KR100973194B1 - Method and apparatus for decoding using complex rattice reduction in multil antenna system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중안테나 시스템에서 복소 격자축소를 이용하는 복호 방법 및 장치에 관한 것으로, 다중안테나 시스템에서 신호 복호를 위한 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 심볼들을 수신하는 과정과, 상기 심볼 전송에 사용된 성상도(constellation map)의 적어도 하나의 부분집합과 대응하는 격자공간에서 가장 가까운 점으로 결정함으로써, 적어도 부분적으로 수신 심볼들을 복호하는 과정과, 상기 복호화 과정은 복소 공간(complex space)에서 기저(basis)를 축소하는 알고리즘을 사용하여 상기 격자공간에서 직교 기저를 근사적으로 결정한다. 따라서, 복호시 계산의 복잡성을 줄일 수 있고, 또한 연판정 값을 출력함으로써, 성능을 유지할 수 있다.The present invention relates to a decoding method and apparatus using complex lattice reduction in a multi-antenna system. In the method for signal decoding in a multi-antenna system, a method for receiving at least one symbol and a constellation used for transmitting the symbol By determining the closest point in the grid space corresponding to at least one subset of the constellation map, at least partially decoding the received symbols, and the decoding process reduces the basis in the complex space. An orthogonal basis is determined approximately in the lattice space by using an algorithm. Therefore, the complexity of calculation during decoding can be reduced, and the performance can be maintained by outputting the soft decision value.
다중안테나, 격자축소, QR 분해, 연판정(soft decisions). Multiple antennas, grid reduction, QR decomposition, soft decisions.
Description
본 발명은 다중안테나 시스템에서 복호에 관한 것으로, 특히 2×2 다중안테나 시스템에서 복소값을 갖는 정수 격자(complex-valued integer lattices)를 이용하여 연판정(soft decisions)을 출력하는 복호 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to decoding in a multi-antenna system, and more particularly to a decoding method and apparatus for outputting soft decisions using complex-valued integer lattices in a 2x2 multiantenna system. It is about.
다중안테나(Multi Input Multi Ouput: 이하 "MIMO"라 칭함) 시스템은, 종래 단일 안테나 시스템의 여러 단점들을 처리하는 다중 안테나 송ㆍ수신 시스템을 나타낸다. 특히, "Ezio Biglieri, Robert Calderbank, Anthony Constantinides, Andrea Goldsmith, Arogyas-wami Paulraj, H. Vincent Poor, MIMO wireless communications, Cambridge University press, 2007”(이하 [1]이라 칭함)을 참조하면, 다중 안테나를 사용함으로써, 통신채널 용량을 증대시킬 수 있다. 수신기에서 각 수신 안테나는 복수의 송신 안테나에 의해 전송된 중첩 신호(superposition of signals)를 수신함으로, 수신된 신호를 복호(decoding)함에 있어, 송신기에서 수신기로의 신호 전파 채널을 특정 짓는 채널행렬의 모든 성분들을 고려할 필요가 있다.A multi-antenna (hereinafter referred to as "MIMO") system represents a multi-antenna transmission and reception system that addresses several disadvantages of conventional single antenna systems. In particular, referring to "Ezio Biglieri, Robert Calderbank, Anthony Constantinides, Andrea Goldsmith, Arogyas-wami Paulraj, H. Vincent Poor, MIMO wireless communications, Cambridge University press, 2007" (hereinafter referred to as [1]), Communication channel capacity, and each receiving antenna at the receiver receives superposition of signals transmitted by a plurality of transmitting antennas, thereby decoding the received signal at the transmitter. It is necessary to consider all the components of the channel matrix that specify the signal propagation channel to the receiver.
MIMO 시스템에서, 제로포싱(Zero Forcing: 이하 "ZF"라 칭함), 최소평균제곱오차(Minimum Mean Square Error: 이하 "MMSE"라 칭함), OSIC(Ordered Serial Interference Cancellation) 기법들이 등이, 신호 복호를 위한 많은 방법이 알려져 오고 있다. 이들에 대한 상세한 내용은 “Ezio Biglieri, Robert Calderbank, Anthony Constantinides, Andrea Goldsmith, Arogyas-wami Paulraj, H. Vincent Poor, MIMO wireless communications, Cam-bridge University press, 2007”(이하 [1]이라 칭함), D. Wubben, R. Bohnke, V. Kuhn, and K.-D. Kammeyer, “Near-Maximum-Likelihood Detection of MIMO Systems using MMSE-Based Lattice-Reduction”, in Proc. IEEE Interna-tional Conference on Communications (ICC ’04), Volume 2, pp. 798?802, 20-24 June 2004.(이하 [3]이라 칭함), D. Wubben, J. Rinas, R. Bohnke, V. Kuhn, K.D. Kammeyer, “Efficient algorithm for detecting layered space-time codes”, 4th Int. ITG Conference on Source and Channel Coding, Berlin, January 2002.(이하 [6]이라 칭함) 문헌 등에 개시되어 있다. 하지만 대부분의 ZF, MMSE, OSIC 기법들은 최적의 최대우도비(Maximum Likelihood: ML) 기술과 비교하여 정확성이 떨어진다[3]. 더욱이 많은 MIMO 복호 기법들은 상당한 계산비용을 필요로 한다.In a MIMO system, zero forcing (hereinafter referred to as "ZF"), minimum mean square error (hereinafter referred to as "MMSE"), OSIC (Ordered Serial Interference Cancellation) techniques, etc. Many methods for this have been known. Details of these are described in “Ezio Biglieri, Robert Calderbank, Anthony Constantinides, Andrea Goldsmith, Arogyas-wami Paulraj, H. Vincent Poor, MIMO wireless communications, Cam-bridge University press, 2007” (hereinafter referred to as [1]), In D. Wubben, R. Bohnke, V. Kuhn, and K.-D. Kammeyer, “Near-Maximum-Likelihood Detection of MIMO Systems using MMSE-Based Lattice-Reduction”, in Proc. IEEE Interna-tional Conference on Communications (ICC '04),
상기 [3]의 문헌을 보면. MIMO 시스템을 위한 복호 알고리즘에서 격자축 소(Lattice Reduction: 이하 "LR"라 칭함)의 기술 사용을 개시하고 있다. 상기 [3]의 문헌은 LR 기법을 사용하여 얻은 판정(decisions) 값은 ML 판정에 가깝고, 이 경우에 계산의 복잡도가 ZF과 MMSE OSIC의 복잡도와 비교된다.See the literature [3] above. The technique of lattice reduction (hereinafter referred to as "LR") in a decoding algorithm for a MIMO system is disclosed. The above-mentioned [3] documents that the decision values obtained using the LR technique are close to the ML decision, in which case the complexity of the calculation is compared with the complexity of ZF and MMSE OSIC.
