchura y luego en profundidad. La invención propuesta más adelante se puede aplicar de forma igualmente beneficiosa para cualquiera de estas técnicas de recorrido del árbol. It is also possible to change the way partial signals are traversed; the search stage (d12) runs through the tree of partial and complete signals looking first in depth and then in width. There are other ways to travel the tree, first in width and then in depth. The invention proposed below can be applied equally beneficial to any of these tree travel techniques.

B) Test de factibilidad de señales parciales B) Feasibility test of partial signals

En el algoritmo básico de decodificación esférica. el test de factibilidad de una señal parcial consiste sólo en comprobar si la distancia parcial asociada a dicha señal parcial es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento. Además. si una señal parcial resulta factible. en el test de factibilidad se realizan los cálculos necesarios (convenientes) para seguir explorando dicha seña l. In the basic spherical decoding algorithm. The feasibility test of a partial signal consists only of checking whether the partial distance associated with said partial signal is less than the smallest distance obtained so far. Further. If a partial signal is feasible. in the feasibility test the necessary calculations (convenient) are carried out to continue exploring this signal l.

En el caso del algoritmo básico. dichos cálculos consisten en que. cada vez que se selecciona un cierto elemento en la capa i.Si' es computacionalmente conveniente corregir la señal recibidaz cancelando el efecto del elemento seleccionado Si, sobre dicha señal recibida z. Este efecto se cancela restando a la señal z la i-ésima columna de la matriz R multiplicada por el elemento seleccionado SI . Para ello se usará una señal corregida para cada capa que denominamos zaux¡. En la primera capa (i = M). para un cierto elemento seleccionado S"', zaux", es una señal de M -1 componentes que se calcula como: In the case of the basic algorithm. These calculations consist of that. each time a certain element is selected in layer i.If it is computationally convenient to correct the received signal by canceling the effect of the selected element Yes, on said received signal z. This effect is canceled by subtracting the ith column of the matrix R multiplied by the selected element SI from the z signal. For this, a corrected signal will be used for each layer we call zaux¡. In the first layer (i = M). For a certain selected element S "', zaux", it is a signal of M -1 components that is calculated as:

zauxM (1) = z(l) -TI,M' SM; zauxM (1) = z (l) -TI, M 'SM;

zauxJIj(2) = z(2) -T2.M· SM; zauxJIj (2) = z (2) -T2.M · SM;

(ec.4) (ec.4)

zaux", (M -1) = z(M -1) -TM_1,M' s", zaux ", (M -1) = z (M -1) -TM_1, M 's",

En la siguiente capa (i = M -1), con SM ya seleccionado, se seleccionaría un nuevo elemento de la capa M1, sea éste 5"'_1' Para obtener zaux",_!. la señal de M -2 componentes corregida tras cancelar los efectos de SM y SM_l. se hace la siguiente operación: In the next layer (i = M -1), with SM already selected, a new element of the M1 layer would be selected, be it 5 "'_ 1' To obtain zaux", _ !. the M -2 component signal corrected after canceling the effects of SM and SM_l. The following operation is done:

zaUXM_1(1) = zauxM(l) -T1,M_l . 5111_ 1 ; zaUXM_1 (1) = zauxM (l) -T1, M_l. 5111_ 1;

zauXM_l (2) = zauxM(2) -T2.M-l . 514 _1:zauXM_l (2) = zauxM (2) -T2.M-l. 514 _1:

5 (ec.S) 5 (ec.S)

zauxM_¡(M -2) = zaux",(M -2) -rM-2,M-l . 514 _1 zauxM_¡ (M -2) = zaux ", (M -2) -rM-2, M-l. 514 _1

En general, supongamos ya seleccionados los elementos (5i-+-1. ···'.5M _ 1.5M ), se ha calculado la correspondiente señal corregida zaux¡+lY en la capa ¡-ésima se selecciona el elemento Si' Entonces la señal corregida zaux¡, de i -1 componentes, se calcu la de la siguiente forma: zaux¡(l) = zauxi-+-I (1) -r l.1 . Si; zaux¡(2) = zaux¡+1 (2) -r2,í . Si; In general, suppose the elements have already been selected (5i - + - 1. ··· '.5M _ 1.5M), the corresponding corrected signal zaux¡ + lY in the ¡-th layer the element Si 'is selected Then the signal corrected zaux¡, of i -1 components, was calculated as follows: zaux¡ (l) = zauxi - + - I (1) -r l.1. Yes; zaux¡ (2) = zaux¡ + 1 (2) -r2, í. Yes;

(ec.6) (ec.6)

zaux¡(i -1) = zaUX/+l (i -1) -r/ _l./ . s¡ zaux¡ (i -1) = zaUX / + l (i -1) -r / _l./. yes

10 De forma equivalente se puede comprobar que zaux¡ se puede escribir como: zaux¡(1) = z(1) -ru ' s¡ -rU+I . S¡+I -". -rl.M · SM; zaux¡(2) = z(2) -r~.1 . SI -r~.1+1 . SI+I -... -r~.M . SM ; 10 Equivalently it can be verified that zaux¡ can be written as: zaux¡ (1) = z (1) -ru 's¡ -rU + I. S¡ + I - ". -Rl.M · SM; zaux¡ (2) = z (2) -r ~ .1. SI -r ~ .1 + 1. SI + I -... -r ~. M. SM;

(ec.7) (ec.7)

zaux¡(i -1) = z(i -1) -r¡_u ' s¡ -r¡_u+I ' S¡+I -". -r¡_1.M · SM zaux¡ (i -1) = z (i -1) -r¡_u 's¡ -r¡_u + I' S¡ + I - ". -r¡_1.M · SM

Dada una señal parcial en la capa i + 1 (S¡+I ' ".S,.,_I,SM), si se tiene calculada y almacenada la distancia parcial correspondiente a esta señal parcial, es posible calcular de forma sencilla la distancia parcial correspondiente a cualquier señal parcial de nivel i obtenida al añadir el elemento s¡ a la señal parcial Given a partial signal in the i + 1 layer (S¡ + I '".S,., _ I, SM), if the partial distance corresponding to this partial signal is calculated and stored, it is possible to easily calculate the distance partial corresponding to any partial signal of level i obtained by adding the element yes to the partial signal

15 (s¡+ 1,'" ,SM _I,SM) de la siguiente forma: 15 (s¡ + 1, '", SM _I, SM) as follows:

Con ayuda de la figura 5 (d18) se detallada el test de factibilidad comentado. With the help of figure 5 (d18) the commented feasibility test is detailed.

Como se ha mencionado más arriba, en este caso se comprueba la distancia parcial de la señal parcial a comprobar (d181); si la distancia parcial es mayor que la menor distancia obtenida hasta el momento, la señal 20 es no factible (d182). As mentioned above, in this case the partial distance of the partial signal to be checked is checked (d181); If the partial distance is greater than the smallest distance obtained so far, the signal 20 is not feasible (d182).

Si la distancia parcial es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento, se actualiza la señal zuux¡ (d183), como muestra la ecuación 6, y la señal parcial es factible (d184). If the partial distance is less than the smallest distance obtained so far, the zuux signal (d183) is updated, as shown in equation 6, and the partial signal is feasible (d184).

Además en el estado de la técnica es conocido el empleo de métodos de decodificación esférica acelerado por cota por minimización continua. Furthermore, the use of spherical accelerated decoding methods by continuous minimization is known in the state of the art.

25 En este sentido necesitamos considerar ahora dos problemas auxiliares asociados convencionales, el problema de minimización continua y el problema de minimización continua restringido o "en caja". 25 In this regard we need to consider now two conventional associated auxiliary problems, the problem of continuous minimization and the problem of continuous minimization restricted or "in cash".

El problema auxiliar de minimización continua (PA1) tiene como objetivo hallar la señal sck E KM que verifica que la distancia entre la señal R · scke IR'" y la señal recibida z e KM es la mínima: sck = arg minsllR . s -zll. donde sck(i) E R. i = 1, ... , M The auxiliary problem of continuous minimization (PA1) aims to find the sck signal E KM which verifies that the distance between the R · scke IR signal "and the signal received ze KM is the minimum: sck = arg minsllR. S -zll where sck (i) E R. i = 1, ..., M

30 Este no es un problema discreto, como el caso de decodificación esférica básico, sino que es un problema "continuo" (las componentes de sck pueden ser cualquier número real) y su solución se obtiene fácilmente resolviendo el sistema de ecuaciones lineales triangular R . sck = z . 30 This is not a discrete problem, as in the case of basic spherical decoding, but it is a "continuous" problem (the components of sck can be any real number) and its solution is easily obtained by solving the system of triangular linear equations R. sck = z.

El problema auxiliar de minimización continua en caja (PA2) tiene como objetivo hallar la señal ser E RM que verifica que la distancia entre la señal R . ser E IR'" Y la señal z E KM es la distancia mínima, y que además 35 verifica que las componentes de ser son números reales contenidos entre el mínimo y máximo de la constelación: ser = arg minsllR . s -zll; donde min(D) <= scr(i) <= max(D) y scr(i) E IR, i = 1. n • MThe auxiliary problem of continuous minimization in box (PA2) aims to find the signal to be RM that verifies that the distance between the signal R. be E IR '"And the signal z E KM is the minimum distance, and that in addition 35 verifies that the components of being are real numbers contained between the minimum and maximum constellation: ser = arg minsllR. s -zll; where min (D) <= scr (i) <= max (D) and scr (i) E IR, i = 1. n • M

Este también es un problema continuo, pero con la restricci ón de que ser debe estar contenida en la ·caja" definida por los valores máximo y mínimo de la constelación. Existen diferentes métodos para resolver este problema. Al ser un problema relativamente complejo, para resolverlo se suelen usar programas de ordenador ya escritos al efecto. Estos programas parten de una señal inicial xO y proceden dando pasos en los que la solución inicial se va desplazando hacia la solución final. Si se suministra al programa elegido una solución inicial cercana a la solución final, estos programas pueden ser considerablemente más rápidos. Pueden funcionar sin solución inicial (en lal caso, el programa selecciona una solución inicial xO de forma aleatoria), pero el coste de cálculo para obtener la solución ser usualmente será mucho mayor. This is also a continuous problem, but with the restriction that it must be contained in the box defined by the maximum and minimum values of the constellation. There are different methods to solve this problem. Being a relatively complex problem, for This is usually done by using computer programs already written for this purpose.These programs start from an initial xO signal and proceed by taking steps in which the initial solution moves towards the final solution.If an initial solution close to the chosen program is supplied to the chosen program final solution, these programs can be considerably faster.They can work without initial solution (in this case, the program selects an initial solution xO randomly), but the cost of calculation to obtain the solution will usually be much higher.

