KR101004336B1 - An apparatus and method of determining initial sphere radius for mimo - Google Patents

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KR101004336B1
KR101004336B1 KR1020090059931A KR20090059931A KR101004336B1 KR 101004336 B1 KR101004336 B1 KR 101004336B1 KR 1020090059931 A KR1020090059931 A KR 1020090059931A KR 20090059931 A KR20090059931 A KR 20090059931A KR 101004336 B1 KR101004336 B1 KR 101004336B1
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박재돈
장진상
시광규
최태환
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국방과학연구소
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Abstract

PURPOSE: A method and a device for setting an initial radius of a sphere with a signal detecting method in a multi input multi output are provided to assign the most suitable fist sphere radius value, thereby reducing the calculation amount. CONSTITUTION: A receiver receives a signal(S310). A sphere decoder determines a initial sphere radius value(S320). Through the determined sphere radius value, the sphere decoder searches a signal within the sphere radius value(S330). If detecting all signals is succeeded, the detection process is completed(S340). If detecting all signals is failed, the sphere decoder increases the size of a sphere radius. The sphere decoder searches the signal in the increased sphere radius size(S350).

Description

다중입력 다중출력 시스템에서의 신호검출 방법에 있어서 초기 구 반경 설정 방법 및 장치{An apparatus and method of determining Initial Sphere radius for MIMO}An apparatus and method of determining an initial sphere radius for MIMO in a signal detection method in a multiple input multiple output system

본 발명은 다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output) 시스템에서 수신단을 통해서 수신된 신호의 검출하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 MIMO 시스템에서 다중 안테나를 통하여 수신된 신호를 검출하기 위하여 일반적으로 사용되는 스피어 디코더(sphere decoder)에서의 초기 구 반경을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting a signal received through a receiver in a multi-input multi-output system, and more particularly, to detect a signal received through a multiple antenna in a MIMO system. A method and apparatus for determining an initial sphere radius in a sphere decoder that is generally used.

다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output) 시스템은 신호의 다중 입출력이 가능한 안테나 시스템을 말한다. 송신단과 수신단의 안테나를 2개 이상으로 늘려 데이터를 여러 경로로 전송하고 수신단에서 각각의 경로로 수신된 신호를 검출해서 간섭을 줄이고, 각각의 전송속도를 낮출 수 있는 기술이다. 일반적으로 하나의 안테나를 통해서 전송할 수 있는 정보의 용량은 제한되어 있다. 이에 반해서 MIMO는 두 개 이상의 안테나가 동시에 동작하도록 해 고속의 데이터 교환을 가능하게 한다.Multi-Input Multi-Output System refers to an antenna system capable of multiple inputs and outputs of signals. It is a technology that transmits data through multiple paths by increasing two or more antennas of a transmitter and a receiver, reduces interference by detecting signals received on each path at a receiver, and lowers each transmission speed. In general, the amount of information that can be transmitted through one antenna is limited. In contrast, MIMO allows two or more antennas to operate simultaneously, enabling high-speed data exchange.

즉, M개의 송신안테나에 동일시간에 동일 주파수를 사용하여 독립적인 신호를 전송한다. 이렇게 송신된 신호들은 무선채널 상에서 공간적으로 다른 페이딩(수신되는 전파가 지나온 매질의 변화에 따라 그 수신전파의 강도가 급격하게 변동되는 현상)을 겪게 되어 각 안테나로 수신되는 신호 간에는 비상관성을 갖게 된다. 송신안테나마다 다른 신호를 송신함으로써, 기존보다 송신안테나 수(M개)만큼 더 많은 데이터를 송신할 수 있는 것이다.That is, independent signals are transmitted to the M transmit antennas using the same frequency at the same time. These transmitted signals undergo spatially different fading on the radio channel (a phenomenon in which the intensity of the received radio waves fluctuates in response to changes in the medium through which the received radio waves pass), resulting in non-correlation between the signals received by each antenna. . By transmitting different signals for each transmission antenna, more data can be transmitted by the number of transmission antennas (M) than before.

쉽게 설명하면, MIMO 시스템은 무선통신의 용량을 높이기 위해서 사용되는 스마트 안테나 기술이다. 여러 개의 안테나를 사용하면 사용되는 안테나 수에 비례하여 전송하는 정보의 용량을 높일 수 있는데, MIMO 시스템은 송신단과 수신단에 여러 안테나를 사용하여, 사용되는 안테나 수에 비례하여 정보 전송량을 늘리는 방법이다. 즉, 송신단에서 X개, 수신단에서 Y개의 안테나를 사용하는 경우 min(X,Y)만큼 정보전송량이 늘어나게 된다.In simple terms, the MIMO system is a smart antenna technology used to increase the capacity of wireless communication. If multiple antennas are used, the capacity of information to be transmitted can be increased in proportion to the number of antennas used. In the MIMO system, multiple antennas are used for a transmitter and a receiver to increase the amount of information transmission in proportion to the number of antennas used. That is, when X antennas are used at the transmitting end and Y antennas are used at the receiving end, the amount of information transmission increases by min (X, Y).