상기 MIMO 복호 기술 관련한 최근의 방법으로, 미국 특허 “K.L. Clarkson et al., U.S. Patent 6,724,843 B1, Apr.20, 2004.”(이하 [2]라 칭함)에 개시되어 있다. 상기 [2]는 통신 채널을 추정하고, 이와 함께 채널 행렬 H을 획득하는 단계, 그리고 LR 기술을 사용하여 수신된 신호를 복호하는 단계로 구성된다. 여기서 위의 LR 기술은 초기에 실수 행렬 및 벡터를 대상으로 하고 있고, 통신 시스템의 채널 행렬은 복소 벡터로 구성된다. 이때 복소 값에서 실수 값으로 변환하기 위해서, 하기 <수학식 1> 같은 잘 알려진 언폴딩(unfoldin) 변환을 사용하도록 제안된다.As a recent method with respect to the MIMO decoding technology, the US patent “K.L. Clarkson et al., U.S. Patent 6,724,843 B1, Apr. 20, 2004. ”(hereinafter referred to as [2]). [2] consists of estimating a communication channel, acquiring a channel matrix H with it, and decoding a received signal using the LR technique. The above LR technique initially targets real matrices and vectors, and the channel matrix of the communication system is composed of complex vectors. In this case, in order to convert from a complex value to a real value, it is proposed to use a well-known unfolding transformation such as Equation 1 below.
여기서, H는 복소 채널행렬로, Re(H)은 복소 채널행렬의 실수부이고, Im(H)는 복소 채널행렬의 허수부이고, x는 송신벡터로, Re(x)는 송신벡터의 실수부이고,Im(x)는 송신벡터의 허수부이다. Hx의 행렬-벡터 곱의 결과를 유지한다.Where H is a complex channel matrix, Re (H) is the real part of the complex channel matrix, Im (H) is the imaginary part of the complex channel matrix, x is the transmission vector, and Re (x) is the real number of the transmission vector. Is an imaginary part of the transmission vector. Maintain the result of the matrix-vector product of Hx.
상기 문헌 [2]에서 청구항 1 내지 9를 살펴보면, 제안된 방법의 필수요소는 채널행렬 H의 행의 벡터공간의 기저 축소(basis reduction)를 위한 소위 LLL변환([2]의 청구항 9 참조)을 사용하는 것이다. 원래의 기저(original basis)는 채널행렬 H의 QR 분해로부터 행렬 Q의 행에 의해 형성된다. 상기 LLL 변환 자체는 두 가지 중요한 절차(제 1 절차, 제 2 절차)들로 구성한다.Looking at claims 1 to 9 in the document [2], an essential element of the proposed method is the so-called LLL transform for basis reduction of the vector space of the row of the channel matrix H (see claim 9 of [2]). To use. The original basis is formed by the rows of the matrix Q from the QR decomposition of the channel matrix H. The LLL transform itself consists of two important procedures (first procedure, second procedure).
먼저 제 1 절차에서, 순차적으로 행렬 R의 비대각 성분들을 감소한다. 그 사이 행의 요소변환(elementary transformations)을 수행하고([3],[5] A. K. Lenstra, H. W. Lenstra, and L. Lovasz, “Factoring polynomials with rational coeffi-cients,” Math. Ann., Vol. 261, pp. 515-534, 1982), 그들의 행 인덱스들에 의존하는 행렬 R의 대각성분과 상기 대각성분에 이웃하는 성분들의 상대적인 증가로써 해석되는 소위 축소비 (reducedness ratio)의 확인을 수행한다. 여기서 ri ,j는 QR 분해 시 행렬 R의 성분이다. 만일 축소비가 완료되지 않을 시, 제 2 절차가 수행된다. 만약 축소비가 완료될 시, 프로세스는 다음 행에 대해 진행한다.First in the first procedure, the non-diagonal components of the matrix R are sequentially reduced. Perform elementary transformations between rows ([3], [5] AK Lenstra, HW Lenstra, and L. Lovasz, “Factoring polynomials with rational coeffi-cients,” Math. Ann., Vol. 261 , pp. 515-534, 1982), the so-called reduction ratio, which is interpreted as the relative increase of the diagonal component of the matrix R and its neighboring components, depending on their row indices. (reducedness ratio) is performed. Where r i , j are components of matrix R during QR decomposition. If the reduction ratio is not completed, the second procedure is carried out. If the reduction ratio is complete, the process proceeds to the next row.
제 2 절차는 행렬 R의 두 개 인접한 k-1번째 행과 k번째 행을 전치(transposition) 시키고,(이와 함께, 행렬R의 행의 전치로 인해 삼각형 모양이 변형됨. 즉 상삼각형의 R 행렬은 더 이상 상삼각형의 행렬이 아님) 그리고 R의 삼각형 형성을 회복하는 선택적 변환(transformation)을 수행한다. 그렇게 수행함으로써. k-2, k-1번째 행을 위한 축소비가 악화될 가능성이 있다. 이 경우에, 제 2 절차가 그들을 위해 수행된다. 따라서 제 2 절차는 제 1 절차에서 이미 처리된 임의의 행들에 대해서도 확대될 수 있다. 결과적으로, 행렬 R의 첫 번째부터 k번째의 대각성분들이 축소비에 의한 오름차순으로 얻어진다.The second procedure transposes two adjacent k-1th and kth rows of matrix R (along with this, the transpose of the rows of matrix R transforms the triangle shape, i.e., the upper triangle R matrix). Is no longer a matrix of upper triangles) and performs a selective transformation to restore the triangular formation of R. By doing so. There is a possibility that the reduction ratio for the k-2, k-1th rows will deteriorate. In this case, the second procedure is performed for them. Thus, the second procedure can be extended to any rows already processed in the first procedure. As a result, the first to kth diagonal components of the matrix R are obtained in ascending order by the reduction ratio.