En el estado de la técnica es conocida una modificación del método de decodificación esférica acelerado por cota por minimización continua; que denominamos modificación 1. Dicha modificación 1 para mejorar el rendimiento de la decodificación esférica, orientada a obtener una buena In the state of the art, a modification of the method of spherical accelerated decoding by elevation by continuous minimization is known; which we call modification 1. Said modification 1 to improve the performance of spherical decoding, aimed at obtaining a good

estimación del radio inicial r, ha sido descrita en el documento (1] Xiao-Wen and Qing Han, ~Solving BoxConstrained Integer Least Squares Problems" IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 7, no. 1 (2008),277-287. Initial radius estimation r, has been described in document (1) Xiao-Wen and Qing Han, ~ Solving Box Constrained Integer Least Squares Problems "IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 7, no. 1 (2008), 277-287 .

En esta modificación 1 para que la búsqueda de la figura 4 (d12) tenga éxito, el rad io inicial r debe escogerse de forma que exista al menos una señal s = (s¡,·· ·,s""_¡ ,s,,,,),con s(i) E D tal que distanciu.(s¡,··· ,SM_¡ ,SM) < r~. Si no existiera ninguna señal verificando esta condición, la búsqueda (d12) no encontraria ninguna solución. In this modification 1 for the search of Figure 4 (d12) to be successful, the initial radius r must be chosen so that there is at least one signal s = (s¡, ·· ·, s "" _¡, s ,,,,), with s (i) ED such that distanciu. (s¡, ···, SM_¡, SM) <r ~. If there was no signal verifying this condition, search (d12) would not find any solution.

Por otro lado, para que la búsqueda concluya en un tiempo razonable, el radio inicial debe ser lo más pequeño posible. Una técnica bien conocida para seleccionar un radio inicial está basada en hallar una señal que sea una aproximación razonable a la solución ML y tomar su distancia a la señal recibida como radio inicial. On the other hand, for the search to conclude in a reasonable time, the initial radius must be as small as possible. A well known technique for selecting an initial radius is based on finding a signal that is a reasonable approximation to the ML solution and taking its distance from the signal received as the initial radius.

Es bien conocido que la solución del problema auxiliar continuo descrito (PA1) sck se puede usa r para obtener una posible señal, redondeando (cuantizando) cada componente de la señal sck al valor más próximo de la constelación D. La señal obtenida se denomina zf ("zero-forcing"), que es una de las posibles señales enviadas. Como es posible que zf esté cerca de la solución ML, y con toda segu ridad es una posible señal factible, se suele utilizar como radio inicial r (para el algoritmo de búsqueda) el valor IIR .zf -'1.11. Este radio cumple seguro que una señal está dentro de la esfera (la posible solución zf). It is well known that the solution of the continuous auxiliary problem described (PA1) sck can be used r to obtain a possible signal, rounding (quantizing) each component of the sck signal to the closest value of the constellation D. The obtained signal is called zf ("zero-forcing"), which is one of the possible signals sent. Since it is possible that zf is close to the ML solution, and it is certainly a possible feasible signal, the initial value r (for the search algorithm) is usually used as the IIR value .zf -'1.11. This radio is sure that a signal is within the sphere (the possible zf solution).

Esta técnica para obtener un radio inicial se realiza en la etapa de preproceso, obteniendo un nuevo método de preproceso que incluye el que fue descrito con ayuda de la figura 2 (d11) Yademás incluye la técnica que a continuación se describe con ayuda de la figura 6 (d21) para obtener una buena aproximación del radio. This technique to obtain an initial radius is performed at the preprocessing stage, obtaining a new preprocessing method that includes the one described with the help of Figure 2 (d11) and also includes the technique described below with the help of the figure 6 (d21) to obtain a good approximation of the radius.

Así, la etapa de preproceso que se muestra en el diagrama de flujo de la figura 6 (d21), contiene las etapas (d11 yd112) descritas de la figura 2, que se han referenciado como (d211 yd212). Thus, the preprocessing stage shown in the flowchart of Figure 6 (d21), contains the stages (d11 and d112) described in Figure 2, which have been referred to as (d211 and d212).

A continuación se obtiene sck resolviendo un sistema de ecuaciones triangulares Rxsck =z (d213) (PA1). Next, sck is obtained by solving a system of triangular equations Rxsck = z (d213) (PA1).

Sin embargo, en situaciones con mucho ruido esta estimación del radio produce resultados no satisfactorios. Una caracteristica ¡¡pica de esas situaciones es que la señal sck está "lejos" de cualquier posible señal s, lo que se puede detectar examinando si las componentes de la señal sck están contenidas en el intervalo definido por los valores minimos (mO) y máximos (MD) de la constelación. However, in situations with a lot of noise, this radius estimate produces unsatisfactory results. An important feature of these situations is that the sck signal is "far" from any possible s signal, which can be detected by examining whether the components of the sck signal are contained in the range defined by the minimum values (mO) and maximum (MD) of the constellation.

Para definir con claridad esa situación, diremos que una señal s está en la caja si todas sus componentes sU) están conten idas en el intervalo [mD,MD], y diremos que sestáfueradelacaja si alguna de sus componentes s(i) tiene un valor fuera del intervalo [mD, MD] (d214). To clearly define this situation, we will say that a signal s is in the box if all its components sU) are contained in the interval [mD, MD], and we will say that it is out of the box if any of its components s (i) has a value outside the range [mD, MD] (d214).

Si la solución sck del problema auxiliar de minimización continua (PA1) está fuera de la caja, entonces se obtiene el radio inicial usando zf y cuantizando (redondeando) sck se obtiene el radio r como r = IIR· zf -zll (d215). If the sck solution of the auxiliary problem of continuous minimization (PA1) is out of the box, then the initial radius is obtained using zf and by quantifying (rounding) sck the radius r is obtained as r = IIR · zf -zll (d215).

Si la solución sck del problema auxiliar de minimización continua (PA1 ) está fuera de la caja, entonces la solución ser del problema auxiliar de minimización continua en caja (PA2) (que, por definición, está dentro de la caja) es frecuentemente una mejor aproximación a la solución ML que la señal sck. If the sck solution of the auxiliary problem of continuous minimization (PA1) is out of the box, then the solution is of the auxiliary problem of continuous minimization in box (PA2) (which, by definition, is inside the box) is often a better approach to the ML solution that the sck signal.

En consecuencia, si sck está fuera de la caja, en lugar de calcular el radio inicial usando zf, el radio inicial se calculará con el siguiente método: Consequently, if sck is out of the box, instead of calculating the initial radius using zf, the initial radius will be calculated using the following method:

1-obtener ser mediante algún método de minimización en caja (d216), resolviendo (PA2). 1-get to be by some method of minimization in cash (d216), solving (PA2).

2-redondear (cuantizar) cada componente de la señal ser al valor más próximo de la constelación D, a la 2-round (quantize) each component of the signal be to the closest value of the constellation D, to the

ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2

señal resultante se la denominará zfr (d216). The resulting signal will be called zfr (d216).

3-entonces, se calcula el radio inicial como r = IIR . zfr -zll (d217). 3-Then, the initial radius is calculated as r = IIR. zfr -zll (d217).

Esta técnica fue propuesta en el documento [1] anteriormente citado. This technique was proposed in the document [1] mentioned above.

En el estado de la técnica también es conocido el método de decodificación esférica con cola por minimización continua; que denominamos modificación 2. Also known in the prior art is the spherical decoding method with glue by continuous minimization; which we call modification 2.

Dicha modificación 2 para mejorar el rendimiento de la etapa de búsqueda de la decodificación esférica fue propuesta en el documento [2] M. Stojnic, H. Vikalo, and B. Hassibi, "Speeding up the Sphere Decoder with H"" and SDP inspired lower bounds.", IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 56, no. 2 (2008), 712Such modification 2 to improve the performance of the spherical decoding search stage was proposed in document [2] M. Stojnic, H. Vikalo, and B. Hassibi, "Speeding up the Sphere Decoder with H" "and SDP inspired lower bounds. ", IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 56, no. 2 (2008), 712

726. Estas modificaciones 2, como las propuestas más adelante, s610 afectan al test de factibilidad de cada señal parcial. 726. These modifications 2, as proposed below, only affect the feasibility test of each partial signal.

Por lo tanto, el método de enumeración sigue siendo el que fue descrito con ayuda de la figura 4 (d12), cambiando el test de factibilidad (d131). Se sustituye el test de la figura 5 (d18) por el de la figura 7 (d28) que se explica a continuación. Therefore, the enumeration method remains the one described with the help of Figure 4 (d12), changing the feasibility test (d131). The test in Figure 5 (d18) is replaced by that in Figure 7 (d28), which is explained below.