이와 같이 MIMO 기술을 이용하여 여러 개의 안테나를 통해 송신단으로부터 전송된 정보를 수신단에서 수신하기 위해서는 송신단에서 인코딩 된 정보를 수신단에서 디코딩하는 절차가 필요하다. 안테나가 하나인 경우에는 수신단에서 당해 안테나로 수신된 정보를 디코딩하는 방법으로 신호를 검출하게 되지만, MIMO 시스템에서는 여러 개의 안테나를 통해서 정보가 수신되기 때문에, 디코딩해야하는 정보도 여러 개가 되며, 이때 각각의 안테나로 수신된 정보는 중복될 수 있다. 따라서 MIMO 시스템에서는 여러 개의 안테나를 통해서 수신된 정보를 디코딩하여 각 송신 신호를 검출한다.As described above, in order to receive information transmitted from the transmitter through multiple antennas using the MIMO technique, the receiver needs to decode the information encoded at the transmitter. If there is only one antenna, the receiving end detects the signal by decoding the information received by the antenna. However, in the MIMO system, since the information is received through several antennas, the information to be decoded also becomes several pieces. Information received by the antenna may overlap. Therefore, the MIMO system detects each transmission signal by decoding the information received through the multiple antennas.

일반적으로 MIMO 시스템에서 디코딩할 안테나를 선택하는데 있어서, 정해진 일정범위의 반경 내의 정보를 검출하는 스피어 디코더(sphere decoder)가 사용된다. 이는 어느 범위의 신호에 대해서 디코딩을 행할 것인지, 구 반경(sphere radius)를 정하는데 있어, 초기에 임의의 구 반경(sphere radius)을 정하고, 지정된 구 반경(sphere radius) 내에서 수신된 정보를 완벽하게 검출하는데, 실패하는 경우에는 초기에 지정된 구 반경(sphere radius) 값을 넓혀서 다시 모든 신호가 검출되었는지를 확인하는 방법으로 MIMO 장치에서의 수신된 신호를 검출하는 방법이다.In general, in selecting an antenna to be decoded in a MIMO system, a sphere decoder that detects information within a predetermined range of radius is used. This allows you to initially set an arbitrary sphere radius in which sphere to decode, to determine the sphere radius, and to complete the information received within the specified sphere radius. In case of failure, the received signal in the MIMO device is detected by widening the initially specified sphere radius value to check whether all signals are detected again.

도 1은 종래 기술로서 스피어 디코더(sphere decoder)를 적용한 일반적인 MIMO 기술을 이용한 송신, 수신 시스템의 구조도이다.1 is a structural diagram of a transmission and reception system using a general MIMO technique using a sphere decoder as a conventional technology.

도 1에 도시되어 있듯이, 직렬로 입력되는 송신 데이터(110)는 역다중화기(120)에 의해 디멀티플렉싱 되어 병렬 신호로 변환된 후, 송신단의 여러개의 안테나인 S1, S2, S3,...,SMT(130)를 통해서 전송하고, 송신안테나와 수신안테나의 채널행렬 H(140)에 의해서 신호가 전달된다. 수신단에서는 여러 개의 안테나인 X1, X2, X3,...,XMR(150)을 통해서 송신단으로부터 전송된 신호를 수신하게 된다. 수신된 각각의 신호를 검출(160)하는데 있어서는 전술한 스피어 디코더(sphere decoder)가 종래의 일반적인 기술로서 사용되었다. 스피어 디코더(sphere decoder)의 작동 알고리즘은 수신된 신호를 검색하는데 있어서, 먼저 초기 구 반경(sphere radius)값을 결정하여 결정된 구 반경(sphere radius) 내의 신호를 검색한다. 검색을 통해서 송신된 MT개의 신호가 모두 검출되는 경우, 알고리즘은 완료된다. 그러나, 만약 MT개의 신호를 모두 검출하는데 실패하는 경우에는 radius의 크기를 증가시켜 전송된 모든 신호를 검출할 때까지 신호검출을 재수행한다. 이를 통해서 송신된 MT개의 신호는 모두 검출되게 된다(170).As shown in FIG. 1, the serially input transmission data 110 is demultiplexed by the demultiplexer 120 and converted into a parallel signal, and then S 1 , S 2 , S 3 ,..., S MT 130, and a signal is transmitted by the channel matrix H 140 of the transmitting antenna and the receiving antenna. The receiver receives signals transmitted from the transmitter through multiple antennas X 1 , X 2 , X 3 ,..., X MR 150. In detecting 160 each received signal, the above-described sphere decoder has been used as a conventional general technique. The operating algorithm of the sphere decoder searches for signals within the determined sphere radius by first determining an initial sphere radius value. If all M T signals transmitted through the search are detected, the algorithm is complete. However, if all of the M T signals fail to be detected, the size of the radius is increased to repeat the signal detection until all transmitted signals are detected. Through this, all M T signals transmitted are detected (170).

