KR100858476B1 - A Hybrid Detection Method for Multiple Input Multiple Output Systems - Google Patents
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Abstract
여러 입력 여러 출력 시스템은 주파수 효율이 높으며, 가장 비슷함 검파기를 쓸 때 성능이 가장 뛰어나다. 그런데, 송신 안테나와 별자리의 신호수가 많아지면 가장 비슷함 검파기는 지수적으로 복잡해진다. 이에, 성능은 가장 비슷함 검파기보다 떨어지지만 복잡하기는 덜한 영 만들기 검파기가 제안된 바 있다. 이 발명은 가장 비슷함 검파기보다 덜 복잡하고 영 만들기 검파기보다 성능이 나은 새로운 여러 단계 검파 기법에 관한 것이다. 제안한 기법은 신호대잡음비가 높을 때 더욱 효과적이다. 곧, 가장 비슷함 검파기보다 덜 복잡하고 성능은 거의 같다.Multiple inputs Multiple output systems have high frequency efficiency and are most similar. The best performance when using a detector. However, as the number of signals of the transmitting antenna and the constellation increases, the detector is most similar exponentially complicated. As a result, the performance of the most similar, but less complex than the zero detector has been proposed. This invention relates to a new multi-stage detection technique that is less complex than most similar detectors and performs better than zero-generation detectors. The proposed technique is more effective when the signal to noise ratio is high. In other words, they are less complex than the most similar detectors and have about the same performance.
여러 입력 여러 출력, 블래스트, 영 만들기 검파기, 가장 비슷함 검파기 Multiple inputs Multiple outputs, blast, zero making detector, most similar detector
Description
도 1은 송신 안테나 NT 개, 수신 안테나 NR 개가 있는 여러 안테나 송신 시스템이다.1 shows several antenna transmission systems with N T transmit antennas and N R receive antennas.
도 2는 8진 위상편이변조로 신호를 보낼 때, 송신 안테나에서의 신호 별자리를 나타낸다.2 shows signal constellations in a transmitting antenna when sending signals with octal phase shift keying.
도 3은 16진 직교진폭변조로 신호를 보낼 때, 송신 안테나에서의 신호 별자리를 나타낸다.Figure 3 shows the signal constellations at the transmitting antenna when sending signals with hexadecimal orthogonal amplitude modulation.
도 4는 NT=2, NR=2인 시스템에서 4진 위상편이변조, 8진 위상편이변조, 그리고 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 세 검파기의 성능을 나타낸다.Figure 4 shows the performance of three detectors when sending signals with quaternary phase shift, octal phase shift, and hexadecimal quadrature amplitude modulation in a system where N T = 2, N R = 2.
도 5는 NT=2, NR=3인 시스템에서 4진 위상편이변조, 8진 위상편이변조, 그리고 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 세 검파기의 성능을 나타낸다.FIG. 5 shows the performance of three detectors when sending signals with quaternary phase shift, octal phase shift, and hexadecimal quadrature amplitude modulation in a system where N T = 2, N R = 3.
도 6은 NT=2, 4이고 NR=4인 시스템에서, 4진 위상편이변조하여 신호를 보낼 때, 세 검파기의 성능을 나타낸다.FIG. 6 shows the performance of three detectors when signaling with quaternary phase shift in a system where N T = 2, 4 and N R = 4.
도 7은 NT=2, NR=2인 시스템에서 4진 위상편이변조, 8진 위상편이변조, 그리 고 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 세 검파기의 평균 곱셈 횟수를 나타낸다.Fig. 7 shows the average number of multiplications of the three detectors when a signal is transmitted with a quaternary phase shift key, an octal phase shift key, and a hexadecimal quadrature amplitude modulation in a system where N T = 2 and N R = 2.
도 8은 NT=2, NR=3인 시스템에서 4진 위상편이변조, 8진 위상편이변조, 그리고 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 세 검파기의 평균 곱셈 횟수를 나타낸다.FIG. 8 shows the average number of multiplications of the three detectors when a signal is transmitted with a quaternary phase shift, an octal phase shift, and a hexadecimal quadrature amplitude modulation in a system where N T = 2, N R = 3.
도 9는 NT=2, 4이고 NR=4인 시스템에서, 4진 위상편이변조하여 신호를 보낼 때, 세 검파기의 평균 곱셈 횟수를 나타낸다.FIG. 9 shows the average number of multiplications of the three detectors when a signal is sent with a quaternary phase shift in a system where N T = 2, 4 and N R = 4.
