KR101269683B1 - Method for detecting signal and receiving device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신호 검출 방법 및 수신 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 신호 검출 방법은 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템의 수신 장치가 신호를 검출하는 방법으로서, 수신 신호 벡터와 채널 상태가 고려된 송신 심볼 벡터 사이의 거리의 제곱 값을 구하는 단계, 상기 거리의 제곱 값을 제1 성분 및 제2 성분으로 분류하는 단계, 상기 제1 성분을 최소화 하여 복수의 제1 연성해(soft symbol estimate)를 구하는 단계, 상기 복수의 제1 연성해를 기초로 상기 제1 성분의 해집합을 구하는 단계, 상기 제2 성분을 최소화 하여 복수의 제2 연성해를 구하는 단계, 상기 복수의 제2 연성해를 기초로 상기 제2 성분의 해집합을 구하는 단계, 그리고 상기 제1 성분의 해집합과 상기 제2 성분의 해집합을 합하여 최종 해집합을 구하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a signal detection method and a receiving apparatus. A signal detection method according to the present invention is a method for detecting a signal by a receiving apparatus of a communication system including a multiple input and output antenna, the method comprising: obtaining a square value of the distance between the received signal vector and the transmission symbol vector considering the channel state; Classifying a squared distance value into a first component and a second component, minimizing the first component to obtain a plurality of soft symbol estimates, and based on the plurality of first flexible solutions, Obtaining a solution set of a first component, minimizing the second component to obtain a plurality of second flexible solutions, obtaining a solution set of the second components based on the plurality of second flexible solutions, and And combining the solution set of the first component and the solution set of the second component to obtain a final solution set.
디텍션, 디코딩, MIMO, likelihood Detection, decoding, MIMO, likelihood
Description
본 발명은 신호 검출 방법 및 수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a signal detection method and a receiving apparatus.
무선 통신 시스템이 발전할수록 속도에 대한 요구가 커지고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 넓은 주파수 대역을 사용할 필요가 있는데, 주파수 자원은 한정되어 있다. 이에 따라 한정된 주파수 대역을 사용하면서 더 많은 데이터를 전송하는 방법으로 다중 입출력(multi input multi output, MIMO) 안테나 기술이 이용되고 있다.As wireless communication systems evolve, the demand for speed increases. In order to meet these demands, it is necessary to use a wide frequency band, the frequency resources are limited. Accordingly, a multi input multi output (MIMO) antenna technology is used as a method of transmitting more data while using a limited frequency band.
이러한 다중 입출력 안테나 기술은 크게 송수신 안테나 수의 곱에 해당하는 다이버시티(diversity) 이득을 얻어 전송 신뢰도를 향상시키는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식 및 서로 다른 경로를 통해 다른 데이터 스트림(data stream)을 전송하는 공간 다중화(spatial multiplexing, SM)이 있다.This multi-input / output antenna technology obtains a diversity gain that corresponds to the product of the number of transmit / receive antennas to improve the transmission reliability, thereby allowing different data streams through different paths and spatial diversity schemes. There is spatial multiplexing (SM) to transmit.
이중 공간 다중화 방식의 경우에는 서로 다른 데이터 스트림 사이에 상호 간섭이 발생할 수 있어, 수신기에서는 이러한 간섭을 고려하여 신호를 검출(detection)하여 복호화(decoding)한다. 이때 최적의 방식은 검출과 복호화를 동시에 고려하여 각 데이터 비트의 우도(likelihood)를 구하는 것이지만, 이러한 방식은 성상도(constellation)의 크기 및 안테나의 수효 등과 관련하여 복잡도가 너무 높아서 구현이 용이하지 않다. In the case of the dual spatial multiplexing method, mutual interference may occur between different data streams, and the receiver detects and decodes a signal in consideration of such interference. In this case, the optimal method is to obtain the likelihood of each data bit by considering detection and decoding at the same time. However, this method is not easy to implement due to the complexity of the constellation size and the number of antennas. .