Supongamos que estamos examinando la capa i-esima y en ella estamos examinando la señal parcial s = (S;,5;+I' ", 5M_I,5M)' Recordemos que la distancia parcial asociada a dicha señal parcial se calcula como: Suppose we are examining the i-es layer and in it we are examining the partial signal s = (S;, 5; + I '", 5M_I, 5M)' Recall that the partial distance associated with said partial signal is calculated as:

distancia paTcia/( 5i,5i+l' " ', 5M_I , 5M) distance paTcia / (5i, 5i + l '"', 5M_I, 5M)

= (TU' 5i+TU+1 . 5;+1 + ... + T;.M . SM -Z;)~ + (T;+I.i+1 . 5i+1 + ..+ T;+I.M . 5M -Z;+I)~ + .. = (TU '5i + TU + 1. 5; +1 + ... + T; .M. SM -Z;) ~ + (T; + I.i + 1. 5i + 1 + .. + T; + IM. 5M -Z; + I) ~ + ..

+ (TM_I.M_I . 5M_1 + TM_I.M . 5M -ZM _I)2 + (TM.M . SM -ZM / + (TM_I.M_I. 5M_1 + TM_I.M. 5M -ZM _I) 2 + (TM.M. SM -ZM /

(ec.10) (ec.10)

Mientras que la distancia de cualquier señal total s obtenida a partir de la señal parcial anterior se calculará como: While the distance of any total signal s obtained from the previous partial signal will be calculated as:

distancia (SI,S2,' . ,S;_I, Si,5;+I' " ', 5M_I,5M) = (TU ' SI +TI.2 . 52 + ... + TI.M . 5M -ZI)~ + (T2.2 . S2+T~.3 . S3 + ... + T~.M . 5M -Z2)2 + ... distance (SI, S2, '., S; _I, Si, 5; + I' "', 5M_I, 5M) = (TU 'SI + TI.2. 52 + ... + TI.M. 5M -ZI) ~ + (T2.2. S2 + T ~ .3. S3 + ... + T ~ .M. 5M -Z2) 2 + ...

+ (TI_l.I_1 . Si_1 +TI_l.i . Si + ... + T;_l.M . 5M -ZI_I/ + (TI_l.I_1. Yes_1 + TI_l.i. Yes + ... + T; _l.M. 5M -ZI_I /

--)' ( --)' -) '(-)'

+ +
(TU ' S;+T;.i+1 . 5i+1 + ... + Ti.M· 5M -Z; + T;+I.i+I · S;+I + .. + T;+I.M · SM -Z;+I +. (TU 'S; + T; .i + 1. 5i + 1 + ... + Ti.M · 5M -Z; + T; + I.i + I · S; + I + .. + T; + IM · SM -Z; + I +.

+ +
(TM_1.M_1 . 5M_1 +TM_l.M · 5M -ZM _1)2 + (TM.M · SM -ZM)2 (TM_1.M_1. 5M_1 + TM_l.M · 5M -ZM _1) 2 + (TM.M · SM -ZM) 2

(ec.11) (ec.11)

o equivalentemente or equivalent

distancia(SI,S2, .. ,Si_I,S;,5i+l' ", 5M_I ,5M) = (TU · SI+TI.2 ' S2 + ... + TI.M ' 5M -ZI)~ + (T2.2 · S2+T2.3 'S3 + ... + T2.M ' 5M _Z2)2 + ... distance (SI, S2, .., Si_I, S;, 5i + l '", 5M_I, 5M) = (TU · SI + TI.2' S2 + ... + TI.M '5M -ZI) ~ + (T2.2 · S2 + T2.3 'S3 + ... + T2.M' 5M _Z2) 2 + ...

+ (TI_1.1_1 . SI_1 +TI~1.i . 51 + ... + Ti_I.M . 5M -ZI_1 )2 + distancia paTcia/( Si, 5i+l' "' , 5M_I ,5M) + (TI_1.1_1. SI_1 + TI ~ 1.i. 51 + ... + Ti_I.M. 5M -ZI_1) 2 + distance paTcia / (Yes, 5i + l '"', 5M_I, 5M)

(ec.12) (ec.12)

Denominaremos a la diferencia entre distancia(sl, s2' " ,Si-l' S; ,Si+l ' ", 5M_I ,5M) Y distancia paTcia/(si,5i+l' ", 5M_I ,5M) como Testodistancia(sl ,s2' ... ,5i_I): We will name the difference between distance (sl, s2 '", Si-l' S;, Si + l '", 5M_I, 5M) and distance paTcia / (yes, 5i + l' ", 5M_I, 5M) as Testodistancia ( sl, s2 '..., 5i_I):

Testodistancia(s I,S2' ", S;_I) = (TU ' SI+TI.2· S2 + ... + TI.M· 5114 -ZI)2 + (T2.2 . 52+T2.3 . S3 + ... + T2.M· 5M -Z2)2 +. Testodistancia (s I, S2 '", S; _I) = (TU' SI + TI.2 · S2 + ... + TI.M · 5114 -ZI) 2 + (T2.2. 52 + T2.3. S3 + ... + T2.M · 5M -Z2) 2 +.

+ (Ti_I.i_1 . S;_I+Ti_l.i · 5i + ... + T;_I.M · 5M -Z;_1 )2 + (Ti_I.i_1. S; _I + Ti_l.i · 5i + ... + T; _I.M · 5M -Z; _1) 2

(ec.13) (ec.13)

Obsérvese que Testodistancia(sl,s2' " ,S;_1) es necesariamente un número real mayor o igual que O, y que trivialmente se verifica Note that Testodistancia (sl, s2 '", S; _1) is necessarily a real number greater than or equal to O, and that trivially it is verified

distancia(SI,S2,' .,Si_l, Si,5;+I' "', 5M_I,5M) = distancia paTcia/( S;, 5;+I' ", 5M_I ,5M) + Testodistancia(sl,s2, ... ,Si_I)' distance (SI, S2, '., Si_l, Si, 5; + I' "', 5M_I, 5M) = distance paTcia / (S ;, 5; + I'", 5M_I, 5M) + Testodistancia (sl, s2 , ..., Si_I) '

(ec.14) (ec.14)

Por lo tanto, de la condición Therefore, of the condition

y de (ec.14), tenemos se obtiene la condición and from (ec.14), we have the condition is obtained

Teniendo en cuenta que (SI.5/+I,···,SM_I,sM)ya han sido seleccionados y tienen valores asignados, entonces se puede considerar que resto_distancia es función de los elementos (5 1.52. ,51_1)'Given that (SI.5 / + I, ···, SM_I, sM) have already been selected and have assigned values, then it can be considered that remaining_distance is a function of the elements (5 1.52., 51_1) '

o •• or ••

Dada la señal parcial (s/.51-+-1.· ·· , $/01_1.5/01), si su distancia parcial es menor que la variable menoT_disCobtenida, esta señal parcial es factible en el test (d18). La propuesta en el documento [2] es intentar obtener un numero positivo e 2:: O que sea una cota inferior de restodistancia(s¡,s2, ... ,51_1} : es decir, que para cualquier combinación de valores (S¡,S2, ... ,Si_ ¡)' con Sk E D,k = t ..... i -1, se cumpla que O S e S restodistancia(s¡ ,s2' ••• 51_1). Given the partial signal (s / .51 - + - 1. · ··, $ / 01_1.5 / 01), if its partial distance is less than the variable menoT_disCobtenida, this partial signal is feasible in the test (d18). The proposal in document [2] is to try to obtain a positive number e 2 :: O that is a lower level of remainder (s¡, s2, ..., 51_1}: that is, for any combination of values (S ¡, S2, ..., Si_¡) 'with Sk ED, k = t ..... i -1, it is true that OS and S remainder (yes, s2' ••• 51_1).

En tal caso, se puede sustituir la condición In this case, the condition can be replaced.

Por la cond ición: By condition:

distancia paTcia/( S¡,SI+I . "', SM_I .S/oI) + c < T2 (ec.15) distance paTcia / (S¡, SI + I. "', SM_I .S / oI) + c <T2 (ec.15)

Esta nueva condición es más restrictiva (hace que haya más señales parciales que no la cumplan) y por lo tanto hace que se eliminen más señales parciales. En consecuencia la búsqueda termina antes. Cuanto más grande sea c (manteniendo que sea cota inferior de restodistancia(sl ,s2' ... ,5;_1) l. mejor es el rendimiento del método. This new condition is more restrictive (it causes more partial signals that do not comply with it) and therefore causes more partial signals to be eliminated. Consequently the search ends earlier. The larger the c (maintaining that it is a lower level of distance (sl, s2 '..., 5; _1), 1. the better the performance of the method.

En el documento [2] se proponen diversas técnicas para calcular la cota inferior c. Una de ellas . en la que está basada la presente invención propuesta. está basada en aplicar técnicas de minimización continua a la expresión Tesrodisrancia(sl,s2' .... S¡ _d. Various techniques are proposed in the document [2] to calculate the lower bound c. One of them . on which the proposed present invention is based. It is based on applying continuous minimization techniques to the expression Tesrodisrancia (sl, s2 '.... S¡ _d.

En primer lugar, para plantear el problema de minimización continua, reescribimos el término Testodistancia: First, to raise the problem of continuous minimization, we rewrite the term Testodistancia:

resrodisrancia(SI'S2' .... s¡_t ) resrodisrancia (SI'S2 '.... s¡_t)

= (TI.1 ·SI+T1.2 ' 52 +. ·+T1.M ' SM _ZI)2 + (T2.2 'S2+TV ' 53 + ... + T2.M' SM _Z2)2 + ... = (TI.1 · SI + T1.2 '52 +. · + T1.M' SM _ZI) 2 + (T2.2 'S2 + TV' 53 + ... + T2.M 'SM _Z2) 2 + ...