도 2는 종래 기술로서 구 반경(sphere radius) 결정 방법을 적용한 스피어 디코더(sphere decoder) 알고리즘 구조도이다. FIG. 2 is a structure diagram of a sphere decoder algorithm to which a sphere radius determination method is applied as a prior art. FIG.

도 2에서 도시되어 있듯이, 수신단에서 여러 개의 안테나를 통해서 신호를 수신하면(S210), 스피어 디코더(sphere decoder)에서는 스피어 디코더(sphere decoder) 초기값 C를 결정한다(S220). 초기값 C가 결정되면 반경 C 내의 신호를 검색하고(S230), 검색 결과 수신된 모든 신호의 검출에 성공하는 경우에는 검출과정을 완료하고(S240), 수신된 모든 신호의 검출에 실패하는 경우에는 바로 직전 검출에 사용된 반경보다 C의 크기를 20% 증대하여 반경 C 내의 신호를 검색하며(S250), 이러한 과정을 수신된 모든 신호가 검출될 때까지 반복한다.As shown in FIG. 2, when a receiver receives a signal through a plurality of antennas (S210), a sphere decoder determines a sphere decoder initial value C (S220). When the initial value C is determined, a signal within a radius C is searched (S230). When the detection of all the received signals is successful, the detection process is completed (S240), and when the detection of all the received signals fails. The size of C is increased by 20% from the radius used for the immediately preceding detection to search for a signal within radius C (S250), and the process is repeated until all received signals are detected.

따라서 초기 구 반경(sphere radius)값을 너무 작게 설정하는 경우, 모든 신호를 검출할 때까지 신호검출 과정을 반복해야하므로 반복작업의 횟수가 증가하여 모든 신호를 검출하는데 소요되는 시간이 증가하게 되고, 초기 구 반경(sphere radius) 값을 너무 크게 설정하는 경우에는 불필요하게 검출반경을 넓히게 되어 역시 신호를 검출하는데 소요되는 시간이 증대되는 문제가 있다. 즉, 스피어 디코더(sphere decoder)를 사용하여 수신단에서 송신된 신호를 검출하는 경우, 적절한 초기 구 반경(sphere radius)값을 설정하는 것이 무엇보다 중요했다.Therefore, if the initial sphere radius value is set too small, the signal detection process must be repeated until all signals are detected, thereby increasing the number of iterations and increasing the time required to detect all signals. If the initial sphere radius value is set too large, the detection radius is unnecessarily widened, which also increases the time required for detecting the signal. In other words, when detecting a signal transmitted from a receiving end using a sphere decoder, it is important to set an appropriate initial sphere radius value.

구 반경(sphere radius)값을 결정하는데 있어서 최근 소개된 대표적인 방법으로는 [B. Hassibi and H. Vikalo, "On the sphere-decoding algorithm I. Expected complexity, " IEEE Trans. Signal Processing, vol. 53, no. 8, pp.2806-2818, Aug. 2005]에서 A representative method recently introduced for determining sphere radius values is [B. Hassibi and H. Vikalo, "On the sphere-decoding algorithm I. Expected complexity," IEEE Trans. Signal Processing, vol. 53, no. 8, pp. 2806-2818, Aug. In 2005]

Figure 112009040329933-pat00001
Figure 112009040329933-pat00001

와 같은 방법을 통해서 구 반경(sphere radius) 값을 결정하는 방법이 제안되었고, 상기 식에서 각각

Figure 112009040329933-pat00002
는 스케일링(scaling) 파라미터를 나타내며,
Figure 112009040329933-pat00003
는 수신잡음의 분산값을 나타낸다.A method of determining the sphere radius value has been proposed through
Figure 112009040329933-pat00002
Denotes a scaling parameter,
Figure 112009040329933-pat00003
Denotes the variance of the reception noise.