따라서 검출 및 복호화 각각의 경우에 각 비트의 우도를 구하고 이를 서로 반복적으로 교환하여 각 비트의 최종 우도를 구하는 반복 검출 복호화(iterative detection decoding, IDD) 방식이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방식 또한 여전히 복잡도가 높아 실제로 시스템을 구현하기에는 어려움이 있다.Therefore, in each case of detection and decoding, an iterative detection decoding (IDD) method of obtaining a likelihood of each bit and repeatedly swapping each other to obtain a final likelihood of each bit is used. However, this approach is still too complicated, making it difficult to actually implement the system.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템에서 낮은 복잡도로 신호 검출을 수행하는 것이다.An object of the present invention is to perform signal detection with low complexity in a communication system including multiple input / output antennas.
본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법은 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템의 수신 장치가 신호를 검출하는 방법으로서, 수신 신호 벡터와 채널 상태가 고려된 송신 심볼 벡터 사이의 거리의 제곱 값을 구하는 단계, 상기 거리의 제곱 값을 제1 성분 및 제2 성분으로 분류하는 단계, 상기 제1 성분을 최소화 하여 복수의 제1 연성해(soft symbol estimate)를 구하는 단계, 상기 복수의 제1 연성해를 기초로 상기 제1 성분의 해집합을 구하는 단계, 상기 제2 성분을 최소화 하여 복수의 제2 연성해를 구하는 단계, 상기 복수의 제2 연성해를 기초로 상기 제2 성분의 해집합을 구하는 단계, 그리고 상기 제1 성분의 해집합과 상기 제2 성분 의 해집합을 합하여 최종 해집합을 구하는 단계를 포함한다.A signal detection method according to an embodiment of the present invention is a method of detecting a signal by a receiving apparatus of a communication system including a multi-input / output antenna, the square value of the distance between the received signal vector and the transmission symbol vector considering the channel state Obtaining, classifying a square value of the distance into a first component and a second component, minimizing the first component to obtain a plurality of soft symbol estimates, and the plurality of first flexible solutions Obtaining a solution set of the first component based on the method, obtaining a plurality of second flexible solutions by minimizing the second component, and obtaining a solution set of the second components based on the plurality of second flexible solutions. And adding the solution set of the first component and the solution set of the second component to obtain a final solution set.
상기 제1 성분의 해집합을 구하는 단계는, 성상도(constellation) 상에서 상기 복수의 제1 연성해 주위의 복수의 제1점을 찾고, 상기 복수의 제1점을 이용하여 상기 제1 성분의 해집합을 구하는 단계를 포함할 수 있다.Obtaining a solution set of the first component may include finding a plurality of first points around the plurality of first flexible solutions on a constellation and using the plurality of first points to solve the first component. Obtaining a set may include.
상기 복수의 제1점을 찾는 단계는, 상기 복수의 제1 연성해 각각에 대해서 올림(rounding)으로 첫 번째 가까운 점을 찾는 단계를 포함할 수 있다.The finding of the plurality of first points may include finding a first closest point by rounding each of the plurality of first flexible solutions.
상기 복수의 제1점을 찾는 단계는, 상기 가장 가까운 점에 2를 더하거나 빼서 두 번째 가까운 점을 찾는 단계를 더 포함할 수 있다.The finding of the plurality of first points may further include finding a second close point by adding or subtracting 2 to the closest point.
상기 제2 성분의 해집합을 구하는 단계는, 성상도 상에서 상기 복수의 제2 연성해 주위의 복수의 제2점을 찾고, 상기 복수의 제2점을 이용하여 상기 제2 성분의 해집합을 구하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of the solution set of the second component may include finding a plurality of second points around the plurality of second flexible solutions on the constellation diagram and obtaining the solution set of the second component using the plurality of second points. It may include a step.
상기 복수의 제2점을 찾는 단계는, 상기 복수의 제2 연성해 각각에 대해서 올림(rounding)으로 첫 번째 가까운 점을 찾는 단계를 포함할 수 있다.The finding of the plurality of second points may include finding a first closest point by rounding each of the plurality of second flexible solutions.
상기 복수의 제2점을 찾는 단계는, 상기 가장 가까운 점에 2를 더하거나 빼서 두 번째 가까운 점을 찾는 단계를 더 포함할 수 있다.The finding of the plurality of second points may further include finding a second close point by adding or subtracting 2 to the closest point.