+ (Ti_t.¡_1 . Si_ 1+Ti_l.i . Si + ... + T¡_V.! . SM -Z¡_ 1)2 + (Ti_t.¡_1. Yes_ 1 + Ti_l.i. Yes + ... + T¡_V.!. SM -Z¡_ 1) 2

--)' --)' -) '-)'

= (TU' 51 +T1.2 . 52 + ... +rl.i_l . Si_ 1+Tl.i . S¡ + ... + T1.M . SM -ZI = (TU '51 + T1.2. 52 + ... + rl.i_l. Si_ 1 + Tl.i. S¡ + ... + T1.M. SM -ZI

+ (0·S2+T2.2 ·S2+ ···+TZ.¡_t ·Si_I+TV ·S¡+···+T2.M·SM -Z2 + ... + (0 · S2 + T2.2 · S2 + ··· + TZ.¡_t · Si_I + TV · S¡ + ··· + T2.M · SM -Z2 + ...

--)' -) '

+ (O· 51 + O· 52 + ... + Ti_l.i_I· S¡_I+Ti_l.i · S¡ + ... + Ti_I.M· 514 -Zi _1 + (O · 51 + O · 52 + ... + Ti_l.i_I · S¡_I + Ti_l.i · S¡ + ... + Ti_I.M · 514 -Zi _1

(ec.16) (ec.16)

Recordemos el cálculo de la señal corregida zaux¡, suponiendo que se han asignado los valores (Si. Si+l ' "' , SM_I .SM)' Utilizando la expresión (ec.7). se puede comprobar que Recall the calculation of the corrected signal zaux¡, assuming that the values have been assigned (Si. Si + l '"', SM_I .SM) 'Using the expression (ec.7). You can verify that

restodistancia(s¡,S2 •...• 51_1) Restoration (yes, S2 • ... • 51_1)

= (T1.1 . SI +T1.2 . 52 + ... +Tl.I_1 . 5/_1 -zaUX¡( l )/ = (T1.1. SI + T1.2. 52 + ... + Tl.I_1. 5 / _1 -zaUX¡ (l) /

+ (O . S2+T2.2 . 52 + ... +TV_I . S¡_I -zaux¡(2))2 + . + (O. S2 + T2.2. 52 + ... + TV_I. S¡_I -zaux¡ (2)) 2 +.

+ (O· SI + O· 52 + ... + Ti_l.i_1 . 5i_1 -zaux¡(i _ 1))2 + (O · YES + O · 52 + ... + Ti_l.i_1. 5i_1 -zaux¡ (i _ 1)) 2

(ec.17) (ec.17)

Escrito matricialmente. si definimos la matriz RI:1_I. t :¡_1 como la su bmatriz fonnada por las i -1 primeras filas e i -1 primeras columnas de la matriz R: Written matrixally. if we define the RI matrix: 1_I. t: ¡_1 as the bmatrix fontated by the first i -1 rows and i -1 first columns of the R matrix:

ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2

restodistancia(s¡. 5:z. ..... 5i_¡) = Restoration (s¡. 5: z. ..... 5i_¡) =

Rl:i-l,l:i-l ' -(Rl: i-l, l: i-l '- (

( :~ ) ;~~;:~g ) (: ~); ~~;: ~ g)

(ec.18) (ec.18)

,;~. ,a=;;: -1) ,; ~. , a = ;;: -1)

Recordemos que cada SI debe pertenecer a la constelación D. La constelación D está compuesta por valores reales y por lo tanto tiene un valor máximo Mp y un valor mínimo mi) -Una forma de obtener una cota inferior de Testodistancia(sl's~' .... SI_l) consiste en calcular el valor mínimo de la expresión en el lado derecho de Recall that each SI must belong to the constellation D. The constellation D is composed of real values and therefore has a maximum value Mp and a minimum value mi) -A way of obtaining a lower level of Testodistancia (sl's ~ '.. .. SI_l) consists in calculating the minimum value of the expression on the right side of

5 (ec.18), restringiendo los posibles valores de Si a que puedan lomar pueden ser cualquier número real en el intervalo [mo .Mol . 5 (ec.18), restricting the possible values of Si to which they can lomar can be any real number in the interval [mo. Mol.

El problema a resolver entonces es: The problem to solve then is:

") (,a='(l)) ") (, a = '(l))

ser. = ar min R " " . 52 _ zaux¡(2) be. = ar min R "". 52 _ zaux¡ (2)

(ec.19) (ec.19)

, 9 S,.5, •.,. S'_ 1 , 9 S, .5, •.,. S'_ 1

1.,-l,l.I-I... . ...1., - l, l.I-I .... ...

((

5i_1 zaux¡(¡ -1) 5i_1 zaux¡ (¡-1)

Obsérvese que ser; es un vector o señal con i -1 componentes. Denominaremos a ser; como segunda señal 10 auxiliar asociada a la señal parcial ( s;,SÚ¡ ,''' , 5M_¡"<;M)' Note that being; It is a vector or signal with i -1 components. We will call it to be; as a second auxiliary signal 10 associated with the partial signal (s;, SÚ¡, '' ', 5M_¡ "<; M)'

Una vez calcu lada la segunda señal auxiliar, ser" solución de (ec.19), se puede obtener la cota de minimización continua cmediante la expresión: Once the second auxiliary signal, "solution of (ec.19), is calculated, the continuous minimization level can be obtained through the expression:

... _(::::m), ... _ (:::: m),

(ec.20)(ec.20)

c = c =

R1:1_1,1:1_1 ,,~, .R1: 1_1,1: 1_1 ,, ~,.

( zaux;é~ -1) (zaux; é ~ -1)

El problema (ec.19) es un problema de minimización continua con restricciones de tipo caja, como el 15 problema auxiliar continuo (PA2). Suponiendo que disponemos de un método para resolver de forma eficiente problemas de este tipo, es posible modificar el test de factibilidad (d131) en el método de enumeración de la figura 4 (d12) para obtener un método alternativo potencialmente más eficiente. The problem (ec.19) is a problem of continuous minimization with box-type restrictions, such as the continuous auxiliary problem (PA2). Assuming that we have a method to efficiently solve problems of this type, it is possible to modify the feasibility test (d131) in the enumeration method of Figure 4 (d12) to obtain a potentially more efficient alternative method.

Seguidamente se realiza una descripción detallada de test de factibilidad de la figura 7 (d28) A detailed description of the feasibility test in Figure 7 (d28) follows.

1-Como en el test de la figura 5 (d18), se empieza comprobando si cuando la distancia parcial 20 correspondiente a la señal parcial ( 5;,5;+1,"', 5M_ 1,5.</) es menor que menor_disCobtenida. (d281) 1-As in the test of Figure 5 (d18), we start by checking if when the partial distance 20 corresponding to the partial signal (5;, 5; +1, "', 5M_ 1.5. </) Is smaller that less_discovered. (d281)

2-Si no lo es, la señal es no factible y el test acaba (d282 ). 2-If it is not, the signal is not feasible and the test ends (d282).

3-Si la distancia parcial correspondiente a la señal parcial (S;,5;+I,"·, 5M_1,.5M) es menor que menor_discobtenida, se procede a calcular la nueva seMal corregida 2auxI (d283). 3-If the partial distance corresponding to the partial signal (S;, 5; + I, "·, 5M_1, .5M) is less than less_disclosed, the new corrected signal 2auxI (d283) is calculated.

4-A continuación, se resuelve el problema de minimización continua (ec.19) obteniendo la segunda señal 25 auxiliar serl asociada a (5, ,51+1'''' 5M_1,5M), que se utiliza para calcular la cota c (d284) , med iante la ecuación (ec.20). 4-Next, the problem of continuous minimization (ec.19) is solved by obtaining the second auxiliary signal 25 associated with (5,, 51 + 1 '' '' 5M_1.5M), which is used to calculate the c-level (d284), using the equation (ec.20).

5-A continuación, se comprueba si la distanciaparcial(s;,5;+I' ", .5M_I,5M) más la cota c es menor que menor_disCobtenida (d285). 5-Next, it is checked whether the partial distance (s;, 5; + I '", .5M_I, 5M) plus the dimension c is less than less than_distended (d285).

6-Si no se cumple que distancia parcial( S,,51+1," ,5M_1,5M) +c < menor_disCobtenida , entonces esta 30 señal parcial no es factible y el test acaba. (d286). 6-If it is not fulfilled that partial distance (S ,, 51 + 1, ", 5M_1.5M) + c <lower_discovered, then this partial signal is not feasible and the test ends. (D286).

7-Si se cumple que distancia parcial( s" 51+1 ' " , 5,</_1,5,</) + e < menor_dist_obtenida, entonces la señal parcial actual es factible y el test acaba. (d287). 7-If it is fulfilled that partial distance (s "51 + 1 '", 5, </ _ 1.5, </) + e <lower_dist_distined, then the current partial signal is feasible and the test ends. (d287).

El método compuesto por el preproceso de la figura 6 (d21 ) Y por la búsqueda de la figura 4 (d12) con test de factibilidad de la figura 7 (d28) constituye el método conocido con modificaciones propuestas por otros 35 autores, más próximo a la invención. The method composed of the preprocess of figure 6 (d21) and the search of figure 4 (d12) with a feasibility test of figure 7 (d28) constitutes the known method with modifications proposed by 35 other authors, closer to the invention.

Seguidamente se describen las novedades que la invención aporta al estado de la téCflica, descrito hasta este punto. Next, the novelties that the invention brings to the state of the art, described up to this point, are described.