무선 채널 특성이 나쁠 때 여러 입력 여러 출력 (multiple input multiple output: MIMO) 시스템의 다양성 기술을 써서 감쇄나 간섭의 영향을 줄일 수 있다. 여러 입력 여러 출력 시스템은 단일 입력 단일 출력 시스템 (single input single output: SISO)보다 주파수 효율이 높으며 간섭에도 강하다. 한편, 통신 시스템의 주파수 효율에 관심을 둘 때, 여러 입력 여러 출력 시스템은 데이터 전송률을 높이는데 쓰인다. 보기를 들어, 블래스트 (Bell Laboratories Layered Space-Time: BLAST) 시스템은 구현하기 쉽고 데이터 전송률이 높다고 알려져 있다.When wireless channel characteristics are bad, the diversity techniques of multiple input multiple output (MIMO) systems can be used to reduce the effects of attenuation or interference. Multiple inputs Multiple output systems are more frequency efficient and more resistant to interference than single input single output (SISO) systems. On the other hand, when paying attention to the frequency efficiency of a communication system, several input and multiple output systems are used to increase the data rate. For example, Bell (Bell Laboratories Layered Space-Time (BLAST)) systems are known to be easy to implement and have high data rates.
이제까지 여러 연구에서 여러 입력 여러 출력 시스템에 알맞은 검파기들이 제안되었다. 이론적으로, 여러 입력 여러 출력 시스템에서 가장 비슷함 (maximum likelihood: ML) 검파기를 쓰면 성능이 가장 뛰어지만, 송신 안테나와 별자리(별자리는 보내는 신호의 별자리를 의미하며, 복소신호는 동위상(in-phase)성분과 직교(qurature)성분으로 나누어 2차원 평면상의 한 점으로 표시되고 이 점들의 집합을 신호 별자리(signal constellation)이라고 함)의 신호수가 많아지면 가장 비슷함 검파기는 지수적으로 복잡해진다. 이에, 가장 비슷함 검파기보다 덜 복잡한 영 만들기 (zero forcing: ZF) 방식과 순차 연속 간섭 제거(ordered successive interference cancellation: OSIC) 알고리즘이 제안되었다.Many studies have proposed detectors suitable for multiple input and multiple output systems. Theoretically, the maximum likelihood (ML) detector provides the best performance in multiple input and multiple output systems, but the transmit antenna and constellation (the constellation is the constellation of the sending signal, and the complex signal is in-phase (in- It is expressed as a point on a two-dimensional plane divided into a phase component and a qurature component, and the set of points is called a signal constellation. Therefore, zero forcing (ZF) and ordered successive interference cancellation (OSIC) algorithms, which are less complex than the most similar detectors, have been proposed.
영 만들기 검파기에서는 채널 행렬의 의사역행렬을 받은 신호 벡터에 곱하여 받은 신호들끼리의 간섭을 없애고, 이를 바탕으로 안테나마다 독립적으로 신호를 검파할 수 있다. 순차 연속 간섭 제거 검파기에서는 채널 행렬의 의사역행렬을 받은 신호 벡터에 곱하여 받은 신호들끼리의 간섭을 없애고, 채널에 따라 순차적으로 신호를 검파한다. 이러한 영 만들기와 순차 연속 간섭 제거 검파기는 가장 비슷함 검파기보다 얼개는 간단하지만 성능은 떨어진다. 이 밖에도 여러 입력 여러 출력 시스템에 알맞은 검파 기법들이 여럿 있으며, 어떤 것은 가장 비슷함 검파기보다 간단하고, 또 어떤 것은 영 만들기 검파기보다 성능이 더 좋다.The zero-making detector can multiply the signal vector received by the pseudo inverse of the channel matrix to eliminate the interference between the received signals, and based on this, the signal can be detected independently for each antenna. In the sequential sequential interference cancellation detector, the signal vector received the pseudo inverse of the channel matrix is multiplied to eliminate the interference between the received signals, and the signals are sequentially detected according to the channel. These zero-making and sequential sequential interference canceling detectors are the closest. In addition, there are several detection schemes suitable for multiple input and multiple output systems, some of which are most similar, simpler than detectors, and better than others.