상기 복수의 제1점 및 상기 복수의 제2점을 합하여 상기 성상도 상의 점집합을 구하는 단계, 그리고 상기 점집함과 상기 최종 해집합을 이용하여 상기 신호의 각 비트 값에 대한 우도(likelihood)값을 구하는 단계를 더 포함할 수 있다.Obtaining a point set on the constellation by adding the plurality of first points and the plurality of second points, and a likelihood value for each bit value of the signal using the point set and the final solution set. It may further comprise the step of obtaining.
상기 거리의 제곱 값을 구하는 단계는, 최적의 ML해(maximum likelihood resolution)를 QR 분해(QR decomposition)하여 구하는 단계를 포함할 수 있다.The step of obtaining a squared value of the distance may include obtaining an optimum ML solution (QR decomposition).
상기 거리의 제곱 값을 구하는 단계는, 증대된 채널 행렬(augmented channel matrix)을 QR 분해하여 구하는 단계를 포함할 수 있다.The step of obtaining a squared value of the distance may include QR decomposition of an augmented channel matrix.
본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 검출 방법은 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템의 수신 장치가 신호를 검출하는 방법으로서, 수신 신호 벡터와 채널 상태가 고려된 송신 심볼 벡터 사이의 거리의 제곱 값을 구하는 단계, 상기 거리의 제곱 값을 제1 성분 및 제2 성분으로 분류하는 단계, 상기 제1 성분을 최소화 하여 복수의 제1 연성해를 구하는 단계, 상기 복수의 제1 연성해를 기초로 상기 제1 성분의 해집합을 구하는 단계, 상기 제1 성분의 해집합 중 일부를 선택하는 단계, 상기 선택된 제1 성분의 해집합을 이용하여 복수의 제2 연성해를 구하는 단계, 상기 복수의 제2 연성해를 이용하여 상기 제2 성분의 해집합을 구하는 단계, 상기 제2 성분의 해집합 중 일부를 선택하는 단계, 그리고 상기 선택된 제1 성분의 해집합과 상기 선택된 제2 성분의 해집합을 합하여 최종 해집합을 구하는 단계를 포함한다.A signal detection method according to another embodiment of the present invention is a method of detecting a signal by a receiving apparatus of a communication system including a multi-input / output antenna, the square value of the distance between the received signal vector and the transmission symbol vector considering the channel state Obtaining, classifying a square value of the distance into a first component and a second component, minimizing the first component to obtain a plurality of first flexible solutions, and based on the plurality of first flexible solutions, Obtaining a solution set of one component, selecting a part of the solution set of the first component, obtaining a plurality of second flexible solutions using the solution set of the selected first component, and the plurality of second flexible Obtaining a solution set of the second component using a solution, selecting a portion of the solution set of the second component, and a solution set of the selected first component and the selected second component Summing the solution sets to obtain the final solution set.
상기 제1 성분의 해집합을 구하는 단계는, 성상도(constellation) 상에서 상기 복수의 제1 연성해 주위의 복수의 제1점을 찾고, 상기 복수의 제1점을 이용하여 상기 제1 성분의 해집합을 구하는 단계를 포함하고, 상기 제2 성분의 해집합을 구하는 단계는, 성상도 상에서 상기 복수의 제2 연성해 주위의 복수의 제2점을 찾고, 상기 복수의 제2점을 이용하여 상기 제2 성분의 해집합을 구하는 단계를 포함할 수 있다.Obtaining a solution set of the first component may include finding a plurality of first points around the plurality of first flexible solutions on a constellation and using the plurality of first points to solve the first component. And obtaining a solution set of the second component, finding a plurality of second points around the plurality of second flexible solutions on constellations, and using the plurality of second points. Obtaining a solution set of the second component.
상기 선택된 제1 성분의 해집합에 대응되는 상기 제1점을 선택하는 단계, 상 기 선택된 제2 성분의 해집합에 대응되는 상기 제2점을 선택하는 단계, 상기 선택된 제1점과 상기 선택된 제2점을 합하여 상기 성상도 상의 점집합을 구하는 단계, 그리고 상기 점집합과 상기 최종 해집합을 이용하여 상기 신호의 각 비트 값에 대한 우도(likelihood)값을 구하는 단계를 포함할 수 있다.Selecting the first point corresponding to the solution set of the selected first component, selecting the second point corresponding to the solution set of the selected second component, the selected first point and the selected agent The method may include obtaining a point set on the constellation by adding two points, and obtaining a likelihood value for each bit value of the signal using the point set and the final solution set.