또 다른 대표적인 방법으로는 [B. M. Hochwald and S. T. Brink, "Achieving near-capacity on a multiple-antenna channel, "IEEE Trans. Commun. vol. 51, no. 3, pp. 389-399, Mar. 2003]에서 Another representative method is [B. M. Hochwald and S. T. Brink, "Achieving near-capacity on a multiple-antenna channel," IEEE Trans. Commun. vol. 51, no. 3, pp. 389-399, Mar. In 2003]

Figure 112009040329933-pat00004
Figure 112009040329933-pat00004

와 같은 방법을 통해서 구 반경(sphere radius) 값을 결정하는 방법이 제안되었으며, 위 수식에서 K는 스케일링(scaling) 파라미터, x는 수신신호벡터, H는 채널의 행렬값을 각각 나타낸다.A method of determining the sphere radius value has been proposed through the following method, in which K denotes a scaling parameter, x denotes a received signal vector, and H denotes a matrix value of a channel.

위 두 방법은 모두 수신 잡음의 분산값에 기반하여 구 반경(sphere radius)값을 계산하는 방식이라는 점에서 공통되는데, 이와 같이 수신잡음의 분산값에 기 반하여 구 반경(sphere radius)값을 계산하는 방법에 의하더라도 신호와 잡음비인 SNR(Signal to Noise Ratio)이 20 이상인 경우에는 시뮬레이션에 의할 때 모든 신호를 검출하는데 소요되는 시간이 짧았으나, SNR이 20보다 작은 경우에는 신호를 검출하는데 소요되는 시간이 많아진다는 것을 시뮬레이션을 통해서 확인할 수 있었다.Both methods are common in that the sphere radius is calculated based on the variance of the received noise. Thus, the sphere radius is calculated based on the variance of the received noise. Even if the signal to noise ratio (SNR) is greater than 20, the time required to detect all the signals is short by simulation. However, if the SNR is less than 20, it is necessary to detect the signal. The simulation showed that time increases.

전술한 종래의 기술에서 알 수 있듯이, 수신된 신호를 빠르고 완벽하게 검출하기 위해서는 초기에 적절한 구 반경(sphere radius)값을 지정해주는 것이 무엇보다 중요하다. 종래기술에서는 스피어 디코더(sphere decoder)에서의 구 반경(sphere radius) 값을 지정하는데 있어서, 수신잡음의 분산값을 이용하여 초기 구 반경(sphere radius) 값을 구하였다.As can be seen from the prior art described above, it is of paramount importance to initially specify an appropriate sphere radius value in order to detect the received signal quickly and completely. In the prior art, in specifying a sphere radius value in a sphere decoder, an initial sphere radius value was obtained by using a dispersion value of reception noise.

따라서, 상술한 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 본 발명은 스피어 디코더(sphere decoder)에서 자연로그값을 취하지 않은 수신된 신호의 신호대 잡음비를 이용한 초기 구 반경(sphere radius) 결정방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a method and apparatus for determining an initial sphere radius using the signal-to-noise ratio of a received signal that does not take a natural logarithm in a sphere decoder. For the purpose of

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 일 견지에 따르면, 상기 MIMO 시스템의 다중안테나를 통해 수신된 신호를 검출하는 방법은, 상기 다중안테나를 통해서 신호를 수신하는 단계와 상기 수신된 신호를 디코딩하는 데 있어, 스피어 디코딩 방식을 사용하기 위해 초기 구 반경 값 C를 수신기의 신호대 잡음비로서 자연로그값을 취하지 않은 K값에 반비례하는 것으로 결정하는 단계, 그리고 상기 구 반경 내에서 수신된 신호를 검출하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention to achieve the above object, a method for detecting a signal received through multiple antennas of the MIMO system, receiving a signal through the multiple antenna and decoding the received signal Determining the initial sphere radius value C to be inversely proportional to the K-value that does not take a natural logarithm as the signal-to-noise ratio of the receiver to use the spear decoding scheme, and detecting a signal received within the sphere radius. It includes.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 상기 MIMO 시스템의 다중안테나를 통해 수신된 신호를 검출하는 장치는, 상기 다중안테나를 통해서 신호를 수신기와, 상기 수 신된 신호를 디코딩하기 위해 구 반경값 C는 수신기의 신호대 잡음비로서 자연로그값을 취하지 않은 K값에 반비례하는 것으로 구 반경값 C가 결정되는 스피어 디코더, 상기 구 반경 내에서 수신된 신호를 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, an apparatus for detecting a signal received through multiple antennas of the MIMO system includes: receiving a signal through the multiple antenna and a sphere radius C to decode the received signal; And a detector for detecting a signal received within the sphere radius, in which the sphere radius value C is determined as being inversely proportional to the K value which does not take a natural logarithm value as the signal-to-noise ratio.