La invención aporta modificaciones al método descrito con la ayuda de las figuras 4 (d12), 6 (d21) Y7 (d28), Y que se integrarán finalmente en el método descrito en las figuras 8 (d31), 4 (d12) Y 9 (d38). 14 The invention provides modifications to the method described with the aid of Figures 4 (d12), 6 (d21) Y7 (d28), and which will finally be integrated into the method described in Figures 8 (d31), 4 (d12) and 9 (d38). 14

ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2

Las modificaciones de la invención básicamente afectan al lesl de factibilidad para señales parciales, ya que la nueva etapa de preproceso representada en la figura 8 (d31) sufre cambios respecto a la representada en la figura 6 (d21)) Y son los siguientes : The modifications of the invention basically affect the feasibility lesl for partial signals, since the new preprocessing stage represented in Figure 8 (d31) undergoes changes with respect to that represented in Figure 6 (d21)) And they are the following:

1) Se limita el numero de minimizaciones en caja, usando la posición de la señal auxiliar sck¡ relativa a la caja definida por la constelación. 1) The number of minimizations in box is limited, using the position of the auxiliary signal sck¡ relative to the box defined by the constellation.

2) Se efectúa la selección de la señal inicial para el método de minimización en caja, usando las señales auxiliares ser, y/o sck¡ obtenidas al examinar la factibilidad de la señal parcial predecesora. 2) The initial signal is selected for the box minimization method, using the auxiliary signals ser, and / or sck¡ obtained when examining the feasibility of the predecessor partial signal.

El método descrito ya existente compuesto por las figuras 4 (d12), 6 (d21) Y 7 (d28), es muy eficiente en cuanto a nodos explorados, pero no en cuanto a tiempo de computación, a causa del coste temporal de las minimizaciones en caja. las propuestas de la invención están orientadas a reducir el número de minimizaciones en caja y el coste de cada una de dichas minimizaciones, de forma que el algoritmo obtenido con el nuevo método sea globalmente más eficiente. Es importante entender que el número de señales parciales exploradas no debe cambiar sustancialmente del método descrito al propuesto por la invención. Sin embargo, el coste en tiempo de computación de la invención, es mucho mejor (más pequeño). The already described described method composed of figures 4 (d12), 6 (d21) and 7 (d28), is very efficient in terms of nodes explored, but not in terms of computation time, because of the temporary cost of minimizations in box The proposals of the invention are aimed at reducing the number of cash minimizations and the cost of each of said minimizations, so that the algorithm obtained with the new method is globally more efficient. It is important to understand that the number of partial signals scanned should not change substantially from the method described to that proposed by the invention. However, the computation time cost of the invention is much better (smaller).

las modificaciones propuestas a continuación lo son de las figuras 4 (d12), 6 (d21) Y 7 (d28), Y por lo tanto se describirán a partir de dicho algoritmo. the modifications proposed below are those of figures 4 (d12), 6 (d21) and 7 (d28), and therefore will be described from said algorithm.

l a primera propuesta de la invención, consiste en limitar el número de minimizaciones en caja, usando la posición de la señal s<:k¡ relativa a la caja definida por la constelación. The first proposal of the invention is to limit the number of minimizations in the box, using the position of the signal s <: k¡ relative to the box defined by the constellation.

Esta primera propuesta tiene como objetivo reducir el número de minimizaciones en caja que se describieron con ayuda de la figura 7 (d28), en (d284); en esa fase del método se calcula la segunda señal auxiliar ser, del problema de minimización restringido a la caja (ec.19), y a continuación ser¡ se utiliza para calcular la cota e como en la ecuación (ec.20). This first proposal aims to reduce the number of cash minimizations that were described with the help of Figure 7 (d28), in (d284); In this phase of the method, the second auxiliary signal is calculated, of the minimization problem restricted to the box (ec.19), and then it will be used to calculate the e-value as in the equation (ec.20).

Consideremos ahora el problema de minimización continuo, no restringido (PA1) para el mismo subproblema Consider now the problem of continuous, unrestricted minimization (PA1) for the same subproblem

(con matriz RI :I_ t.l:I_1 Y señal recibida zaux.J. Llamaremos a la solución para este subproblema sck¡. Como se ha mencionó al describir (PA 1), sck¡ se obtiene fácilmente resolviendo el sistema triangular de ecuaciones lineales: (with matrix RI: I_ t.l: I_1 And received signal zaux.J. We will call the solution for this subproblem sck¡. As mentioned when describing (PA 1), sck¡ is easily obtained by solving the triangular system of linear equations:

(::~:~g) (:~~;:~g) . sek·I~·;_I) zaux;·Ú (:: ~: ~ g) (: ~~;: ~ g). sek · I ~ ·; _I) zaux; · Ú

R'H.'oH (ec.21 ) R'H.'oH (ec.21)

= 1) = 1)

Se denomina a sek; como primera señal auxiliar asociada a la señal parcial (S;,5HI' ···. 514_1,514). El coste de cálculo de la primera señal auxiliar sekl para una señal parcial (SI.5;+I.···. 514_1,514) es norma lmente bastante menor que el coste de cálculo de la segunda señal auxiliar para la misma señal parcial. It is called sek; as the first auxiliary signal associated with the partial signal (S;, 5HI '···. 514_1,514). The calculation cost of the first auxiliary signal sekl for a partial signal (SI.5; + I. ···. 514_1,514) is usually considerably less than the calculation cost of the second auxiliary signal for the same partial signal .

Una vez calcu lado sek;, se puede comprobar fácil y eficientemente si sek¡ está en la caja definida por la constelación. Recordemos que una señal s está en la caja si todas sus componentes s(i) están conten idas en el intelValo [mD,MD] donde mD y MD son respectivamente los valores minimo y máximo de la constelación Once you calculate the sek side, you can easily and efficiently check if sek is in the box defined by the constellation. Recall that a signal s is in the box if all its components s (i) are contained in the intelValo [mD, MD] where mD and MD are respectively the minimum and maximum values of the constellation

D. D.

Si sek; está en la caja, entonces coincidiría con ser¡, por lo que ya no seria necesario calcular SCT¡. Además, en ese caso. el valor de la cota e sería O, con lo que no tendria ningún efecto. Por lo tanto, sólo tiene sentido utilizar minimización en caja si sckl está "fuera de la caja". Yes sek; is in the box, then it would coincide with being, so it would no longer be necessary to calculate SCT. Also, in that case. the value of the dimension e would be O, which would not have any effect. Therefore, it only makes sense to use box minimization if sckl is "out of the box".

Por lo tanto, la primera propuesta comprende los siguientes pasos para el test de factibil idad, que se describen con ayuda de la figura 9 (d38) Therefore, the first proposal includes the following steps for the feasibility test, which are described with the help of Figure 9 (d38)

1-Como en los test de las figura 5 (d18) Y 7 (d28), se empieza comprobando si cuando la distancia parcial correspondiente a la señal parcial (SI,SI+I •... , SM_I,SM) es menor que menor_disCobtenida. (d381). 1-As in the tests of Figure 5 (d18) and 7 (d28), it is started by checking if when the partial distance corresponding to the partial signal (SI, SI + I • ..., SM_I, SM) is less than minor_discovered. (d381).

2-Si no lo es, la señal es no factible y el test acaba (d382). 2-If it is not, the signal is not feasible and the test ends (d382).

3-Si la distancia parcial correspondiente a la señal parcial (S;,5;+I' ···' S14_1,5M) es menor que menor_disCobtenida, se procede a calcular la nueva señal corregida Zaltx¡ (d383) y se calcula la primera señal auxiliar sek¡ (d384) resolviendo el sistema de ecuaciones triangulares (ec. 21). 4-Si la primera señal auxiliar sck¡ está en la caja (d385), se guarda en memoria la primera señal auxiliar de 3-If the partial distance corresponding to the partial signal (S;, 5; + I '···' S14_1.5M) is less than less_disclosed, the new corrected signal Zaltx¡ (d383) is calculated and the first auxiliary signal sek¡ (d384) solving the system of triangular equations (ec. 21). 4-If the first auxiliary signal sck¡ is in the box (d385), the first auxiliary signal of the

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sck ¡ para su posible uso como señal inicial xO para problemas de minimización en la capa i -1, la señal parcial es factible y el test termina (d386). sck ¡for possible use as an initial signal xO for minimization problems in layer i -1, the partial signal is feasible and the test ends (d386).

S-Si la primera señal auxiliar sck¡ no está en la caja, se obtiene la segunda señal auxiliar SCTI resolviendo el problema de minimización continua (ec.19), para lo que se utiliza como señal inicial la obtenida con las i primeras componentes de la segunda señal auxiliar asociada a la señal predecesora scr;+1 (si scri+1 fue calculada) o con las i -1 primeras componentes de la primera señal auxiliar asociada a la señal predecesora sckj+1 (si SCT/+! no fue calculado). Una vez obtenida la segunda señal auxiliar S CTj. se utiliza ser¡ para calcular la cota e, mediante la eco (20). (d387) S-If the first auxiliary signal sck¡ is not in the box, the second auxiliary signal SCTI is obtained by solving the problem of continuous minimization (ec.19), for which the one obtained with the first components of the first components of the second auxiliary signal associated with the predecessor signal scr; +1 (if scri + 1 was calculated) or with the first i -1 components of the first auxiliary signal associated with the predecessor signal sckj + 1 (if SCT / +! was not calculated). Once the second auxiliary signal S CTj is obtained. ser¡ is used to calculate the e-dimension, using the echo (20). (d387)

S-A continuación, se comprueba si la distanciaparcial(s,,5'+I''', 5M_1,5M) más la cota e es menor que menor_disCobtenida (d388). S-Next, it is checked whether the partial distance (s ,, 5 '+ I' '', 5M_1.5M) plus the dimension e is less than less_distended (d388).