상기 제1 성분의 해집합 중 일부를 선택하는 단계는, 상기 제1 성분의 해집합을 이루는 원소를 크기가 커지는 순서로 나열하여 이중 작은 순서로 선택하는 단계를 포함하고, 상기 제2 성분의 해집합 중 일부를 선택하는 단계는, 상기 제2 성분의 해집합을 이루는 원소를 크기가 커지는 순서로 나열하여 이중 작은 순서로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.Selecting a part of the solution set of the first component includes selecting the elements forming the solution set of the first component in order of increasing size, and selecting the elements in a smaller order. Selecting a part of the set may include selecting the elements constituting the solution set of the second component in order of increasing size, and selecting them in a smaller order.
상기 제1점 및 상기 제2점의 수효는 각각 2 이하일 수 있다.The number of the first point and the second point may be 2 or less, respectively.
상기 복수의 제1점을 찾는 단계는, 상기 복수의 제1 연성해 각각에 대해서 올림(rounding)으로 첫 번째 가까운 점을 찾는 단계, 그리고 상기 가장 가까운 점에 2를 더하거나 빼서 두 번째 가까운 점을 찾는 단계를 포함할 수 있다.The finding of the plurality of first points may include finding a first close point by rounding each of the plurality of first flexible solutions, and finding a second close point by adding or subtracting 2 to the closest point. It may include a step.
상기 복수의 제2점을 찾는 단계는, 상기 복수의 제2 연성해 각각에 대해서 올림(rounding)으로 첫 번째 가까운 점을 찾는 단계, 그리고 상기 가장 가까운 점에 2를 더하거나 빼서 두 번째 가까운 점을 찾는 단계를 포함할 수 있다.The finding of the plurality of second points may include finding a first close point by rounding each of the plurality of second flexible solutions, and finding a second close point by adding or subtracting 2 to the closest point. It may include a step.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수신 장치는 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템의 수신 장치로서, 신호를 수신하는 복수의 수신 안테나, 상기 수신 안테나로부터의 상기 신호의 각 비트에 대한 우도값을 산출하여 신호를 검출하는 검출부, 상기 검출부에서 검출된 신호를 복호화하는 복호화부를 포함하고, 상기 우도 값은, 수신 신호 벡터와 채널 상태가 고려된 송신 심볼 벡터 사이의 거리의 제곱 값을 제1 성분 및 제2 성분으로 분류하고, 상기 제1 성분을 최소화 하는 복수의 제1 연성해, 상기 제2 성분을 최소화 하는 복수의 제2 연성해, 성상도 상에서 상기 복수의 제1 연성해 주위의 제1점 및 상기 성상도 상에서 상기 복수의 제2 연성해 주위의 제2점을 이용하여 산출된다.A receiving apparatus according to another embodiment of the present invention is a receiving apparatus of a communication system including multiple input / output antennas, and includes a plurality of receiving antennas for receiving signals and a likelihood value for each bit of the signal from the receiving antennas. A detection unit for detecting a signal, and a decoding unit for decoding the signal detected by the detection unit, wherein the likelihood value is a square value of a distance between a received signal vector and a transmission symbol vector considering a channel state, the first component and the second component A plurality of first flexible solutions classified into components and minimizing the first component, a plurality of second flexible solutions minimizing the second component, first points around the plurality of first flexible solutions on constellations, and It is calculated using the 2nd point around the said 2nd some soft solution on constellation.
상기 복수의 제1점은 상기 복수의 제1 연성해 각각에 대해서 올림(rounding)으로 구한 첫 번째 가까운 점을 포함할 수 있다.The plurality of first points may include a first closest point obtained by rounding for each of the plurality of first flexible solutions.
상기 복수의 제1점은 상기 첫 번째 가까운 점에 2를 더하거나 2를 뺀 두 번째 가까운 점을 포함할 수 있다.The plurality of first points may include a second close point by adding 2 or subtracting 2 to the first close point.
본 발명에 따르면 다중 입출력 안테나를 포함하는 통신 시스템의 수신기에서 낮은 복잡도로 신호를 검출하여 복호화할 수 있다.According to the present invention, a receiver of a communication system including multiple input / output antennas can detect and decode a signal with low complexity.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.