이 발명에서는 가장 비슷함 검파기보다 얼개는 덜 복잡하고 영 만들기 검파기보다 성능이 나은 새로운 여러 단계 검파 기법을 제안하고 제안한 검파기의 결정영역을 얻는다. 아울러, 변조 기법과 안테나 수를 바꾸어가면서, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 블록오류율 성능과 평균 곱셈 횟수를 몬테카를로 모의실험으로 얻고 견주어 본다.In this invention, we propose a new multi-stage detection technique that is less complex than the most similar detector and performs better than zero-made detectors, and obtains the crystal domain of the proposed detector. In addition, by changing the modulation scheme and the number of antennas, the Monte Carlo simulations are compared and compared with zero-making, most similar, and the proposed block error rate performance and average multiplication times.
도 1에 보인 여러 안테나 송신 시스템은 송신 안테나를 NT 개, 수신 안테나를 NR 개 쓰는 NT×NR 시스템이다. 송신기에서는 데이터를 NT 개로 나누고 데이터마다 부호를 입혀 무선 채널로 보낸다. 감쇄가 느린 무선 채널 환경에서, 수신 안테나는 송신기 NT 개에서 오는 신호들의 조합을 받는다. 이때, 신호를 검파하기에 앞서서 짧은 훈련수열로 채널을 추정했다고 두자.FIG multiple antenna transmission system shown in Figure 1 is an N T × N R N T transmit antenna system used by one, two receive antennas N R. The transmitter divides the data into N T pieces and sends them to the wireless channel by signing each data. In a slow attenuation wireless channel environment, the receiving antenna receives a combination of signals from the N T transmitters. In this case, it is assumed that the channel is estimated by a short training sequence before detecting the signal.
송신 안테나에서는 신호 M 개를 원소로 하는 집합 S={s(1), s(2), …, s(M)}을 써서 정보를 보낸다. 신호 집합 S에서 신호 NT 개를 고르는 모든 반복 순열들의 집합을 V라고 하고, V의 원소를In the transmitting antenna, the set S = {s (1) , s (2) , ..., which has M signals as elements. , s (M) } to send the information. In the signal set S, the set of all repetitive permutations that select N T signals is called V, and the element of V
[수학식 1][Equation 1]
이라 하자. 여기서, 윗 첨자 T는 벡터 전치를 나타낸다. 그러면, 받은 신호 벡터 은 아래와 같이 나타낼 수 있다.Let's say Where the superscript T represents the vector transpose. Received signal vector Can be written as
[수학식 2][Equation 2]
여기서, rj는 j째 수신 안테나에서 받은 신호이며, 채널 행렬 H는Here, r j is a signal received from the jth receiving antenna, and the channel matrix H is
[수학식 3][Equation 3]
이고, 은 독립이고 분포가 같은 복소 확률 잡음 벡터이다. 이때, nj는 j째 수신 안테나에서 받은 잡음이며, 채널 행렬 H의 원소 hji는 i째 송신 안테나에서 j째 수신 안테나 사이의 복소 채널 전달 계수를 나타내고, {hji}는 평균이 0이고 분산이 1인 독립 복소 정규 확률변수들이라 하자.ego, Is an independent and equally complex probability noise vector. Where n j is the noise received from the jth receive antenna, and the element h ji of the channel matrix H represents the complex channel transfer coefficient between the jth receive antenna and the jth receive antenna, and {h ji } has an average of 0 and variance Suppose that these 1 independent complex normal random variables.
이제, 검파 문제는 잡음이 있을 때 -진 가설검정 문제로 모형화할 수 있다. 여기서, 가설 는 아래와 같다.Now, the detection problem is when there is noise Can be modeled as a true hypothesis test problem. Where hypothesis Is shown below.
[수학식 4][Equation 4]
위에서, si, k∈S이고, 이다. 관측 모형 수학식 4에서 과 의 결합 확률밀도함수 는 아래와 같다.From above, s i, k ∈ S, to be. In
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 과 은 각각 실수와 허수 부분을 나타내고, 은 의 공통 확률밀도함수이며, 는 의 공통 확률밀도함수이다.here, and Represent the real and imaginary parts, respectively. silver Is the common probability density function of Is The common probability density function of.
가장 비슷함 기준을 쓰면 아래와 같은 가장 비슷함 검파기의 결정 영역을 얻는다.Using the similarity criterion, we obtain the decision region of the most similar detector as shown below.
[수학식 6][Equation 6]
정규 잡음 환경에서 가장 비슷함 검파기의 결정 영역은Most similar in a normal noise environment.