7-Si no se cumple que distancia parcial( S;,5'+I ' " , 5M_1.5M) +e < menor _disCobtenida , entonces esta señal parcial no es factible y el test acaba. (d389) 7-If it is not fulfilled that partial distance (S;, 5 '+ I' ", 5M_1.5M) + e <less _discovered, then this partial signal is not feasible and the test ends. (D389)

8-Si se cumple que distancia parcial( S¡,5;+I '''', 5M_I,5M) +e < mejoT_discobtenida, entonces la señal parcial actual es factible, se guarda la señal auxiliar ser, para su posible uso como señal inicial xO para problemas de minimización en la capa i -1 Y el test acaba.(d390) 8-If it is fulfilled that partial distance (S¡, 5; + I '' '', 5M_I, 5M) + e <enhancedT_dissected, then the current partial signal is feasible, the auxiliary signal is saved to be, for possible use as initial signal xO for minimization problems in layer i -1 and the test ends (d390)

Esta propuesta tiene como efecto una reducción del numero de minimizaciones en caja. This proposal has the effect of reducing the number of cash minimizations.

Un efecto adicional de esta proposición es el siguiente: Supongamos que el método está considerando la señal parcial (S'_I,S,,5,+I, .. ·. 5M_I,5M)' Entonces, se tiene la segu ridad de que a la señal parcial predecesora (S,.5;+I ... ·, 5M_1.5M) se le ha aplicado el test de factibilidad, y por lo tanto se habrá calculado sck; (resolviendo (ec.21 ») y posiblemente también ser, (si sek¡ está fuera de la caja). An additional effect of this proposition is as follows: Suppose the method is considering the partial signal (S'_I, S ,, 5, + I, .. ·. 5M_I, 5M) 'Then, it is assured that the feasibility test has been applied to the predecessor partial signal (S, .5; + I ... ·, 5M_1.5M), and therefore sck will have been calculated; (solving (ec.21 ») and possibly also being (if sek¡ is out of the box).

Es importante resaltar que, al procesar una señal parcial, necesariamente se habrá comprobado previamente la factibilidad de la senal parcial predecesora, yen tal caso se habrá calculado al menos una de las senales auxiliares sek¡ o SCT¡ correspondientes a la señal parcial predecesora. Este hecho es necesario para poder aplicar la segunda propuesta de la invención que a continuación se describe. It is important to note that, when processing a partial signal, the feasibility of the predecessor partial signal will necessarily have been previously checked, and in that case at least one of the sek¡ or SCT¡ auxiliary signals corresponding to the predecessor partial signal will have been calculated. This fact is necessary to be able to apply the second proposal of the invention described below.

La segunda propuesta de la invención consiste en realizar la selección de la señal inicial para la minimización en caja. The second proposal of the invention consists in making the selection of the initial signal for the minimization in box.

Supongamos que se está examinando una señal parcial (5,,5,+1,· ... 5M_I,5M) Y que es necesario aplicar la minimización en caja. Esta segunda propuesta tiene como objetivo minimizar el coste temporal de cada una de las minimizaciones en caja, y se logra mediante una cuidadosa elección de la señal inicial que se utiliza para la minimización en caja. Assume that a partial signal is being examined (5,, 5, + 1, · ... 5M_I, 5M) and that it is necessary to apply box minimization. This second proposal aims to minimize the temporary cost of each of the cash minimizations, and is achieved by careful choice of the initial signal used for cash minimization.

La restricción de que las componentes de la segunda señal auxiliar ser, estén contenidas entre mD y MD garantiza que ser, esté contenida en una "caja", lo que da nombre al problema. Las "caras' de la caja son los subconjuntos de la caja que limitan con el exterior: es decir, son los vectores o señales de la caja que, para al menos una componente , cumplen que su valor es MD o 11ID. The restriction that the components of the second auxiliary signal be, are contained between mD and MD guarantees that it is contained in a "box", which gives name to the problem. The "faces" of the box are the subsets of the box that limit with the outside: that is to say, they are the vectors or signals of the box that, for at least one component, fulfill that their value is MD or 11ID.

El hecho de que la solución del problema no restringido sek, esté fuera de la caja garantiza que la solución del problema restringido, SCT" estará en una cara de la caja; es decir; al menos una componente j cumple scr, (;) = MD oseT, U) = mD. The fact that the solution of the unrestricted problem sek is out of the box guarantees that the solution of the restricted problem, SCT "will be on one side of the box; that is, at least one component j meets scr, (;) = MD oseT, U) = mD.

En general, los métodos de minimización en caja son métodos iterativos que parten de una señal inicial (usualmente aleatoria) situada en la caja, que denominaremos xO. Estos métodos van realizando iteraciones que van acercando la señal inicial xO a la solución final, SCT, . In general, box minimization methods are iterative methods that start from an initial signal (usually random) located in the box, which we will call xO. These methods carry out iterations that bring the initial signal xO closer to the final solution, SCT,.

Denominaremos a la cara de la caja donde está la solución SCT¡ como cara óptima. Si la señal inicial xO no está en la cara óptima, los procesos de minimización continua "mueven" la señal xO de cara en cara hacia la cara óptima, y por lo tanto hacia la solución SCT, ; si hay mucha distancia entre la cara óptima y la cara en la que está la senal inicial xO, entonces el proceso de minimización se puede hacer demasiado largo y costoso. Por lo tanto, es muy importante seleccionar la señal inicial xO de forma que esté en la cara óptima, o "cerca" de ella. We will name the face of the box where the SCT solution is the optimal face. If the initial xO signal is not on the optimal face, the continuous minimization processes "move" the xO signal from face to face towards the optimum face, and therefore towards the SCT solution; If there is a lot of distance between the optimal face and the face on which the initial signal xO is, then the minimization process can be made too long and expensive. Therefore, it is very important to select the initial signal xO so that it is on the optimum face, or "near" it.

Se ha comprobado experimentalmente que los problemas de minimización en caja que surgen al examinar señales parciales de la capa i están fuertemente relacionados con los problemas que surgieron en la capa previa (i + 1). En particular, supongamos se está examinando la factibilidad de la señal parcial (S,.5;+I ... ·, 5M_1.5M), Y que, tras evaluar su distancia parcial, se comprueba que es menor que la variable menor_disCobtenida . Segun la primera propuesta, ahora se calcularía sek¡ (resolviendo el sistema de ecuaciones triangular ec.21» y se comprobaria si sek¡ está en la caja ; supongamos entonces que sek¡ está It has been proven experimentally that the box minimization problems that arise when examining partial signals of layer i are strongly related to the problems that arose in the previous layer (i + 1). In particular, suppose the feasibility of the partial signal is being examined (S, .5; + I ... ·, 5M_1.5M), and that, after evaluating its partial distance, it is found to be less than the variable less_disclosed. According to the first proposal, sek¡ would now be calculated (solving the system of triangular equations ec.21 »and it would be checked if sek¡ is in the box; suppose then that sek¡ is

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fuera de la caja y, por lo tanto, el siguiente paso es resolver el problema de minimización en caja (ec.19), obteniendo SCT/ . out of the box and, therefore, the next step is to solve the problem of minimization in cash (ec.19), obtaining SCT /.

Previamente, en la capa anterior i + 1, se habrá examinado la señal parcial predecesora de la actual: (5;+ 1" '" 5101_1,SM); al examinar esta señal parcial en la capa i + 1, se habrá calculado con seguridad la señal auxiliar scki+¡. y posiblemente también la señal auxi liar SCTi+l' Previously, in the previous layer i + 1, the current predecessor partial signal will have been examined: (5; + 1 "'" 5101_1, SM); when examining this partial signal in the i + 1 layer, the auxiliary signal scki + ¡will have been calculated safely. and possibly also the auxi liar signal SCTi + l '

Se ha comprobado experimentalmente que es muy probable que la solución del nuevo problema de minimización en la capa i, para obtener SCTj. esté en la misma cara de la caja que las primeras i1 componentes de la segunda señal auxiliar SCTI_I, que fue obtenida al resolver el problema de minimización de la capa i + 1. Por lo tanto, se propone: It has been proven experimentally that it is very likely that the solution of the new minimization problem in layer i, to obtain SCTj. is on the same side of the box as the first i1 components of the second auxiliary signal SCTI_I, which was obtained by solving the problem of minimization of the i + 1 layer. Therefore, it is proposed:

Supongamos que SCT¡+! es la solución del problema de minimización en caja al examinar la señal parcial (s¡+1.· ·· . SM_l,SM) en la capa (i+1)-ésima. Entonces, si en la siguiente capa (i) al examinar la señal parcial (S¡ ..5i+1.··· . SM_l, SM) resulta necesario resolver un nuevo problema de minimización en caja, se usará como señal inicial xO para este nuevo problema de minimización las i -1 primeras componentes de SCTi+l: Suppose SCT¡ +! is the solution of the minimization problem in the box when examining the partial signal (s¡ + 1. · ··. SM_l, SM) in the layer (i + 1) -th. Then, if in the next layer (i) when examining the partial signal (S¡ .. 5i + 1. ···. SM_l, SM) it is necessary to solve a new box minimization problem, it will be used as the initial signal xO for This new problem of minimization of the first i -1 components of SCTi + l:

srr,,,(l) ) srr ,,, (l))

xO = sCT¡+1(2) xO = sCT¡ + 1 (2)

( SCTi+l (1 -1) (SCTi + l (1 -1)

Es posible que para una cierta señal parcial (S¡.SI+1. ···. SM_l, SM) en la capa i se necesite resolver un problema de minimización en caja. pero que para la señal parcial predecesora (s¡+1 .···. SM_l,SM) no fuera necesario aplicar minimización en caja. y por lo tanto no se haya calculado SCT;+I' En tal caso. se usaria como señal inicial las i -1 primeras componentes de SCk;+I ' que se calculó previamente al comprobar la factibilidad de la señal predecesora (5;+1 , .. · . 5M_1,5M). Debido a la primera propuesta. se sabe con certeza que SCkl+ 1 fue calculado. It is possible that for a certain partial signal (S¡.SI + 1. ···. SM_l, SM) in the layer i need to solve a box minimization problem. but that for the partial predecessor signal (s¡ + 1. ···. SM_l, SM) it was not necessary to apply box minimization. and therefore SCT has not been calculated; + I 'In that case. The initial i-1 components of SCk would be used as the initial signal; + I 'that was previously calculated when checking the feasibility of the predecessor signal (5; +1, .. ·. 5M_1.5M). Due to the first proposal. it is known with certainty that SCkl + 1 was calculated.