본 명세서에서 이동국(Mobile Station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In this specification, a mobile station (MS) includes a terminal, a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), and a user equipment. It may also refer to a user equipment (UE), an access terminal (AT), and the like, and may include all or some functions of a terminal, a mobile terminal, a subscriber station, a portable subscriber station, a user device, an access terminal, and the like.
본 명세서에서 기지국(base station, BS)은, 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In this specification, a base station (BS) includes an access point (AP), a radio access station (RAS), a node B, an evolved NodeB (eNodeB) A base station (BTS), a mobile multihop relay (MMR) -BS, or the like, and may perform all or a part of functions of an access point, a radio access station, a Node B, an eNodeB, a base transceiver station, .
이제 도면을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 장치 및 신호검출 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a signal detection apparatus and a signal detection method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 무선 통신 시스템은 송신부(100) 및 수신부(200)를 포함한 다.Referring to FIG. 1, a wireless communication system includes a
송신부(100)는 복수의 송신 안테나(110)를 포함한다. 송신부(100)는 송신 데이터를 스크램블링, 부호화 및 변조 등을 수행하여 각각의 송신 안테나(110)를 통하여 공기 중으로 방사한다.The
수신부(200)는 복수의 수신 안테나(210), 검출부(detector)(220) 및 복호화부(decoder)(230)를 포함한다. 각각의 수신 안테나(210)를 통하여 수신된 데이터는 검출부(220)에서 신호 검출되고, 검출된 신호는 복호화부(230)에서 복호화된다.The
검출부(220)에서의 신호 검출은 수신된 신호의 비트에 대한 우도(likelihood)값을 산출하는 것이다.Signal detection in the
수신 신호 벡터 y는 다음 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.The received signal vector y may be expressed as
여기서, H 는 채널 행렬을 나타내고, s 는 송신 심볼 벡터를 나타내고, n 은 백색 가산 잡음 벡터를 나타낸다. 여기서 검출부(220)가 산출하는 우도 값 은 다음 수학식 2과 같이 표현된다.Here, H represents a channel matrix, s represents a transmission symbol vector, and n represents a white addition noise vector. Here, the likelihood value calculated by the
[수학식 2]에서 기초 정보(priori information), 는 복호화부(230)으로부터 피드백 받은 각 비트에 대한 우도 값을 사용하여 계산한다. 첫 번째에는 복호화부(230)로부터 받은 정보가 없으므로, 분자 분모에 0.5를 대입하여 얻은 값, 즉 0을 각 비트에 대해서 사용한다. [수학식 2]에서 부분을 정확히 계산하는 것은 매우 높은 복잡도를 요구하므로 을 근사화하여 다음 [수학식 3]으로 표현될 수 있다.In
[수학식 3]에서 x는 송신 심볼 벡터 s로 부터 구해지는 +1 혹은 -1의 비트들로 이루어진 벡터이다. 그러므로, 이진 위상 천이 변조(binary phase shift keying, BPSK)인 경우에는 x와 s는 동일한 벡터가 된다. 하지만, 그 이외의 성상도가 쓰이는 경우에는 x와 s는 동일하지 않다. 벡터 x의 각 원소들은 +1 혹은 -1의 값을 가지지만, 벡터 s의 원소들은 성상도의 한 점으로 주어지게 된다. 또한, 집합 Xk,+1 은 벡터 x의 k번째 원소는 +1 이면서, 그 외의 원소에 대해서는 모든 가능 한 경우를 포함하는 벡터의 집합으로 다음 수학식 4로 정의된다.In
또한, 벡터 는 벡터 x의 k번째 원소 를 제거한 벡터로 정의되며, 마찬가지로 는 를 제외한 벡터 x의 모든 원소에 대한 값들로 이루어진 벡터를 나타낸다. 여기서 주어진를 계산함에 있어서 가장 높은 복잡도를 요구하는 부분은 집합 에 속해 있는 모든 벡터 x(즉, 이에 대응하는 s) 에 대해서 를 계산하는 것이다Also, vector Is the kth element of vector x Is defined as the vector from which The For all elements of the vector x except Represents a vector of values. Given here The part that requires the highest complexity in calculating For all vectors x (ie corresponding s) belonging to Will calculate
이제 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법, 즉 우도 값을 구하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.2 and 3, a signal detection method according to an exemplary embodiment of the present invention, that is, a method of obtaining a likelihood value will be described in detail.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a signal detection method according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법은 먼저 최적의 ML해(maximum likelihood resolution) 또는 증대된 채널 행렬 (augmented channel matrix)을 QR 분해하여 를 표현한다(S210).Referring to FIG. 2, a signal detection method according to an embodiment of the present invention may first include an optimal ML resolution or an increased channel matrix. QR decomposition of the augmented channel matrix Express (S210).