본 발명은 MIMO 시스템에서 수신된 신호를 검출하는 방법으로 스피어 디코더(sphere decoder)를 사용할 때, 초기 구 반경(sphere radius)값을 적절하게 지정해주는 방법을 제시한다. 초기 구 반경(sphere radius)값을 너무 작게 설정하는 경우, 수신된 모든 신호를 검출하기 위하여 구 반경(sphere radius)값을 계속 증가하여 신호가 모두 검출되었는지 판단해야 하기 때문에 신호를 검출하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 발생하며, 초기 구 반경(sphere radius)값을 너무 크게 설정하는 경우, 수신된 신호를 검출하기 위하여 불필요하게 넓은 영역을 검색하기 때문에 시간이 너무 많이 걸리게 되는 문제가 발생했다.The present invention proposes a method for properly specifying an initial sphere radius when using a sphere decoder as a method for detecting a signal received in a MIMO system. If you set the initial sphere radius too small, it takes a lot of time to detect the signal because you must continue to increase the sphere radius value to detect all signals received to determine if all the signals have been detected. The problem arises, and when the initial sphere radius value is set too large, it takes too much time because an unnecessary wide area is searched for detecting a received signal.

따라서, 본 발명에서는 구 반경(sphere radius)값을 결정하는데 있어서 신호대 잡음비를 이용하여 불필요하게 초기 구 반경(sphere radius)값을 크게 설정하여 종래기술보다 신호를 검출하는데 소요되는 시간을 줄임으로써, 단순히 잡음의 분산값을 통해서 구 반경(sphere radius)값을 구하는 방법에 비해서 신호대 잡음비인 SNR(Signal to Noise Ratio)가 20dB 이하인 구간에서 모든 신호를 검출하는데 걸리는 시간을 현격하게 단축시켰다.Accordingly, in the present invention, the initial sphere radius value is unnecessarily set by using the signal-to-noise ratio in determining the sphere radius value, thereby reducing the time required for detecting the signal compared to the prior art. Compared to the method of obtaining the sphere radius through the variance of the noise, the time required for detecting all signals is significantly shortened in a signal to noise ratio (SNR) of 20 dB or less.

즉, 본 발명은 스피어 디코더(sphere decoder)의 초기 구 반경(sphere radius) 값을 지정하는 방법에 있어서 가장 적절한 첫 번째 구 반경(sphere radius)값을 지정할 수 있도록 하여 계산량을 줄여 시스템 처리속도를 향상시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.That is, the present invention enables the designation of the first sphere radius value that is most appropriate in the method of designating the initial sphere radius value of the sphere decoder, thereby reducing the calculation amount and improving the system throughput. It relates to a method and an apparatus for making.

본 발명은 이동통신(또는 무선통신) 시스템(예를 들어, MIMO 시스템)에서 신호의 검출 방법 및 장치에 적용된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 유무선 통신 시스템의 통신 방법 및 장치에 적용될 수도 있다.The present invention is applied to a method and apparatus for detecting a signal in a mobile communication (or wireless communication) system (eg, a MIMO system). However, the present invention is not limited thereto and may be applied to communication methods and apparatuses of all wired and wireless communication systems to which the technical idea of the present invention can be applied.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes any item of a plurality of related listed items or a plurality of related listed yields.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may be present in between. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present disclosure does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거 나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in describing the present invention with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are provided with the same reference numerals regardless of the reference numerals. Duplicate explanations will be omitted.

본 발명의 기본 개념은 다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output) 시스템에서 수신된 신호의 검출기로 사용되는 스피어 디코더(sphere decoder)의 초기 구 반경(sphere radius) 값을 지정하여 계산량을 줄이고 시스템 처리속도를 향상시키는 것이다.The basic concept of the present invention is to designate an initial sphere radius value of a sphere decoder used as a detector of a signal received in a multi-input multi-output system, thereby reducing the amount of computation and It is to improve the processing speed.

이하, 본 발명을 첨부된 개념도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying concept diagram the present invention.

도 3은 본 발명에 있어서 SNR값을 이용한 구 반경(sphere radius) 결정 방법을 적용한 스피어 디코더(sphere decoder) 알고리즘 구조도이다. FIG. 3 is a structure diagram of a sphere decoder algorithm to which a sphere radius determination method using an SNR value is applied in the present invention.