[수학식 7][Equation 7]
이다. 여기서, 은 유클리드 거리이다. 이론적으로 가장 비슷함 검파기를 쓰면 성능이 가장 뛰어나지만, 송신 안테나와 별자리의 신호수가 많아질수록 가장 비슷함 검파기는 지수적으로 복잡해진다. 보기를 들어, 4×4 시스템에서 16진 직교진폭변조(quadrature amplitude modulation: QAM)를 하여 신호를 보낼 때, 신호를 검파하려면 65536번 견주어보고 2097152번 곱해야 한다.to be. here, Is at the Euclidean street. Theoretically, the closest detector offers the best performance, but the higher the number of signals in the transmit antenna and constellation, the closer the detector becomes exponentially complex. For example, when sending a signal with hexadecimal quadrature amplitude modulation (QAM) in a 4x4 system, the signal must be compared to 65536 times and multiplied by 2097152 times.
영 만들기 검파기에서는 채널 행렬의 의사역행렬을 받은 신호 벡터에 곱하여 받은 신호들끼리의 간섭을 없애고, 이를 바탕으로 안테나마다 독립적으로 신호를 검파할 수 있다. 이러한 영 만들기 검파는 다음과 같이 두 단계로 나뉜다. 먼저,The zero-making detector can multiply the signal vector received by the pseudo inverse of the channel matrix to eliminate the interference between the received signals, and based on this, the signal can be detected independently for each antenna. This spirit making detection is divided into two stages. first,
[수학식 8]
을 얻는다. 여기서, 이고, 채널 행렬 H의 의사역행렬 V는 아래와 같으며,
[수학식 9]
[Equation 8]
Get here, The pseudo inverse V of the channel matrix H is
[Equation 9]
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
은 켤레 복소수 전치를 나타낸다. 이때, 행렬 V는 여러 방법들을 써서 간단히 얻을 수 있다. 채널의 감쇄가 느리게 나타날 때, 채널 행렬 H는 심벌 주기 동안에 바뀌지 않는다고 할 수 있으므로 행렬 V를 한번만 계산한다. 여기서, VH=I이므로 수신 안테나는 다른 신호들의 간섭 없이 송신 안테나에서 보낸 신호를 검파할 수 있다. 수학식 8을 바탕으로 y를 얻은 다음 아래의 결정 영역을 써서 신호를 검 파한다. Denotes the complex conjugate transpose. In this case, the matrix V can be obtained simply by using several methods. When the attenuation of the channel is slow, the channel matrix H is not changed during the symbol period, so the matrix V is calculated only once. Here, since VH = I, the receiving antenna can detect a signal sent from the transmitting antenna without interference of other signals. Based on Equation 8, y is obtained and the signal is detected using the following decision region.
[수학식 10][Equation 10]
한편, 정규 잡음 환경에서 수학식 10은Meanwhile, in the normal noise environment,
[수학식 11][Equation 11]
과 같으며 이는 슬라이서를 (slicer) 써서 간단히 계산할 수 있다.This can be calculated simply by using a slicer.
이제, 가장 비슷함 검파기보다 덜 복잡하고 영 만들기 검파기보다 성능이 나은 새로운 여러 단계 검파 기법을 제안한다. 제안한 기법은 크게 두 단계로 나눌 수 있다. 첫째 단계에서는 영 만들기 알고리즘을 써서 보낸 신호를 추정하고, 둘째 단계에서는 처음 추정한 심벌과 이웃한 별자리에서 가장 비슷함 검파를 바탕으로 보낸 신호를 찾는다. 이때, 처음에 추정한 것이 둘째 단계에서 찾은 것과 같으면 처음에 (그리고, 둘째로) 추정한 신호를 마지막 출력으로 결정한다. 그렇지 않으면, 남은 신호들로 별자리를 늘려 더 큰 별자리를 형성하여 가장 비슷함 검파를 계속한다.We now propose a new multi-stage detection technique that is less complex than the most similar detector and performs better than the zero-creation detector. The proposed technique can be divided into two stages. In the first step, we use the zero-making algorithm to estimate the sent signal, and in the second step, we find the sent signal based on the detection of the closest approximation in the neighboring constellation. At this time, if the first estimate is the same as found in the second step, the first (and second) estimated signal is determined as the final output. Otherwise, the constellation is extended with the remaining signals to form a larger constellation to continue detecting the most similar.