먼저 ML 해는 다음과 같이 구할 수 있다. First, the ML solution can be obtained as
송신 안테나(110)의 개수는 각각 4개이며, 전송률은 2라고 가정하고, 다음 [수학식 5]과 같은 공간 시간 부호를 생각한다.The number of transmit
수신 안테나(210)의 개수가 이라고 가정하면, 수신 신호 r은 다음 [수학식 6]과 같이 쓸 수 있다.The number of receive
여기서,here,
이다. 또한 ( )' 와 ( )" 는 각각 복소수 값들의 실수 부분과 허수 부분을 나타내며, 는 j번째 수신 안테나(210)에서 t 번째 타임 슬롯(slot)에서의 수신 신호를 나타내며, 는 i번째 송신 안테나로부터 j번째 수신안테나 사이의 채널 이득을 나타낸다. 그리고, 는 j번째 수신안테나에서 t 번째 슬롯에서의 백색 잡음을 나타낸다.to be. Also, () 'and () "represent the real and imaginary parts of complex values, respectively. Denotes a received signal in a t th time slot in the j th receive
각 송신 심볼 가 M2-직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, 이하 "QAM"라고 한다)으로 주어지는 성상도(constellation)에서 발생된다고 가정하면, 심볼 sk 는 M-펄스 진폭 변조(pulse amplitude modulation, 이하 "PAM"이라 한다)로 주어지는 성상도에서 발생되며, 이 성상도를 다음 수학식 7과 같이 C로 표기한다.Each transmit symbol Assuming that is generated in the constellation given by M 2 quadrature amplitude modulation (hereinafter referred to as "QAM"), the symbol s k is the M-pulse amplitude modulation ("PAM"). Is generated in the constellation, which is expressed as C as shown in
이 경우 최적의 ML해 는 다음 수학식 8과 같이 구해진다.In this case optimal ML solution Is obtained as in
채널 행렬 에 QR 분해(QR decomposition)를 하면 수학식 8은 다음 수학식 9와 같이 쓸 수 있다.Channel matrix When QR decomposition is performed on
한편, 다음 수학식 10와 같은 증대된 채널 행렬 (augmented channel matrix) 을 생각하고, 이를 QR 분해(QR-decomposition)한다.On the other hand, consider an augmented channel matrix (Augmented channel matrix) as shown in the following equation 10, and QR-decomposition it.
여기서 은 의 크기를 가지는 단위 행렬(unitary matrix)이고, 은 의 크기를 가지는 상위 삼각 행렬(upper-triangle matrix)이다. 또한, 은 의 크기를 가지는의 부분 행렬이고, 은 의 크기를 가지는의 부분 행렬이다. 이 경우에는, 다음 [수학식 11]과 같이 신호 검출이 수행된다.here silver Is a unitary matrix having the size of silver Is an upper-triangle matrix having the size of. Also, silver Having the size of Is a partial matrix of silver Having the size of Is the partial matrix of. In this case, signal detection is performed as shown in Equation 11 below.
단, 이다.only, to be.
한편 우도 비를 구하기 위해서는 [수학식 9] 및 [수학식 11]과 같은 결과뿐만 아니라 성상도 상에서 그 주위의 여러 점들도 필요하다. 이제 이러한 여러 점들을 구하는 방법에 대하여 설명한다.Udo Rain on the hand In order to obtain the equation, not only the same results as in [Equation 9] and [Equation 11] but also several points around the constellation are needed. Now we will explain how to obtain these points.
먼저 그램 슈미트(Gram-Schmidt) 방법을 사용하여, 과 을 구할 수 있 으며, 두 경우 모두 다음 수학식 12와 같이 동일한 형태로 표시될 수 있다.First, using the Gram-Schmidt method, and In this case, both cases may be expressed in the same form as shown in Equation 12 below.
여기서, here,
이다.to be.