도 3에 도시되어 있듯이, 일 예로 수신단에서 여러 개의 안테나를 통해서 신호를 수신하면(S310), 스피어 디코더(sphere decoder)에서는 구 반경(sphere radius) 초기값 C를 결정하는 방법(S320)에 있어서 구 반경을

Figure 112009040329933-pat00005
에 따라 지정한다.As shown in FIG. 3, when a signal is received through a plurality of antennas at the receiving end (S310), the sphere decoder determines a sphere radius initial value C (S320). Radius
Figure 112009040329933-pat00005
Specify according to.

위 수식에서

Figure 112009040329933-pat00006
는 수신신호벡터이고
Figure 112009040329933-pat00007
는 로그값을 취하지 않은
Figure 112009040329933-pat00008
값을 뜻하는 것으로서, 수신 신호의 신호대 잡음비
Figure 112009040329933-pat00009
에서
Figure 112009040329933-pat00010
를 의미한다. 한 편,
Figure 112009040329933-pat00011
는 벡터신호 의 norm 연산을 의미한다. In the above formula
Figure 112009040329933-pat00006
Is the received signal vector
Figure 112009040329933-pat00007
Does not take log values
Figure 112009040329933-pat00008
Value, the signal-to-noise ratio of a received signal
Figure 112009040329933-pat00009
in
Figure 112009040329933-pat00010
Means. Meanwhile,
Figure 112009040329933-pat00011
Is the norm operation of the vector signal.

결정된 구 반경 C값을 통해서, 구 반경 C값 내의 신호를 검색하고(S330), 검색 결과 수신된 모든 신호의 검출에 성공하는 경우에는 검출과정을 완료한다(S340). 한편, 수신된 모든 신호의 검출에 실패하는 경우에는 바로 직전 검출에 사용된 구 반경보다 C의 크기를 20% 증대하여 구 반경 C값 내의 신호를 검색하며(S350), 이러한 과정을 수신된 모든 신호가 검출될 때까지 반복한다.Through the determined sphere radius C value, a signal within the sphere radius C value is searched (S330), and if the detection of all the signals received as a result of the search is successful (S340). On the other hand, if the detection of all received signals fails, the signal within the sphere radius C value is searched for by increasing the size of C by 20% than the sphere radius used for the immediately preceding detection (S350), and all the signals received in this process. Repeat until is detected.

도 4는 본 발명에 있어서, 기존의 스피어 디코더(sphere decoder)를 통한 검출방법과의 BER(Bit Error Rate) 성능을 비교한 것이다. FIG. 4 compares the performance of a bit error rate (BER) with a conventional detection method through a sphere decoder.

BER(Bit Error Rate)값은 전송 비트에서 잡음 등으로 인해 얼마나 많은 오류가 발생하는지를 나타내는 값으로서, 특히 도4에서 나타난 수치는 구 반경이

Figure 112009040329933-pat00012
인 제안된 본 발명의 경우와 종래의 기술을 적용한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.The BER (Bit Error Rate) value indicates how much error occurs due to noise in the transmission bit, and particularly, the numerical value shown in FIG.
Figure 112009040329933-pat00012
The simulation results of the proposed case of the present invention and the conventional technique are shown.

위 수식에서

Figure 112009040329933-pat00013
는 수신신호벡터이고
Figure 112009040329933-pat00014
는 로그값을 취하지 않은
Figure 112009040329933-pat00015
값을 뜻하는 것으로서, 수신 신호의 신호대 잡음비
Figure 112009040329933-pat00016
에서
Figure 112009040329933-pat00017
를 의미한다. 한편,
Figure 112009040329933-pat00018
는 벡터신호 의 norm 연산을 의미한다.In the above formula
Figure 112009040329933-pat00013
Is the received signal vector
Figure 112009040329933-pat00014
Does not take log values
Figure 112009040329933-pat00015
Value, the signal-to-noise ratio of a received signal
Figure 112009040329933-pat00016
in
Figure 112009040329933-pat00017
Means. Meanwhile,
Figure 112009040329933-pat00018
Is the norm operation of the vector signal.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 효과를 가장 최신 공지 기술로서, 구 반경(sphere radius)값 지정 방법으로 상기 소개된 Hassibi 방법과 Hochwald 방법과 비교할때, 본 발명에 의한 효과는 동등한 수준으로 나타나는 것으로 나타난다.As shown in Fig. 4, the effect of the present invention is the latest known technology, and when compared with the Hassibi method and the Hochwald method introduced above by the sphere radius value designation method, the effect of the present invention is shown to be on an equal level. Appears.