종래기술[2]의 문제점은 계산상의 복잡성이 크다는 것이다. 첫째 "unfolding"의 결과로 형성된 실수 채널행렬(상기 <수학식 1>)은 크기가 매우 크고, QR 분해시 그 크기의 세제곱에 비례하는 계산 양이 필요하다. 둘째 격자축소 절차와 연관된 R 삼각형의 특성을 연속적으로 복원을 하는 행 전치 절차는 곱셈을 수행되고, 또한 계산비용이 매우 크다.The problem with the prior art [2] is that the computational complexity is large. First, the real channel matrix formed as a result of "unfolding" (Equation 1) is very large and requires a calculation amount proportional to the cube of the size when QR decomposition is performed. The row transposition procedure, which continuously restores the characteristics of the R triangle associated with the lattice reduction procedure, performs multiplication and is very expensive to compute.
다른 문제점은 획득한 판정(decision) 값의 종류와 관련이 있다. 종래 방법은 V-BLAST[4] 등의 방법이다. D. Wubben, R. Bohnke, V. Kuhn, and K.-D. Kammeyer, “MMSE Extension of V-BLAST based on Sorted QR Decomposition”, in IEEE Proc. VTC-Fall, Or-lando, Florida, USA, Octo-ber 2003.(이하 [4]라 칭함) 심볼 복호은 순차적으로, 레이어 별로(layer by layer), 성상점에 가장 가까운 성분으로 반올림(rounding)함으로써 발생한다. 따라서 얻어진 심볼들은 일반적으로 경판정(hard decision)으로 불러진다. V-BLAST의 단점은 모든 연속적인 레이어들에서 레이어들 중 하나에 대해서 잘못된 심볼 복호 때문에 나타나는 오류(error)를 다음 레이어로 전달하는 것이다. 잘못된 복호는 성상점의 성분에 근접한 계산된 심볼 값이 실제 전송 심볼과 일치하지 않는 경우에 나타난다. 반올림(rounding) 프로세스는 다음의 레이이들을 복호에 명백하게 영향을 미친다. 비트 출력 판정(decision) (연판정(soft decision)으로 불러지는 추정)의 정확한 확률 추정을 하기가 어렵다. 따라서 많은 구현에 있어서, 비트 확률은 전혀 고려되지 않을 때, V-BLAST는 오직 경판정(hard decision)만을 산출한다. 다른 방법들을 예를 들면, S. Barbarossa, “Multiantenna Wireless Communication Systems”, Artech House, March 2005.(이하 [7]로 칭함)에 개시된 개선된 ML 검출은 확률적인 에러 추정을 구성하고 연판정을 산출한다. 그러나 전통적인 MMSE 검출기와 비교하여 이 기술의 복잡성은 매우 높다.Another problem is related to the type of decision value obtained. The conventional method is a method such as V-BLAST [4]. In D. Wubben, R. Bohnke, V. Kuhn, and K.-D. Kammeyer, “MMSE Extension of V-BLAST based on Sorted QR Decomposition”, in IEEE Proc. VTC-Fall, Or-lando, Florida, USA, Octo-ber 2003. (hereinafter referred to as [4]) Symbol decoding is performed by rounding to the nearest component to the constellation point, layer by layer, sequentially. Occurs. The symbols thus obtained are generally called hard decisions. The disadvantage of V-BLAST is that it conveys the error due to incorrect symbol decoding for one of the layers in all subsequent layers to the next layer. Incorrect decoding occurs when the calculated symbol value close to the component of the constellation point does not match the actual transmission symbol. The rounding process obviously affects the decoding of the following layers. It is difficult to make an accurate probability estimate of the bit output decision (an estimate called soft decision). Thus, in many implementations, V-BLAST yields only hard decisions when bit probabilities are not considered at all. Other methods, for example, the improved ML detection disclosed in S. Barbarossa, “Multiantenna Wireless Communication Systems”, Artech House, March 2005. (hereinafter referred to as [7]) constitute a probabilistic error estimate and yield soft decision. do. However, the complexity of this technique is very high compared to traditional MMSE detectors.
오류 정정을 위한 많은 방법들(길쌈부호, 터보부호, LDPC(Low-density parity-check codes) 코드)은 현재 통신 시스템들에서 사용되고 MIMO 복호기의 출력에서 효율적으로 에러를 정정하는데 사용된다. 출력비트의 정확하게 계산된 확률 연판정이 입력 데이터로 들어올 때, 그들 모두 더 효율적으로 동작한다. ZF OSIC 혹은 MMSE OSIC 필터들 레벨에서 MIMO 복호기의 계산의 복잡성은 덜 중요하다.Many methods for error correction (convolutional code, turbo code, low-density parity-check codes (LDPC) codes) are currently used in communication systems and are used to efficiently correct errors at the output of the MIMO decoder. When exactly computed probability soft decisions of the output bits come into the input data, they all operate more efficiently. The complexity of calculating the MIMO decoder at the ZF OSIC or MMSE OSIC filters level is less important.
따라서, MIMO 시스템에서 성능을 유지하면서 계산양을 줄이기 위한 복호 방법 및 장치가 필요하다.Accordingly, there is a need for a decoding method and apparatus for reducing the amount of computation while maintaining performance in a MIMO system.
본 발명의 목적은 다중안테나 시스템에서 복소 격자축소를 사용하는 복호 방법 및 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a decoding method and apparatus using complex lattice reduction in a multi-antenna system.
본 발명의 다른 목적은 다중안테나 시스템에서 연판정 값을 출력하여 성능을 유지하고, 계산상의 복잡성을 줄이기 위한 복호 방법 및 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a decoding method and apparatus for outputting soft decision values in a multi-antenna system to maintain performance and reduce computational complexity.