복잡도를 줄이면서 신호를 검파하고자 처음 단계에서 영 만들기 검파 기법을 쓴다. 이때, 수신 안테나는 영 만들기 검파기의 결정 영역 수학식 11을 써서 추정신호 를 얻는다.In order to detect the signal while reducing the complexity, we first use the zero-making detection technique. At this time, the receiving antenna is estimated signal using the decision region equation (11) of the zero making detector Get
행렬 V의 원소가 1과 비슷하다면, 첫째 단계에서 추정한 신호 는 가장 비 슷함 검파 기법으로 추정한 신호에 가까울 것이다. 그렇지 않고, 행렬 V의 원소가 1보다 아주 크다면, 수학식 8의 잡음 성분 Vn는 수학식 2의 잡음 성분 n보다 매우 크고, 수학식 8에서 잡음 성분이 추정신호 에 주는 영향도 클 것이다. 다시 말해서, 추정신호 에 가까운 심벌들 가운데, 보낸 심벌과의 거리가 보다 짧은 심벌이 적어도 하나 있다. 그러므로, 처음 추정한 심벌과 이웃한 별자리에서 가장 비슷함 검파로 보낸 신호를 찾는다. 처음 추정한 신호와 이 신호와 이웃한 별자리를 '줄인 별자리'라 부르자. 도 2와 3은 각각 8진 위상편이변조(phase shift keying: PSK)와 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 송신 안테나에서의 신호 별자리를 나타낸다.If the elements of matrix V are similar to 1, then the signal estimated in
둘째로 추정한 신호 는 아래와 같다.Second estimated signal Is shown below.
[수학식 12][Equation 12]
여기서, Sq는 줄인 별자리에 있는 신호들의 집합이고 Vq는 Sq에서 신호를 NT 개 고르는 모든 반복 순열들의 집합이다. 처음에 추정한 신호 가 줄인 별자리에서 가장 비슷함 검파 기법으로 찾은 와 같다면, 곧, k=q이면 를 마지막 출력으로 결정한다. 한편, k≠q이면, 셋째 단계를 쓴다.Where S q is the set of signals in the reduced constellation and V q is the set of all repetitive permutations that select N T signals from S q . Initially estimated signal Most similar in constellations with Is equal to k = q Is determined as the last output. On the other hand, if k ≠ q, the third step is written.
처음에 추정한 신호 와 둘째 단계에서 찾은 신호 가 같지 않으면, 줄인 별자리를 늘려 가장 비슷함 검파를 하고 수학식 7을 써서 마지막 출력 를 얻는다. 이때, 단계 i에서 추정한 신호가 단계 i-1에서 추정한 것과 같을 때까지 한 단계씩 별자리를 늘리면서 둘째 단계를 되풀이한다.Initially estimated signal And signals found in the second step If is not equal, increase the reduced constellation to detect the most similar and use Equation 7 to output Get At this time, the second step is repeated while increasing the constellation step by step until the signal estimated in step i is equal to that estimated in step i-1.
표 1과 2는 신호대잡음비가 30dB일 때, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수를 보인다. 수학식 7과 11의 결정 영역으로 영 만들기와 가장 비슷함 검파기의 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수를 각각 얻을 수 있다. 이때, 제안한 검파기의 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수는 신호대잡음비에 의존한다. 신호대잡음비가 30dB이고 M진 위상편이변조하여 신호를 보낼 때, 제안한 검파기의 평균 견줌 횟수는 쯤이고 곱셈 횟수는 쯤이다. 견줌 횟수에서 는 수학싯 7과 수학식 11에서 얻었고 남은 1은 모의실험 결과에서 얻었다. 이와 비슷하게, 곱셈 횟수에서 는 수학식 7과 11에서 얻었고 남은 2NRNT는 모의실험 결과에서 얻었다.Tables 1 and 2 show the zero making, the most similar, and the average number of times of multiplication and multiplication of the proposed detector when the signal to noise ratio is 30dB. Determinants of Equations 7 and 11 are the most similar to zero making. The average number of times of multiplication and multiplication of the detector can be obtained, respectively. In this case, the average number of times of multiplication and the number of multiplications of the proposed detector depend on the signal-to-noise ratio. When the signal-to-noise ratio is 30dB and the M-phase phase shift signal is sent, the average frequency of the proposed detector is And the number of multiplications About In the number of times Were obtained from Equations 7 and 11, and the remaining 1 was obtained from the simulation results. Similarly, in the multiplication count Were obtained from Equations 7 and 11 and the remaining 2N R N T was obtained from the simulation results.