도 5는 본 발명과 기존의 스피어 디코더(sphere decoder)를 통한 검출방법과의 시뮬레이션을 통한 비교에 있어서 모든 신호를 검출하는데 소요되는 시간을 측정한 것이다. 특히 도5에서 나타난 수치는 구 반경이

Figure 112009040329933-pat00019
인 제안된 본 발명의 경우와 종래의 기술을 적용한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.FIG. 5 is a measurement of time required for detecting all signals in a simulation comparison between the present invention and a conventional detection method using a sphere decoder. FIG. In particular, the numerical values shown in FIG.
Figure 112009040329933-pat00019
The simulation results of the proposed case of the present invention and the conventional technique are shown.

위 수식에서

Figure 112009040329933-pat00020
는 수신신호벡터이고
Figure 112009040329933-pat00021
는 로그값을 취하지 않은
Figure 112009040329933-pat00022
을 뜻하는 것으로서, 수신 신호의 신호대 잡음비
Figure 112009040329933-pat00023
에서
Figure 112009040329933-pat00024
를 의미한다. 한편,
Figure 112009040329933-pat00025
는 벡터신호 의 norm 연산을 의미한다.In the above formula
Figure 112009040329933-pat00020
Is the received signal vector
Figure 112009040329933-pat00021
Does not take log values
Figure 112009040329933-pat00022
Means the signal-to-noise ratio of the received signal
Figure 112009040329933-pat00023
in
Figure 112009040329933-pat00024
Means. Meanwhile,
Figure 112009040329933-pat00025
Is the norm operation of the vector signal.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 효과를 가장 공지의 구 반경(sphere radius)값 지정 방법으로서 상기 소개된 Hassibi 방법과 Hochwald 방법과 비교할때, SNR이 20dB보다 큰 영역에서는 수신된 모든 신호를 검출하는데 걸리는 시간이 유사하였으나, SNR이 20dB보다 작은 영역에서는 수신된 모든 신호를 검출하는데 걸 리는 시간이 현격하게 감소하였다.As shown in Fig. 5, when comparing the effects of the present invention with the Hassibi method and the Hochwald method introduced above as the most well-known method for specifying the sphere radius, all signals received are detected in the region where the SNR is larger than 20 dB. Although the time taken to be similar was similar, the time taken to detect all received signals was significantly reduced in the region where the SNR was less than 20 dB.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선 될 수 있을 것이다. 예를 들어,

Figure 112009040329933-pat00026
의 값을 변경하여 반경값인 C값을 산출하는 방법도 가능할 것이고, 초기 C값에 의해서 수신된 모든 신호를 검출하는데 실패하는 경우, 반경 C값을 20% 증가시키는 방법뿐만 아니라 다른 수치로 확장하거나, 축소하는 방법으로 신호를 검출하는 것도 가능할 것이다.In the above described exemplary embodiments of the present invention by way of example, but the scope of the present invention is not limited only to these specific embodiments, the present invention is in various forms within the scope of the spirit and claims of the present invention It may be modified, changed, or improved. E.g,
Figure 112009040329933-pat00026
It is also possible to calculate the value of radius C by changing the value of, and if it fails to detect all the signals received by the initial value of C, increase the radius C value by 20% as well as expand to other values or In other words, it may be possible to detect the signal by reducing the signal.

도1은 종래 기술로서 Sphere decoder를 적용한 일반적인 MIMO 기술을 이용한 송신, 수신 시스템의 구조도이다.1 is a structural diagram of a transmission and reception system using a general MIMO technique using a sphere decoder as a prior art.

도2는 종래 기술로서 Sphere radius 결정 방법을 적용한 Sphere decoder 알고리즘 구조도이다.2 is a structure diagram of a sphere decoder algorithm to which a sphere radius determination method is applied as a prior art.

도3은 본 발명에 있어서 SNR값을 이용한 Sphere radius 결정 방법을 적용한 Sphere decoder 알고리즘 구조도이다.3 is a structure diagram of a sphere decoder algorithm to which a sphere radius determination method using an SNR value is applied in the present invention.

도4는 본 발명에 있어서, 기존의 Sphere decoder를 통한 검출방법과의 BER 성능을 비교한 것이다.FIG. 4 compares the BER performance with the conventional detection method through a sphere decoder in the present invention.

도5는 본 발명과 기존의 Sphere decoder를 통한 검출방법과의 시뮬레이션을 통한 비교에 있어서 모든 신호를 검출하는데 소요되는 시간을 측정한 것이다.FIG. 5 is a measurement of time required for detecting all signals in a simulation comparison between the present invention and a conventional detection method using a sphere decoder. FIG.