본 발명의 또 다른 목적은 다중안테나 시스템에서 실수 채널행렬보다 더 작은 크기의 복소 채널행렬에 대해서 직접 격자축소를 수행하여 동작 속도를 증가시킬 뿐만 아니라, 상삼각 행렬 R의 비대각 성분들의 축소를 구속하지 않고 즉, 격자축소 전후로 채널행렬의 행을 두 번 전치하는 절차를 사용함으로써, LR 변환의 계산적 복잡성을 줄이기 위한 신호 복호 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to increase the operation speed by directly performing a grid reduction on a complex channel matrix having a smaller size than a real channel matrix in a multi-antenna system, and to restrain the reduction of non-diagonal components of the upper triangular matrix R. In other words, the present invention provides a signal decoding method and apparatus for reducing the computational complexity of the LR conversion by using a procedure of transposing a row of a channel matrix twice before and after lattice reduction.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 신호 복호를 위한 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 심볼들을 수신하는 과정과, 상기 심볼 전송에 사용된 성상도(constellation map)의 적어도 하나의 부분집합과 대응하는 격자공간에서 가장 가까운 점으로 결정함으로써, 적어도 부분적으로 수신 심볼들을 복호하는 과정과, 상기 복호화 과정은 복소 공간(complex space)에서 기저(basis)를 축소하는 알고리즘을 사용하여 상기 격자공간에서 직교 기저를 근사적으로 결정하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above objects, in a method for signal decoding in a multi-antenna system, receiving at least one or more symbols, and a constellation map used for the symbol transmission Decoding at least partially the received symbols by determining the closest point in the grid space corresponding to at least one subset of s, and the decoding process uses an algorithm for reducing the basis in complex space. By roughly determining the orthogonal basis in the lattice space.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 신호 복호를 위한 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 심볼들을 수신하는 안테나와, 상기 심볼 전송에 사용된 성상도(constellation map)의 적어도 하나의 부분집합과 대응하는 격자공간에서 가장 가까운 점으로 결정함으로써, 적어도 부분적으로 수신 심볼들을 복호하는 복호기와, 상기 복호기는 복소 공간(complex space)에서 기저(basis)를 축소하는 알고리즘을 사용하여 상기 격자공간에서 직교 기저를 근사적으로 결정하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention for achieving the above objects, an apparatus for signal decoding in a multi-antenna system, comprising: an antenna for receiving at least one or more symbols, and a constellation map used for the symbol transmission; A decoder that decodes the received symbols at least partially by determining the closest point in the grid space corresponding to at least one subset of s, wherein the decoder uses an algorithm to reduce the basis in complex space. An orthogonal basis is determined approximately in the lattice space.
상술한 바와 같이, 다중안테나 시스템에서 복소 격자축소를 이용하여 복호를 수행함으로써, 복호시 계산의 복잡성을 줄일 수 있고, 또한 연판정 값을 출력함으로써, 성능을 유지할 수 있다.As described above, by performing the decoding using complex lattice reduction in the multi-antenna system, the complexity of calculation at the time of decoding can be reduced, and the performance can be maintained by outputting the soft decision value.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이 다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
이하, 본 발명은 다중안테나 시스템에서 복소 격자축소(complex lattice reduction)를 수행하는 복호 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described a decoding method and apparatus for performing complex lattice reduction in a multi-antenna system.
도 1은 본 발명과 종래기술의 성능 비교 그래프를 도시하고 있다.1 shows a performance comparison graph of the present invention and the prior art.
상기 도 1을 참조하면, 종래기술은 K.L. Clarkson et al., U.S. Patent 6,724,843 B1, Apr.20, 2004.[2], H.Lee, I. Lee. “New Approach for Coded Layered Space-Time OFDM Systems over Frequency-Selective Channels”, http://dx.doi.org/10.1109/ICC.2005.1494423[8]에 개시된 기술이고, 본 발명은 다중안테나 시스템에서 실수 채널행렬보다 더 작은 크기의 복소 채널행렬에 대해서 직접 격자축소를 수행하고, QR 분해의 결과물인 상삼각 행렬 R의 비대각 성분들의 축소를 구속하지 않고 즉, 격자축소 전후로 채널행렬의 행을 두 번 전치하는 절차를 사용하여 계산적 복잡성을 줄이기 위한 신호 복호하는 기술이다.Referring to Figure 1, the prior art is K.L. Clarkson et al., U.S. Patent 6,724,843 B1, Apr. 20, 2004. [2], H. Lee, I. Lee. "New Approach for Coded Layered Space-Time OFDM Systems over Frequency-Selective Channels", http://dx.doi.org/10.1109/ICC.2005.1494423 [8], and the present invention is a real channel in a multi-antenna system. Perform a direct grid reduction on a complex channel matrix of a smaller size than the matrix, and transpose the rows of the channel matrix twice before and after the grid reduction without constraining the reduction of non-diagonal components of the upper triangular matrix R resulting from QR decomposition. A signal decoding technique is used to reduce the computational complexity using a procedure.
시뮬레이션 환경은, LDPC 복호기를 이용하는 2×2 MIMO-OFDM 시스템이고, 채널모델은 "Channel Models for Fixed Wireless Applications, IEEE 802.16.3c-01/29r4, 2001-07-17"(이하 [9]라 칭함)에 묘사된 SUI-3 모델을 사용하였다. 여기서, LR Soft4와 LR soft는 두 번째 레이어를 위한 벡터후보의 개수가 다르다. 즉 LR soft4는 벡터후보가 4개인 경우이고, LR soft는 벡터후보가 1인 경우다.The simulation environment is a 2x2 MIMO-OFDM system using an LDPC decoder, and the channel model is referred to as "Channel Models for Fixed Wireless Applications, IEEE 802.16.3c-01 / 29r4, 2001-07-17" (hereinafter referred to as [9]). We used the SUI-3 model described in. Here, LR Soft4 and LR soft have different numbers of vector candidates for the second layer. That is, LR soft4 is a case where there are four vector candidates, and LR soft is a case where a vector candidate is one.
라인 100은 선행기술 [2]에 해당하고, 라인 200은 Lee algorithm [8]에 해당 하고, 라인 300과 400는 본 발명에 해당한다. 본 발명을 적용할 경우 BER이 감소(시스템 출력에서 비트에러의 확률의 감소)되어 성능이 향상되는 것을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복소 격자축소를 수행하는 복호기를 도시하고 있다. 그리고 상기 복호기는 MMSE OSIC 기반의 격자축소 복호기를 도시하고 있다. 변조 방식은 16QAM 방식을 사용한다고 가정한다.2 shows a decoder for performing complex lattice reduction according to an embodiment of the present invention. The decoder shows a MMSE OSIC-based lattice reduction decoder. It is assumed that the modulation scheme uses 16QAM scheme.
상기 도 2를 참조하면, 먼저, 복호기에서 채널변환기(205)는 두 개의 송신 안테나를 통해 전송된 신호를 두 개의 수신안테나(도시 하지 않음)를 통해 수신한다. 그때 신호 전파 채널은 추정된다. 예를 들면, 상기 신호 전파 채널은 두 개 송신기, 두 개 수신기가 갖는 Relay two-dimensional MIMO 페이딩 채널이고, 크기가 2×2인 채널행렬 H을 특징으로 한다. 수신신호는 하기 <수학식 1>로 표현할 수 있다.Referring to FIG. 2, first, in the decoder, the
여기서, y는 수신신호이고, x는 송신신호, v는 잡음이고, H은 채널행렬로 채널행렬의 각 원소는 각 송신안테나와 수신안테나 사이 전파채널을 특징을 짓는다.Here, y is a reception signal, x is a transmission signal, v is noise, H is a channel matrix, and each element of the channel matrix characterizes a propagation channel between each transmission antenna and the reception antenna.