보기를 들어, 신호대잡음비가 30dB이고, 4×4 시스템에서 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 신호를 검파하려면 영 만들기 검파기에서는 64번 견주어 보고 128번 곱해야 하고, 가장 비슷함 검파기에서는 65536번 견주어 보고 2097152번 곱해야 하며, 제안한 검파기에서는 642번 견주어 보고 20160번 곱해야 한다. 곧, 가장 비슷함 검파기의 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수는 각각 제안한 검파기의 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수의 102 배, 104 배이다. 한편, 신호대잡음비가 30dB보다 작고 M진 위상편이변조하여 신호를 보낼 때, 제안한 검파기의 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수는 별자리의 신호수 M에 따라 바뀐다.For example, when the signal-to-noise ratio is 30 dB, and the signal is sent with hexadecimal orthogonal amplitude modulation in a 4x4 system, to detect the signal, it must be 64 times compared to 128 times in a zero-creation detector and multiplied by 128 times. It should be multiplied by 2097152 times, compared with 642 times in the proposed detector, and multiplied by 20160 times. In other words, the average number of times of multiplication and multiplication of detectors is 102 times and 104 times that of the proposed number of times of multiplication and multiplication. On the other hand, when the signal-to-noise ratio is less than 30dB and the M-phase phase shift signal is sent, the average number of times of multiplication and the number of multiplications of the proposed detector change according to the number of signals M of the constellation.
끝으로, NT=1 또는 M=2,3이면, 가장 비슷함 검파기의 줄인 별자리와 전체 별자리가 같기 때문에 제안한 검파기는 가장 비슷함 검파기보다 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수가 더 많다. 따라서, 제안한 검파기는 NT≥1이고 M≥4일 때 쓸모 있다.Finally, if N T = 1 or M = 2,3, the proposed detector is the most similar since the constellation is the same as the reduced constellation of the detector. The average number of times of multiplication and multiplication is more than that of the detector. Thus, the proposed detector is useful when N T ≥ 1 and M ≥ 4.
[표 1]TABLE 1
신호대잡음비가 30dB일 때, NT×NR 시스템에서 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 평균 견줌 횟수At a signal-to-noise ratio of 30 dB, zero-making, most similar, and average number of times the proposed detector is observed in an N T × N R system
[표 2]TABLE 2
신호대잡음비가 30dB일 때, NT×NR 시스템에서 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 평균 곱셈 횟수At a signal-to-noise ratio of 30 dB, we make zero, most similar, and mean multiplication of the proposed detector in an N T × N R system.
이제, 정규 잡음 환경에서 몬테카를로 방법으로 106번 거듭 모의실험하여, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 블록오류율 (block error rate: BLER) 성능과 평균 곱셈 횟수를 얻고 견주어본다. 검파기의 평균 견줌 횟수와 곱셈 횟수는 검파기의 복잡도를 나타내는데 많이 쓰인다. 여기서, 견줌 횟수는 곱셈 횟수보다 훨씬 적으므로 생각하지 않는다. 표 3에 이 발명에서 다룬 모의실험 환경을 보였다.Now, we simulate 10 to 6 times with Monte Carlo method in a normal noise environment, and compare and obtain the block error rate (BLER) performance and average multiplication times of the proposed detector. The average number of times of multiplication and multiplication of the detector is often used to indicate the complexity of the detector. Here, the number of observations is much smaller than the number of multiplications, so it is not considered. Table 3 shows the simulation environment covered in this invention.
도 4는 NT=2이고 NR=2인 시스템에서 4진 위상편이변조, 8진 위상편이변조, 그리고 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 성능 특성을 보인다. 가장 비슷함과 제안한 검파기는 성능이 거의 같으며, 영 만들기 검파기보다 성능이 좋다는 것을 알 수 있다. 한편, 별자리의 신호수 M이 커지면 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 성능은 떨어진다. 도 5는 NT=2이고 NR=3인 시스템에서 4진 위상편이변조, 8진 위상편이변조, 그리고 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 성능 특성을 보여 준다. 이 결과에서도 도 4에서 보았던 것과 비슷한 특성을 볼 수 있다. 도 4와 5에서 수신 안테나 수가 늘어날수록 영 만들기와 가장 비슷함 검파기의 성능 차이는 줄어들고, 영 만들기와 제안한 검파기의 성능 차이도 줄어든다는 것을 알 수 있다.Figure 4 shows the zero-making, most similar, and proposed detectors when sending signals with quaternary phase shift, octal phase shift, and hexadecimal quadrature amplitude modulation in a system where N T = 2 and N R = 2. Performance characteristics are shown. The similarity and the proposed detector are almost the same, and the performance is better than the zero detector. On the other hand, as the number of signals in the constellation M increases, zero making, most similar, and the performance of the proposed detector decreases. Fig. 5 shows zero-making, most similar, and proposed detectors when sending signals with quaternary phase shift, octal phase shift, and hexadecimal quadrature amplitude modulation in a system where N T = 2 and N R = 3. Show performance characteristics. In this result, similar characteristics to those shown in FIG. 4 can be seen. 4 and 5, as the number of receiving antennas increases, the performance difference of the detector decreases, and the performance difference of the zero generator and the proposed detector decreases.