Claims (8)

다중입력 다중출력 시스템의 다중안테나를 통해 수신된 신호를 검출하는 방법에 있어서,A method for detecting a signal received through multiple antennas of a multiple input multiple output system, 상기 다중안테나를 통해서 신호를 수신하는 단계와;Receiving a signal through the multiple antennas; 상기 수신된 신호를 디코딩하는 데 있어, 스피어 디코딩 방식을 사용하기 위해, 초기 구 반경 값을 자연 로그값을 취하지 않은 수신신호의 신호대 잡음비에 반비례하는 것으로 결정하는 단계;In using the spear decoding scheme to decode the received signal, determining an initial spherical radius value to be inversely proportional to the signal-to-noise ratio of the received signal without taking a natural logarithmic value; 상기 구 반경 내에서 수신된 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호검출방법.Detecting a signal received within the radius of the sphere. 제 1 항에 있어서, 상기 구 반경 값은 벡터신호 norm 연산에 따른 파라미터 값
Figure 112009040329933-pat00027
의 제곱근 값을 추가적으로 곱하는 것에 비례하는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 검출방법.The method of claim 1, wherein the sphere radius value is a parameter value according to the vector signal norm operation
Figure 112009040329933-pat00027
The signal detection method, characterized in that it is determined to be proportional to the multiplication of the square root of the value. 제 2 항에 있어서, 상기 구 반경 값은 수식
Figure 112009040329933-pat00028
에 따라서 정해지되, The method of claim 2, wherein the sphere radius value is formula
Figure 112009040329933-pat00028
Determined according to 상기C는 구 반경값이고, 상기 K는 자연로그값을 취하지 않은 신호대 잡음비 값을 의미하는 것을 특징으로 하는 신호 검출방법.C is a spherical radius value, and K is a signal-to-noise ratio value that does not take a natural logarithm value. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 초기에 지정된 상기 구 반경 값에 의해서 신호검출에 실패하는 경우, 상기 구 반경 값보다 증가 된 새로운 구 반경 값을 재설정하여 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 신호 검출방법.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein when the signal detection fails due to the initially specified spherical radius value, the signal is measured by resetting a new spherical radius value increased from the spherical radius value. A signal detection method. 다중입력 다중출력 시스템의 다중안테나를 통해 수신된 신호를 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for detecting a signal received through multiple antennas of a multiple input multiple output system, 상기 다중안테나를 통해서 신호를 수신기와;A receiver for transmitting a signal through the multiple antennas; 상기 수신된 신호를 디코딩하기 위해 구 반경값은 자연로그값을 취하지 않은수신신호의 신호대 잡음비에 반비례하는 것으로 결정되는 스피어 디코더;A sphere decoder, wherein the sphere radius value is determined to be inversely proportional to the signal-to-noise ratio of the received signal that does not take a natural logarithm to decode the received signal; 상기 구 반경 내에서 수신된 신호를 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호검출장치.And a detector for detecting a signal received within the sphere radius. 제 5 항에 있어서, 상기 구 반경 값은 벡터신호 norm 연산에 따른 파라미터 값
Figure 112009040329933-pat00029
의 제곱근 값을 추가적으로 곱하는 것에 비례하는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 검출장치.The method of claim 5, wherein the sphere radius value is a parameter value according to the vector signal norm operation
Figure 112009040329933-pat00029
The signal detection apparatus, characterized in that it is determined to be proportional to the multiplication of the square root value of. 제 6 항에 있어서, 상기 구 반경 값은 수식
Figure 112009040329933-pat00030
에 따라서 정해지되, The method of claim 6, wherein the sphere radius value is formula
Figure 112009040329933-pat00030
Determined according to 상기C는 구 반경값이고, 상기 K는 자연로그값을 취하지 않은 신호대 잡음비값을 의미하는 것을 특징으로 하는 신호 검출장치.C is a sphere radius value, and K is a signal-to-noise ratio value that does not take a natural logarithm value. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 초기에 지정된 구 반경 값에 의해서 신호검출에 실패하는 경우, 상기 구 반경 값보다 증가 된 새로운 구 반경 값을 재설정하여 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 신호 검출장치.The method according to any one of claims 5 to 7, wherein when the signal detection fails by the initially specified sphere radius value, the signal is measured by resetting a new sphere radius value that is increased from the sphere radius value. Signal detection device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101263747B1 (en) 2011-03-11 2013-05-13 국방과학연구소 Method for improving the performance by dynamic grouping/precoding in the MIMO radar system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101263747B1 (en) 2011-03-11 2013-05-13 국방과학연구소 Method for improving the performance by dynamic grouping/precoding in the MIMO radar system

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