하나의 송신기를 통해 전송된 심볼의 평균 에너지는 와 같고,잡음 벡터 v는 제로 평균과 분산이 인 가우시안 분포를 갖는다. 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio:이하 "SNR" 이라 칭함)의 역의 값(inverse value)은 으로 정의한다. 입력 데이터는 H, α 그리고 y 이다.The average energy of a symbol sent through one transmitter is Noise vector v is zero mean and variance Has a Gaussian distribution. The inverse value of the Signal-to-Noise Ratio (hereinafter referred to as "SNR") is It is defined as Input data are H, α and y.
즉, 상기 채널변환기(205)는 수신신호(y), 채널행렬(H), SNR의 역수(α)를 입력받아, 채널행렬(H)을 확장 채널행렬(extended channel matirx)로 변환하여 제 1 QR 분해기(206)로 출력한다. 상기 확장 채널행렬은 하기 <수학식 3>으로 표현된다.That is, the
여기서, H는 추정된 채널행렬이고, I는 단위행렬, α는 SNR의 역(inverse)이다.Where H is the estimated channel matrix, I is the unit matrix, and α is the inverse of the SNR.
상기 제 1 QR 분해기(206)는 정렬 QR 분해(Sorted QR Decomposition: SQRD)를 사용하여, 확장 채널행렬()을 하기 <수학식 4>와 같이 분해한다.The
여기서, 인덱스 1은 제 1 정렬 QR 분해를 의미한다. 행렬 P, Q, D, R은 각각 순열행렬(permutation matrix), 직교행렬(orthonormal matrix), 대각행렬(diagonal matrix), 상삼각 행렬(upper triangular matrix)이다. 상기 행렬 P, D, R은 크기가 2×2인 행렬이고, 행렬 Q는 크기가 4×2이다.Here, index 1 means first alignment QR decomposition. The matrices P, Q, D, and R are permutation matrices, orthonormal matrices, diagonal matrices, and upper triangular matrices, respectively. The matrixes P, D, and R are matrixes of size 2x2, and the matrix Q is 4x2.
상기 격자축소기(207)는 R1의 두 번째 행(column)에서, R1의 큰 값의 비대각 성분을 감소시키고, 그때 해당 정수가 곱해진 R1의 이전 행은 현재 행으로부터 빼진다. 예를 들면, 성분rjk 의 절대값이 1보다 클 경우, rjk 의 실수부와 허수부는 반올림(rounding)된다. 따라서 복소 정수 양(μ)을 획득하고, 행 k에서 μ가 곱해진 행 j를 뺀다. (즉 행 j의 각 성분은 복소 정수(μ)가 곱해지고, 행 k의 해당 성분에서 빼짐). 그렇게 수행함으로써 R1의 각 비대각 성분은 대각 위쪽으로부터 순차적으로 처리된다. 동시에 행렬 R1을 변경하고(비대각 성분들을 감소), 은 변하기 않도록 행렬 T를 변형시킨다. 행 j에서 행 k의 뺄셈은 하기 <수학식 5>에 의해 행렬 R1과 T1의 변형을 가져온다.The
여기서, m은 심볼 인덱스이고, k,j는 행의 인덱스를 나타낸다.Where m is a symbol index and k, j represents an index of a row.
초기에(LR 알고리즘 시작) 행렬 T는 크기가 2×2인 단위행렬(identity matrix)이다. 더욱이 상기 격자축소기(207)를 통해 행렬 T는 복소정수(complex integer)의 상 비삼각 행렬(top unitriangular)이 된다. 이 단계의 목적은 행렬 R1 보다 행렬이 표준행렬에 더 가까워지는 것이다. 그러므로 행렬 이용하여 다중안테나 시스템에서 복호함에 있어서, 행렬 R1를 이용하여 다중안테나 시스템에서 복호하는 것보다 레이어들의 상호 영향이 덜하다.Initially (starting the LR algorithm), the matrix T is an identity matrix of
제 2 QR 분해기(208)는 정렬 QR 분해(SQRD)를 사용하여, 행렬을 하기 <수학식 6>과 같이 분해한다.The
여기서, 행렬 P, Q, D, R은 각각 순열행렬, 직교행렬, 대각행렬(diagonal matrix), 상삼각 행렬이다. 인덱스 1은 제 1 정렬 QR 분해, 인덱스 2는 제 2 정렬 QR 분해를 의미한다.Here, the matrixes P, Q, D, and R are permutation matrices, orthogonal matrices, diagonal matrices, and upper triangular matrices, respectively. Index 1 means the first alignment QR decomposition, and
선형필터기(209)는 수신 벡터 y를 선형 필터링을 수행하여 하기 <수학식 7>과 같이 출력한다.The
여기서, f는 수신벡터 y가 선형 필터링되어 출력되는 신호벡터,는 행렬 의 첫 번째의 두 개 열이다. 벡터 이고, 벡터 e는 두 요소는 같고, 행렬이다. 여기서, 행렬 와 역행렬 은 복소 정수(complex-valued integer-valued) 행렬임이 중요하다.Here, f denotes a signal vector obtained by linearly filtering the received vector y, Is a matrix Are the first two columns. vector Vector e is equal to two elements to be. Where matrix And inverse It is important to note that is a complex-valued integer-valued matrix.
널링부(210)는 선형 시스템 R2z = f 는 후보 심볼 생성 및 각 레이어에서 그들의 확률 추정으로 해결된다. 후보 심볼을 생성하거나 확률 추정을 하는 동안에 순열행렬 P2는 오직 두 개 가능한 값을 취한다. P2에 해당하는 순열은"trivial permutation" 혹은 "reverse permutation"을 갖는다. trivial permutation의 경우, 그때 잡음을 뺀 원소 z2는 복소 정수 값을 갖는 다수의 를 갖는다. 예를 들면, 16QAM은 , 이다. 여기서는 {-2, -1, 0, 1}이다. 유클리디언 거리(Euclidean metric) 내에서 z2 에 가까운 의 4개의 성분들(이하 벡터후보로 칭함)이 제 2 후보선택기(110)에 의해 선택되고, 조건 확률은 하기 <수학식 8>에 따라 벡터후보에 할당된다.The
여기서, 는 잡음 일부가 제거된 성분 z2 이다. s는 의 원소이다.here, Is the component z 2 from which some of the noise is removed. s Is an element of.