En principio. esta técnica no se podría aplicar al comprobar la factibilidad de las señales parciales en la capa (i = M). ya que estas no tienen señal predecesora. Sin embargo. recordemos también que. debido a la primera propuesta ya existente. en la etapa de preproceso de la figura 6 (d21). antes de empezar la búsqueda. se calculan las señales sck (análogo a la primera señal auxiliar sck¡) y. si éste está fuera de la caja. se calcula ser (análogo a la segunda señal auxiliar ser;). En la primera propuesta ya existente. sck y ser se calculan para obtener una mejor aproximación al radio inicial. Sin embargo. la señal ser (y. si no ha sido calculada. la señal sck) se pueden usar también para obtener una señal inicial para las posibles minimizaciones en caja en la capa i = M. es decir. para las posibles minimizaciones que puedan ser At first. This technique could not be applied when checking the feasibility of partial signals in the layer (i = M). since these have no predecessor signal. But nevertheless. remember also that. due to the first existing proposal. in the preprocessing stage of Figure 6 (d21). Before starting the search. the sck signals (analogous to the first auxiliary signal sck¡) are calculated and. If this is out of the box. it is calculated to be (analogous to the second auxiliary signal to be;). In the first proposal already existing. sck and ser are calculated to obtain a better approximation to the initial radius. But nevertheless. the signal to be (and. if it has not been calculated. the sck signal) can also be used to obtain an initial signal for possible box minimizations in the layer i = M. that is. for possible minimizations that may be

necesarias en la capa inicial (capa M) se tomará como señal inicial xO = ( ~~.~~~ ) . si ser ha sido required at the initial layer (layer M) will be taken as the initial signal xO = (~~. ~~~). if being has been

ser(M -1) be (M -1)

calculado. 'i en caso contrario se tomará como señal inicial xO = ( ~~~.~~~ ) calculated. 'i otherwise it will be taken as the initial signal xO = (~~~. ~~~)

sck(M -1) sck (M -1)

La etapa de preproceso de la figura 8 (d31) es muy similar a la de la figura 6 (d21); con la diferencia de que las señales sck o ser. calculadas en (d215). (d216) son guardados en (d315) y (d316) para su posterior uso como señal inicial para los problemas de minimización que puedan surgir en la capa M. The preprocessing step of Figure 8 (d31) is very similar to that of Figure 6 (d21); with the difference that the signals sck or be. calculated in (d215). (d216) are stored in (d315) and (d316) for later use as an initial signal for minimization problems that may arise in layer M.

Claims (3)