도 6에 NT=2, 4이고 NR=4인 시스템에서, 4진 위상편이변조하여 신호를 보낼 때, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 블록오류율 성능 특성을 보 였다. 송신 안테나 수가 많아지면 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 성능은 떨어진다.In the system of N T = 2, 4 and N R = 4, when the signal is transmitted by the quaternary phase shift, the zero-making, the most similar, and the block error rate performance characteristics of the proposed detector are shown. As the number of transmitting antennas increases, zero making, most similar, and the performance of the proposed detector decreases.
도 7은 NT=2이고 NR=2인 시스템에서, 4진 위상편이변조, 8진 위상편이변조, 그리고 16진 직교진폭변조하여 신호를 보낼 때, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 평균 곱셈 횟수를 각각 보인다. 신호대잡음비가 높을 때, 별자리의 신호수 M이 커지면 영 만들기와 제안한 검파기는 가장 비슷함 검파기보다 평균 곱셈 횟수가 작아진다.7 shows a zero-making, most similar, and proposed detector when sending signals with quaternary phase shift, octal phase shift, and hexadecimal quadrature amplitude modulation in a system where N T = 2 and N R = 2. The average number of multiplications of each is shown. When the signal-to-noise ratio is high, as the number of signals in the constellation increases, the zero-producing and the proposed detectors are the most similar. The average number of multiplications is smaller than the detector.
도 8은 도 7에서 수신 안테나 수를 3으로 늘렸을 때, 영 만들기, 가장 비슷함, 그리고 제안한 검파기의 평균 곱셈 횟수를 보인다. 여기서도 도 7에서 보았던 것과 비슷한 결과를 볼 수 있다. 도 7과 8에서 영 만들기 검파기의 평균 곱셈 횟수는 수신 안테나 수가 늘더라도 바뀌지 않지만 가장 비슷함 검파기와 제안한 검파기의 곱셈 횟수는 수신 안테나 수가 늘어날수록 더 많아진다는 것을 알 수 있다. 또한, 신호대잡음비가 높을 때, 수신 안테나 수가 늘어나면 가장 비슷함 검파기는 제안한 검파기보다 평균 곱셈 횟수가 더 많아진다. 도9는 신호대잡음비가 높을 때, 송신 안테나 수가 늘어나면 영 만들기와 제안한 검파기는 가장 비슷함 검파기보다 평균 곱셈 횟수가 매우 작음을 보인다.8 shows zero making, the most similar, and the average number of multiplications of the proposed detector when the number of receiving antennas is increased to 3 in FIG. Here, similar results to those seen in FIG. 7 can be seen. 7 and 8, the average number of multiplications of the zero making detector does not change even if the number of receiving antennas increases, but it is similar. The number of multiplications of the detector and the proposed detector increases as the number of receiving antennas increases. Also, when the signal-to-noise ratio is high, the maximum number of receiving antennas is most similar. The detector has more average multiplication times than the proposed detector. Fig. 9 shows that when the signal-to-noise ratio is high, the number of transmitting antennas increases, the zero making and the proposed detector are the most similar.
[표 3]TABLE 3
모의실험 표Simulation table
이 발명에서 제안한 기법은 신호대잡음비가 높을 때 더욱 효과적이었다. 신호대잡음비가 높을 때 제안한 검파기는 가장 비슷함 검파기보다 복잡도가 덜하고 성능은 거의 같다.The proposed technique was more effective when the signal to noise ratio was high. The proposed detector is most similar when the signal-to-noise ratio is high. Less complexity and nearly identical performance than the detector.
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