행렬 R2 갖는 위의 다중안테나 시스템을 해결함에 있어서 각 벡터후보는 역 대입(reverse substitution)에 사용되고, 또한 획득된 x1 값은 유클리디언 거리에서 대략 x1 에 근접한 의 4개의 원소(혹은 다른 방법에 따라 하나의 원소가 선택될 수 있음)들에 의해 근사화된다. 예를 들면, 을 계산하고 여기서 r12는 행렬 R2의 비대각 원소이다. 는 현재 벡터후보이다. 계산한다. 유클리디언 놈 에서 으로부터 4개(혹은 하나)의 최적의 근사치 x1 을 결정한다. 그런 근사치들 중 하나를 으로 지정한다.In solving the above multiple antenna system with matrix R 2 , each vector candidate is used for reverse substitution, and the obtained x 1 value is approximated to approximately x1 at Euclidean distance. Is approximated by four elements (or one element can be selected in different ways). For example, Where r 12 is the non-diagonal element of the matrix R 2 . Is the current vector candidate. Calculate At the Euclidean Determine four (or one) best approximations x 1 from. One of those approximations To be specified.
에 해당하는 벡터 후보는 이고, 매 벡터 후보의 성분을 위해 계산되는 확률(상기 <수학식 8>)이 벡터 후보에 할당된다. 그밖에 잡음이 제거된 성분 z2는 더 많은 복소 집합(complex set)을 즉 을 소유한다. 여기서 상기 t12는T 행렬의 1행 2열의 성분이다. Vector candidates for And a probability (Equation 8) calculated for the components of every vector candidate is assigned to the vector candidate. In addition, the noise-free component z 2 represents more complex sets, i.e. Own it. Where t 12 is a component of one row and two columns of the T matrix.
기하학적으로, 이것은 상수에 의해 시프트된 의 16 복사본의 집합이다.근차화된 집합이 더 복잡하다 것을 고려하여, 유클리디언 거리에서 z2에 근접한 4개 원소로부터 시작되는 "trivial permutation" P2의 경우에 모든 동작들이 언급되도 록 하는 것이 필요하다.Geometrically, this is shifted by a constant Considering that the approximated set is more complex, it is necessary to ensure that all operations are mentioned in the case of "trivial permutation" P2 starting from four elements close to z 2 at Euclidean distance. need.
256 원소들의 전 계산이 어렵기 때문에, 맨 처음에 유클리디언 거리에서 z2 에 근접한 의 4개의 복사본이 선택되고, 각 복사본에서 4개 근접한 원소들은 선택되고, 획득된 16 원소들은 4개 근접한 원소들을 유지하며 정렬된다. 만일 |t12| < 3이면 그때 의 복사본들은 복소 정수 값을 갖는 격자에서 갭이 없도록 형성되도록 모아진다. 4개의 벡터후보들의 선택 위에 간단한 판정(decision)이 존재한다. 8개의 근접한 이웃한 성분들 각각 확인이 필요하다. Since the full computation of 256 elements is difficult, the first approach to z 2 at the Euclidean distance Four copies of are selected, four adjacent elements in each copy are selected, and the 16 elements obtained are aligned keeping the four adjacent elements. If | t 12 | <3 then Copies of are collected so that there is no gap in the lattice with complex integer values. There is a simple decision above the choice of four vector candidates. Each of the eight adjacent neighboring components needs to be identified.
모의실험은 상기 불균등은 많은 경우에 많은 예를 수행된다. 더욱이 각 벡터후보 에서 이 생성되고, 4개(혹은 한 개) 벡터후보들()은 z1에 이 계산된다. 성분 이 계산된다. 만일 이면 그때, 가 나쁘게 구성된다. 반면 이면 벡터 후보 이 생성된다. 상기 <수학식 8>에서 계산된 확률이 각 벡터후보로 할당된 후보벡터의 성분을 위해 계산된다.Simulations are performed on many instances of the inequality in many cases. Furthermore, each vector candidate in Is generated and four (or one) vector candidates ( ) Is calculated as z 1 . The component is calculated. if If then, Is composed badly. On the other hand Backside vector candidate Is generated. The probability calculated in Equation 8 is calculated for the component of the candidate vector assigned to each vector candidate.
제 2 후보선택기(211), 제 1 후보선택기(212)는 비트 확률들을 그레이 코드(gray code)을 통해 계산한다.The
이 방법을 위한 전제는, 실제 전송된 벡터 는 예를 들면, 16QAM 기결정된 성상점으로부터 성분들을 갖는지에 대한 사전정보가 있다는 사실과 관련이 있다. 이웃 성상점 사이가 최소거리를 갖는 복소 정수 집합으로부터 성분들을 갖는 가 실제 전송된 벡터와 일치하도록 하기 위해서, 벡터 을 도입한다. 경판정은 다음과 같이 결과를 얻는다.The premise for this method is that the actual transmitted vector For example, it is related to the fact that there is preliminary information as to whether there are components from the 16QAM predetermined constellation point. Complex integer set with minimum distance between neighboring constellation points Having components from In order to match the actual transmitted vector, Introduce. Hard decision results as follows.
먼저, 복소 정수 값에 근접하도록 각 레이어별에서 판정을 반올림하여 선형 시스템 를 해결하고, 획득한 판정 벡터로 를 지정한다.First, the linear system is rounded up by rounding the decision in each layer to approximate a complex integer value. Is solved, and with the obtained decision vector Specifies.
이후, 경판정 를 출력한다.After that, hard decision .
LR 기법의 중요한 특성은 다음과 같다. 벡터 와 는 복소 정수 행렬을 가지는 하기 <수학식 9>과 같이 선형 동작에 의해 하나에서 다른 하나로 넘어간다.Important characteristics of the LR technique are as follows. vector Wow Is transferred from one to the other by linear operation as shown in Equation 9 having a complex integer matrix.
상기 <수학식 9>는 원래 격자에서 수정된 격자 공간으로의 천이를 나타내고 있고(13 단계). 상기 성질은 최대가능한 수와 비교하여 후보벡터 수를 상당히 줄여준다.Equation (9) represents the transition from the original lattice to the modified lattice space (step 13). This property significantly reduces the number of candidate vectors compared to the maximum possible number.