REIVINDICACIONES 1. MÉTODO DE DECODIFICACiÓN ESFÉRICA DE SEÑALES DE SISTEMAS DE COMUNICACiÓN DE MÚlTIPLES ENTRADAS Y MÚLTIPLES SALIDAS (MIMO) DE MÁXIMA VEROSIMILITUD. donde se tiene un transmisor con una pluralidad de M antenas emisoras para envio de sana las por un callal MIMO e una 1. METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITUDE. where there is a transmitter with a plurality of M transmitting antennas to send them by a MIMO callal and a 5 pluralidad de N antenas de un receptor que utitiza decodificación esférica que se acelera mediante la aplicación de un método de cotas por minimización continua; y donde los dalos de entrada del receptor son: 5 plurality of N antennas of a receiver that uses spherical decoding that is accelerated by applying a method of dimensions by continuous minimization; and where the receiver's input data is:
--
una matriz de canal 11 E RN'XM, con N filas y M columnas. donde N 2= M. an array of channel 11 E RN'XM, with N rows and M columns. where N 2 = M.
--
la constelación: D = (di' .,_, dd conjunto de L slmbolos, todos ellos en R. the constellation: D = (di '., _, dd set of L symbols, all of them in R.
--
la ser'lal recibida y E IRN ; the ser'lal received and E IRN;
10 Calculándose, a partir de dichos datos, la ser'lal de máxima verosimilitud correspondiente a la sel'lal decodificada, que es seleccionada de entre todas las saMias de M componentes que cumplen que cada uno de los M componentes de la senal pertenece a la constelación O: entendiéndose pOI' la sei\al de máxima verosimilitud aquella de estas sei\ales que, tras ser fillrada por la matriz de canal H, tiene distancia mlnima a la sei"lal recibida y: 10 Calculating, based on these data, the maximum likelihood corresponding to the decoded sel'lal, which is selected from among all the saMias of M components that meet that each of the M components of the signal belongs to the constellation O: with the maximum likelihood signal being understood as the one of these signals which, after being filled by the H-channel matrix, has a minimum distance from the received signal and: 15 comprendiendo el método: 15 comprising the method: • una etapa de preproceso (d21) de oblención de una nueva matriz de canal R e R,M"M y de una nueva señal reCibida z e ~"1, mediante transformación ortogonal de la matriz de canal H y la sel'ial recibida y: donde la nueva matriz de canal R es triangular superior; comprendiendo ademas la etapa de preproceso: • a preprocessing stage (d21) for the assignment of a new channel matrix R e R, M "M and a new signal received ze ~" 1, by orthogonal transformation of the channel matrix H and the received material and : where the new R channel matrix is triangular upper; also comprising the preprocessing stage: • Obtener una primera senal auxiliar 5ch, resolviendo un sistema de ecuaciones triangulares 20 convencional (PA1) y • Obtain a first auxiliary signal 5ch, solving a system of conventional triangular equations 20 (PA1) and • verificar si dicha primera sei"lal auxiliar sck liene todas SuS componentes dentro de una caja definida por los valores máximo y minimo de la constelación D. que • verify whether said first auxiliary signal has all its components within a box defined by the maximum and minimum values of the constellation D. that 25 en caso de cumplirse dicha verificación comprende obtener un radio inicial como la distancia entre la sei'lal sc:h tras ser cuantizada y filtrada por la matriz R. y la sel"ial recibida z: y en caso de no cumplirse dicha verificación, comprende seleccionar una señal inicial xO y utilizarla para calcular una segunda sel"ial auxiliar ser mediante resolución de un problema de minimización con restricciones convencional (PA2). y ademas obtener un radio inicial como la 25 if said verification is carried out, it comprises obtaining an initial radius such as the distance between the signal sc: h after being quantified and filtered by the matrix R. and the signal received z: and in case of not fulfilling said verification, It comprises selecting an initial signal xO and using it to calculate a second auxiliary signal being by solving a minimization problem with conventional restrictions (PA2). and also get an initial radius like the 30 distancia entre la señal ser tras ser cusntlzada y fillrada por la matriz R. Yla senal recibida z. 30 distance between the signal being after being raised and filled by the matrix R. And the signal received z. • una etapa de búsqueda (d12) que comprende: • a search stage (d12) comprising: • establecer el cuadrado de un radio inicial como la menor distancia total obtenida hasta el momento. y • set the square of an initial radius as the smallest total distance obtained so far. Y 35 • enumerar unas sanales parciales (S{.~i+l' ". )'''' _ 1' 1",) Y unas setlales completas (SI,S2.··· S,\{_I. s"l. sobre las que 35 • list partial sandals (S {. ~ I + l '".)' '' '_ 1' 1",) and complete setlales (SI, S2. ··· S, \ {_ I. S "l on which • se aplica un test de faclibilidad (d28). para decidir si cada una de las senales parciales enumeradas es factible ó no, y cuando una cierta setlal parcial U;'S;+I ...·• S"'_ I' sH) es factible, • a feasibility test is applied (d28). to decide whether each of the partial signals listed is feasible or not, and when a certain partial setlal U; 'S; + I ... · • S "' _ I 'sH) is feasible, 40 se siguen enumerando las siguientes sena les, seleccionadas entre senales parciales y setlales completas, denominadas sucesoras, de dicha sElflal parcial, y cuando una cierta señal parci .. 1 (Si,S;.I'···. I N-l ' S",) no es factible se descarta y no se enumera ninguna se~al parcial ni sei\al completa, sucesora de dicha sei'lal parcial; 40 the following signals, selected between partial and complete set signals, called successors, of said partial sElflal, and when a certain partial signal are still listed. 1 (Yes, S; .I '···. I Nl' S ",) it is not feasible to be discarded and no partial or complete signal is listed, successor to said partial signal; 45 • cada vez que en la enumeración se obtiene una sei'lal completa de forma que, tras ser filtrada por la matriz de canal R. su distancia a la sei"lal recibida z es menor que la menor distancia IOtal obtenida hasta el momento, dicha señal completa se guarda como candidata a solución de máxima verosimilitud. y la menor distancia tOlal obtenida hasta el momento pasa a ser dicha distancia a la sef'lal recibida z; y • every time in the enumeration a complete signal is obtained so that, after being filtered by the R channel matrix, its distance to the received signal z is less than the smallest IOtal distance obtained so far, said complete signal is saved as a candidate for maximum likelihood solution, and the smallest distance tOlal obtained so far becomes said distance to the signal received z; and 50 Cuando acaba la enumeración, la senal candidata resultante es la sei'lal de máxima verosimililud correspondiente a la sel"ial decodificada, y 50 When the enumeration is finished, the resulting candidate signal is the maximum likelihood signal corresponding to the decoded signal, and ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2 Comprendiendo dicho test de factibilidad (d28), donde se decide si una se"'al parcial (Sí,Si")'··· ' sN-L sNes factible o no. comprobar en primer lugar si su distancia parcial es menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento; y Understanding said feasibility test (d28), where it is decided whether one is "'partial (Yes, Yes")' ··· 'sN-L sNes feasible or not. first check if its partial distance is less than the smallest total distance obtained so far; Y 5 • en caso de no realizarse dicha comprobación. dicha sei'lal parcial se establece como no factible: y 5 • in case of not doing this check. said partial signal is established as not feasible: and • en caso de realizarse dicha comprobación, comprende seleccionar una señal inicial xO y utilizarla como señal Inicial para aplicar un método de minimización con restricciones convencional, mediante el que se obtiene la segunda señal auxiliar ser; asociada a la señal • in the case of such a check, it comprises selecting an initial signal xO and using it as the Initial signal to apply a conventional minimization method with restrictions, whereby the second auxiliary signal is obtained; associated to the signal 10 parcial (S¡,SI.q. " ,5"'_1' SAl): y usando dicha segunda senal auxiliar ser¡ se calcula una cota de minimización continua e convencional; sumándose la cota c a la distancia parcial de la señal parcial (s;, 5;+\,' , • 5"1_\' 5/01) Y a continuación se verifica si dicha suma es mayor que la menor distancia total obtenida hasta el momento (ec. 15), en cuyo caso la señal parcial se declara no factible; y si la suma es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento, 10 partial (S¡, SI.q. ", 5" '_ 1' SAl): and using said second auxiliary signal, a continuous and conventional minimization level will be calculated; adding the dimension ca the partial distance of the partial signal (s ;, 5; + \, ', • 5 "1_ \' 5/01) And then it is verified if this sum is greater than the smallest total distance obtained until the moment (ec. 15), in which case the partial signal is declared not feasible; and if the sum is less than the smallest distance obtained so far, 15 la señal parcial se declara factible: 15 the partial signal is declared feasible: caracterizadO por que: characterized by:
--
tras aplicar el tesl de factibilidad y verificar Que una señal parcial (SI, SH¡, , ... 5.'1_1' 5...,) es factible. al ser su distancia parcial menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, comprende: After applying the feasibility tesl and verifying that a partial signal (SI, SH¡,, ... 5.'1_1 '5 ...,) is feasible. Being its partial distance less than the smallest total distance obtained so far, it comprises:
--
calcular la primera señal auxiliar sek;= (SI'S~, ", Si-l) asociada a la señal parcial (SI,51+1"" , 5,'1"_1, 510/), calculate the first auxiliary signal sek; = (SI'S ~, ", Si-l) associated with the partial signal (SI, 51 + 1" ", 5, '1" _1, 510 /),
20 -verificar Si la primera señal auxiliar sek¡ asociada a la señal parcial (Si, Si+[' "'. 5/01 _ \, SIoI) tiene todas sus componentes dentro de la caja definida por los valores máximo y minimo de la cOnstelación. 20 -check If the first auxiliary signal sek¡ associated with the partial signal (Si, Si + ['"'. 5/01 _ \, SIoI) has all its components within the box defined by the maximum and minimum values of the Constellation .
--
cuando se comprueba dicha verificación la señal parcial (s;, Si+l .... , $.\.1 _1' 5101 ) se declara factible; when said verification is checked, the partial signal (s ;, If + l ...., $. \. 1 _1 '5101) is declared feasible;
. cuando no se comprueba dicha verificación, comprende calcular la segunda señal auxiliar ser¡ asociada a la sei'lal parcial (S/,SI+I' '.' , S/oI_ I, SIoI) . ya continuación calcular la cota de minimización continua e y decidir, 25 mediante el test de factibilidad. si la señal parcial (Si, SI+I' .,. , 5/01 _1. SM) es factible o no. . when such verification is not verified, it comprises calculating the second auxiliary signal will be associated with the partial signal (S /, SI + I ''. ', S / oI_ I, SIoI). and then calculate the level of continuous minimization and decide, 25 using the feasibility test. if the partial signal (Yes, SI + I '.,., 5/01 _1. SM) is feasible or not.
2. M~TODO DE DECODIFICACiÓN ESFt.RICA DE SEÑALES DE SISTEMAS DE COMUNICACiÓN DE MÚLTIPLES ENTRADAS Y MÚLTIPLES SALIDAS (MIMO) DE MÁXIMA VEROSIMILITUD. segun reivindicación 1, se caracteriza por que: 2. METHODS OF STRATEGIC DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITY. according to claim 1, characterized in that:
--
tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (SI,SI .. I'''· , 5101_1 , S/oI) para una componente i-ésima, con after checking the feasibility of a partial signal (YES, YES .. I '' ', 5101_1, S / oI) for an i-th component, with
30 i < M. que verifique que su distancia parcial sea menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento. y para la que la primera sef'lal auxiliar sek, asociada a dicha señal parcial tiene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores máximo y minimo de la constelación, por lo Que se ha de calcular la segunda señal auxiliar ser¡ asociada a la señal parcial (SI,S/ +I' ''', S/oI-¡' S/oI), y se ha de calcular la cota de minimización continua e, 30 i <M. to verify that its partial distance is less than the smallest total distance obtained so far. and for which the first auxiliary signal sek, associated with said partial signal has some of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of the constellation, so the second auxiliary signal must be calculated. associated to the partial signal (SI, S / + I '' '', S / oI-¡'S / oI), and the continuous minimization level e, 35 además comprende: 35 also includes:
--
obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las i -1 primeras componentes de la segunda señal auxiliar scri+l : (SI ' S2'"'' Si_¡) cuando al comprobar la factibilidad de una sef'lal parcial predecesora (5/+1,"' , 5/01-1' s..,) de una señ.al parcial (SI,"' , S/o1-¡,S/oI) se calculó la segunda señal auxiliar scri+¡ = (~I' ~2'"'' s¡) asociada a la señal parcial (51+1, ,,. , 5i\1-¡' S./oI), y obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first i -1 components of the second auxiliary signal scri + l: (SI 'S2' "'' Si_¡) when checking the feasibility of a signal ' The partial predecessor (5 / + 1, "', 5 / 01-1' s ..,) of a partial signal (SI," ', S / o1-¡, S / oI) the second signal was calculated auxiliary scri + ¡= (~ I '~ 2' "'' s¡) associated with the partial signal (51 + 1, ,,., 5i \ 1-¡'S./oI), and
40 . obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las j-1 primeras componenles de la primera señal auxiliar sehl .. l: (51.52 .... . S¡ _ I), cuando al comprobar la factibilidad de la señal parcial predecesora (Si+l' "' , SIol -l' S/oI) no se calculó la segunda señal auxiliar seri+l' y por tanto se calculó la primera señal auxiliar sek'+I= (5\.52" " , SI) asociada a la señal parcial 40 obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first j-1 components of the first auxiliary signal sehl .. l: (51.52 .... S¡ _ I), when checking the feasibility of the predecessor partial signal (Si + l '"', SIol -l 'S / oI) the second auxiliary signal seri + l' was not calculated and therefore the first auxiliary signal sek '+ I = (5 \ .52 was calculated "", SI) associated with the partial signal (5¡+1,"', $/01_ 1' 5,..,), (5¡ + 1, "', $ / 01_ 1' 5, ..,), 45 3. METODO DE DECODIFICACiÓN ESFERICA DE SEÑALES DE SISTEMAS DE COMUNICACiÓN DE MÚLTIPLES ENTRADAS Y MÚLTIPLES SAliDAS (MIMO) DE MAxlMA VEROSIMILITUD. según rei vi ndicaciones 1 o 2. caracterizado por que: 45 3. METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE SAVINGS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITUDE. according to claims 1 or 2. characterized in that:
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la etapa de preproceso comprende almacenar la primera señal auxiliar seh , y almacenar la segunda señal the preprocessing step comprises storing the first auxiliary signal seh, and storing the second signal
ES 2 433 695 A2 ES 2 433 695 A2
auxiliar ser cuando haya sido calculada, auxiliary be when it has been calculated,
-emplear la primera señal auxiliar sch y la segunda señal auxiliar ser en las posibles minimizaciones que se apliquen para comprobar la factibilidad de señales parciales de la forma (s..¡) con i = M . -emple the first auxiliary signal sch and the second auxiliary signal be in the possible minimizations that are applied to verify the feasibility of partial signals of the form (s..¡) with i = M.
5 5
-tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (5,1.1) con i "" M • que veriFique que su distancia parCial sea menor que la menor distancia lotal obtenida hasta el momento, y para la que la primera señal auxiliar sc k M asociada a dicha sel'lal parcialliene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores maximo y mlnimo de la constelación. por lo que se ha de calcular la segunda señal auxiliar SeTA-! asociada a la señal parcial (SM ) y la cola de minimizaci6n continua e, : -after checking the feasibility of a partial signal (5.1.1) with i "" M • to verify that its partial distance is less than the lowest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sc k M associated to said seal it has some of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of the constellation. Therefore, the second auxiliary signal SeTA-! associated with the partial signal (SM) and the continuous minimization queue e,:
; además comprende : ; It also includes:
10 10
" obtener la senal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las primeras compone:ntes de ser, cuando en la etapa de preproceso se calculó la senal auxiliar ser, y M 1 "Obtain the initial signal xO for the method of continuous minimization with restrictions, such as the first ones: before being, when the auxiliary signal was calculated at the preprocessing stage, and M one
• obtener la senal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las M -1 primeras componentes de sek, cuando en la etapa de preproceso no se calculó la segunda senal auxiliar ser y únicamente se calculó la primera senal auxiliar sek. • obtain the initial signal xO for the method of continuous minimization with restrictions, such as the M -1 first sek components, when the second auxiliary signal was not calculated in the preprocessing stage and only the first sek auxiliary signal was calculated.
'5 '5
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