2차원 공간에서(the two-dimensional instant), 상기 <수학식 8>은 하기 <수학식 10>처럼 나타낼 수 있다.In the two-dimensional instant, Equation 8 may be expressed as
여기서, p1(1)은 P1의 첫 번째 행에서 단일 성분(unity element)의 인덱스이고, p1(2)는 P1의 두 번째 행에서 단일 성분(unity element)의 인덱스이다. ip2(1)는 P2의 첫 번째 열에서 단일 성분이고, ip2(2)는 P2의 두 번째 열에서 단일 성분이다.Here, p1 (1) is the index of a unity element in the first row of P1, and p1 (2) is the index of a unity element in the second row of P1. ip2 (1) is a single component in the first column of P2, and ip2 (2) is a single component in the second column of P2.
매 레이어에서 벡터후보의 수는 알고리즘 파라미터이고, 시뮬레이션은 첫 번째 레이어에 대해서 그 값을 4로 설정하고, 두 번째 레이어에 대해 그 값을 1로 설정한다.The number of vector candidates in each layer is an algorithm parameter, and the simulation sets its value to 4 for the first layer and its value to 1 for the second layer.
본 발명에서, 잘못된 경판정에 의해 에러가 추정되는 동안에 정확성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 다중안테나 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 도 1에 나와있는 BER 성능 비교 그래프를 통해 확인할 수 있다.In the present invention, accuracy can be improved while an error is estimated by wrong hard decision, and as a result, multiple antenna characteristics can be improved. It can be confirmed through the BER performance comparison graph shown in FIG.
본 발명에서 수정된 Gram-Schmidt(정규직교화) 기법을 사용하여 복소 값의 행렬의 정렬 QR 분해(SQRD)가 수행된다.In the present invention, aligned QR decomposition (SQRD) of a matrix of complex values is performed using the modified Gram-Schmidt (orthonormalization) technique.
여기서, Q는 단위 행렬(unitary matrix), D는 직교행렬(diagonal matrix), R은 상 비삼각형 행렬(top unitriangular matrix)이다. 일반적으로 이 기술에 설명은 m×n 행렬의 경우를 예로 설명하기로 한다.Where Q is a unitary matrix, D is a diagonal matrix, and R is a top unitriangular matrix. In general, the description of this technique will take the case of m × n matrix as an example.
H의 행은 h1, h2, …, hn,이고, Q의 행은 q1, q2, …, qn이라 한다. 행렬 Q는 반복 프로세스에서 단계적으로 개선된다. 반복 단계(k)는 k=1, …, n를 고려한다. 그때 Gram-Schmidt 기법이 다음 동작을 포함한다.The rows of H are h 1 , h 2 ,... , h n , and the rows of Q are q 1 , q 2 ,. , q n . The matrix Q is improved step by step in the iterative process. The repetition step k is k = 1,... , consider n. The Gram-Schmidt technique then involves the following operations.
먼저, k 인덱스보다 더 큰 행의 성분들만을 고려하여, 가장 작은 유클리디언 길이는 갖는 행이 hk, …, hn,사이 선택되고. 이 행은 hk와 교환된다. 따라서, 상기 행은 새로운 차수에서 처리되어 얻어진다.First, considering only the components of a row that is larger than the k index, a row with the smallest Euclidean length has h k ,... , h n , and between. This line is exchanged with h k . Thus, the row is processed and obtained in a new order.
이후, hk의 유클리디언 길이는 계산되고, 이 길이의 역은 D의 k번째 대각 성분에 기록된다. 정규화된 hk 는 qk에 기록된다.The Euclidean length of h k is then calculated and the inverse of this length is recorded in the k-th diagonal component of D. Normalized h k Is recorded in q k .
마지막으로, 행 hk -1, …, hn는 방정식 에 따라 다시 계산된다. 여기서, j=k+1,…,n, 스칼라 곱은 행렬 R의 kj 위치에 기록된다.Finally, the rows h k -1 ,. , h n is an equation Is recalculated accordingly. Where j = k + 1,... , n, scalar product Is recorded at the position kj of the matrix R.
더욱이, 2×2 MIMO 시스템에서 본 발명(이하 CLR: complex lattice reduction라 칭함)과 종래기술(RLR: real lattice reduction)의 계산의 복잡성 의 비교와, 잘 알려진 MIMO 복호 방법들 (ZF and MMSE)은 예로 든다.Moreover, in the 2 × 2 MIMO system, a comparison of the complexity of the calculation of the present invention (hereinafter referred to as CLR: complex lattice reduction) and the prior art (RLR: real lattice reduction), and well-known MIMO decoding methods (ZF and MMSE) Take as an example.
여기서, a는 “addition" 이고 d는 “division”, r은 제곱근(혹은 역 제곱근)이다. "프라임(')”문자는 실수를 이용한 연산동작을 의미하고, 일반적인 문자는 복소수를 이용한 연산동작을 의미한다.Where a is “addition”, d is “division”, r is square root (or inverse square root), “prime” character means arithmetic operations using real numbers, and general character means arithmetic operations using complex numbers. it means.
<표 1>로부터, ZF, MMSE 방법을 비교해 볼 때 종래기술(RLR)의 계산의 복잡성에서 차이점이 충분히 크다는 것을 알 수 있다. 종래기술을 수행하는 방법에 심각한 장애가 된다.From Table 1, it can be seen that when comparing the ZF and MMSE methods, the difference is sufficiently large in the complexity of the calculation of the prior art (RLR). There is a serious obstacle to the method of carrying out the prior art.
상기 <표 1>과 상기 도 2로부터, 본 발명은 종래기술과 비교해 볼 때 동일한 판정 정확성(decision accuracy)을 유지하면서 계산동작의 횟수를 상당히 감소시킬 수 있다.From Table 1 and Fig. 2, the present invention can significantly reduce the number of calculation operations while maintaining the same decision accuracy as compared with the prior art.
비록 초기 단계에서 동일한 4m’(복소 곱셈을 실현하기 위한 비효율적인 기법) 연산이 필요하지만, 복호 단계에서 RLR보다 더 작은 연산동작이 필요하다.Although the same 4m '(inefficient technique for realizing complex multiplication) operations are required in the early stages, smaller computational operations are required in the decoding stage than RLRs.
LR과 CLR사이 차이점은 또한 이동되는 메모리 셀의 수를 구성하는 것이다.The difference between LR and CLR is also what constitutes the number of memory cells that are moved.
여기서, 문자”p”는 메모리 셀들을 이송을 위한 “clean” 동작을 나타내고, 정열 R 분해(SQRD)를 수행하기 전에 채널행렬의 성분들을 복사하는데 동작한다; RLR의 경우 4개 블럭 실수 행렬로 "unfolding"의 복소 채널행렬을 나타내는 절차가 추가된다. 문자가 없는 수는 이전 <표 1>의 열의 합이고, 매 동작은 데이터 전송을 가정한다.Here, the letter “p” denotes a “clean” operation for transferring memory cells, and operates to copy the components of the channel matrix before performing an ordered R decomposition (SQRD); In the case of RLR, a procedure of representing a "unfolding" complex channel matrix with a four-block real matrix is added. The number without letters is the sum of the columns in Table 1, and every operation assumes data transfer.
본 발명에서는 무선기술의 장치를 사용할 수 있고, 이와 함께, 이 방법은 구현 복잡성의 관점으로부터 충분히 간단함으로, MIMO OFDM 시스템에 사용될 수 있다.In the present invention, an apparatus of a radio technology can be used, and together with this method, it can be used in a MIMO OFDM system because it is simple enough from the viewpoint of implementation complexity.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복소 격자축소를 수행하는 복호 순서도를 도시하고 있다.3 shows a decoding flowchart for performing complex lattice reduction according to an embodiment of the present invention.
상기 도 3을 참조하면, 복호기는 300 단계에서 두 개의 송신 안테나를 통해 전송된 신호를 두 개의 수신안테나를 통해 수신한다. 302 단계에서 신호 전파 채널을 추정한다(H).Referring to FIG. 3, the decoder receives a signal transmitted through two transmission antennas through two reception antennas in
이후, 복호기는 304 단계에서 상기 <수학식 3>에 의해 추정한 채널행렬(H)을 확장 채널행렬()로 변환을 수행한다.The decoder then expands the channel matrix H estimated by Equation 3 in
이후, 상기 복호기는 306 단계에서 정렬 QR 분해(SQRD)를 사용하여, 확장 채널행렬()을 상기 <수학식 4>와 같이 행렬 P1, Q1, D1, R1로 각각 순열행렬(permutation matrix), 직교행렬(orthonormal matrix), 대각행렬(diagonal matrix), 상삼각 행렬(upper triangular matrix)로 분해한다.Then, the decoder uses an aligned QR decomposition (SQRD) in
이후, 상기 복호기는 308 단계에서 격자축소 알고리즘을 수행하여, R1의 두 번째 행에서, R1의 큰 값의 비대각 성분을 감소시키고, 그때 해당 정수가 곱해진 R1의 이전 행을 현재 행으로부터 뺀다. 예를 들면, 성분rjk 의 절대값이 1/2보다 클 경우, rjk 의 실수부와 허수부는 반올림(rounding)된다. 따라서 복소 정수 양(μ)을 획득하고, 행 k에서 μ가 곱해진 행 j를 뺀다. (즉 행 j의 각 성분은 복소 정수(μ)가 곱해지고, 행 k의 해당 성분에서 빼짐). 상기 <수학식 5 참조>Then, the decoder performs a lattice reduction algorithm in
이후, 상기 복호기는 310 단계에서 제 2 QR 분해를 수행하여, 행렬을 상기 <수학식 6>과 같이 QR 분해한다. 상기 제 2 QR 분해를 통해, P2, Q2, D2, R2로 각각 순열행렬, 직교행렬, 대각행렬, 상삼각 행렬로 분해한다.Then, the decoder performs a second QR decomposition in
이후, 상기 복호기는 312 단계에서 제 2 QR 분해의 결과로부터 수신신호를 선형필터링읕 하여 출력한다(상기 <수학식 7> 참조).Thereafter, the decoder linearly filters and receives the received signal from the result of the second QR decomposition in step 312 (see
이후, 상기 복호기는 314 단계에서 벡터후보를 선택하고 316 단계에서 역 LR을 수행하여 격자공간의 신호를 원래 공간(original space)으로 이동시킨다.Then, the decoder selects the vector candidate in
이후, 상기 복호기는 318 단계에서 원래 공간에서 성상점에 매핑되는 정보비트를 출력한다.In
이후, 복호기는 본 발명의 복호 절차를 종료한다.The decoder then terminates the decoding procedure of the present invention.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
도 1은 본 발명과 종래기술의 성능 비교 그래프1 is a performance comparison graph of the present invention and the prior art
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복소 격자축소를 수행하는 복호기 및,2 is a decoder for performing complex lattice reduction according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복소 격자축소를 수행하는 복호 방법에 대한 흐름도를 도시하고 있다.3 is a flowchart illustrating a decoding method of performing complex lattice reduction according to an embodiment of the present invention.
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Families Citing this family (1)
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KR101763554B1 (en) * | 2017-03-30 | 2017-08-03 | 연세대학교 산학협력단 | Method and device for sorted qr decomposition |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100373299B1 (en) | 1996-10-02 | 2003-02-25 | 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍) | Signal transformation method and apparatus |
US6724843B1 (en) * | 1999-10-08 | 2004-04-20 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for fast decoding in a multiple-antenna wireless communication system |
KR20070019345A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-15 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for receiving transmitted signal in multiple antenna telecommunication system |
KR20070059659A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-12 | 한국전자통신연구원 | Apparatus for modulation and demodulation by using transmission method by linear precoder, lattice reduction, and hard-decision and soft-decision demodulation method applied chase detection in the multicarrier system using multiple antenna |
-
2007
- 2007-06-26 RU RU2007123737/09A patent/RU2007123737A/en not_active Application Discontinuation
-
2008
- 2008-06-10 KR KR1020080054129A patent/KR100973194B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100373299B1 (en) | 1996-10-02 | 2003-02-25 | 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍) | Signal transformation method and apparatus |
US6724843B1 (en) * | 1999-10-08 | 2004-04-20 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for fast decoding in a multiple-antenna wireless communication system |
KR20070019345A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-15 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for receiving transmitted signal in multiple antenna telecommunication system |
KR20070059659A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-12 | 한국전자통신연구원 | Apparatus for modulation and demodulation by using transmission method by linear precoder, lattice reduction, and hard-decision and soft-decision demodulation method applied chase detection in the multicarrier system using multiple antenna |
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