수학식 12에서 만약 가 의 j 번째 열을 나타내면 은 을 나타내며, 만약 가 의 j 번째 열을 나타내면 은 을 나타낸다In Equation 12, end Represents the j th column of silver , If end Represents the j th column of silver Indicates
또한, 와 를 다음 [수학식 13]과 같이 동일한 형태로 나타낼 수 있다.Also, Wow Can be expressed in the same form as shown in [Equation 13].
여기서 각 열 는 다음과 같이 주어진다. Where each column Is given as follows.
여기서, 는 행렬 R의 (k, j) 번째 원소를 나타내다.here, Denotes the (k, j) th element of the matrix R.
[수학식 12] 및 [수학식 13]을 이용하면 [수학식 9] 및 [수학식 11]은 다음 [수학식 14], [수학식 15] 및 [수학식 16]으로 표현될 수 있다.Using [Equation 12] and [Equation 13], [Equation 9] and [Equation 11] can be represented by the following [Equation 14], [Equation 15] and [Equation 16].
이제, [수학식 14]의 첫 번째 항인 [수학식 15]를 최소화하여 다음 [수학식 17]과 같은 연성해(soft symbol estimate) , k=5, 6, 7, 8 를 구한다(S220).Now, let's minimize the first term of
그런 후, 이 값들과 가장 가까운 성상도 점과 그 주위의 성상도 점들을 찾는다. 즉, 각 에 대해서 MA 개의 주위의 점들을 구하고, 총 (MA)4 개의 점들의 집합을 SA를 구한다. 또한 A 값들의 집합인 를 구한다(S230).Then find the constellation point closest to these values and the constellation points around it. That is, each For obtaining the M A of around point, a total of (M A) is obtained S A set of four dots. Also a set of A values Obtain (S230).
[수학식 15]는 4개의 독립적인 항들의 합으로 이루어져 있으므로, 이 4개의 항을 각각 분리해서 생각할 수 있다. 즉, 각 , k=5, 6, 7, 8 에 대해서 가장 가까운 점을 점을 찾는 것은 올림 (rounding)과 같은 방법으로 찾을 수 있고, 두 번째로 가까운 점을 구할 때는, 성상도가 [수학식 7]로 주어지는 경우, 가장 가까운 점에 2를 더하거나 뺌으로서 구한다.Equation 15 consists of the sum of four independent terms, so each of these four terms can be thought of separately. That is, each Finding the closest point for, k = 5, 6, 7, 8 can be found in the same way as rounding, and when finding the second closest point, the constellation is If given, add 2 to the nearest point or find it as 뺌.
이와 같은 방법으로 본 발명에서는 각 에 대해서 MA 개의 주위의 점들을 구한다. 여기서 점 로부터 ik 번째 가까운 점을, k = 5, 6, 7, 8, 로 나타낸다. 이와 같이 구해진 총 (MA)4 개의 점들의 집합을 다음 [수학식 18]과 같이 SA로 나타낸다.In this way, in the present invention, Find the points around M A for. Where point Ik th close from , k = 5, 6, 7, 8, In this way it shows a set of calculated total (M A) 4 points in S A, as follows: [Equation 18].
[수학식 18]의 각 점들을 [수학식 15]에 삽입하여 계산한 A 값들의 집합은 다음 [수학식 19]와 같이 로 나타내다.The set of A values calculated by inserting each point of Equation 18 into Equation 15 is expressed as Equation 19 below. Denoted by.
일반적으로, (MA)4 개의 원소를 가지는 를 계산하기 위해서는 복잡도가(MA)4가 된다. 그러나 본 발명에 따르면 A 가 독립된 4개의 항들의 합이기 때문에, 각 를 MA 번씩 계산한 다음 그 값들을 (MA)4 번 조합하기만 하면 된다. 그러므로, 복잡도는 4MA 가 된다.In general, (M A ) has four elements In order to calculate, the complexity (M A ) is 4 . However, according to the present invention, since A is the sum of four independent terms, M A You only need to calculate it once and then combine the values (M A ) four times. Therefore, the complexity is 4M A.
이어서, 이제, [수학식 14]의 두 번째 항인 [수학식 16]을 최소화하여 다음 [수학식 20]과 같은 연성해(soft symbol estimate) , k=1, 2, 3, 4를 구한다(S240).Subsequently, the second term of
여기서 이다. here to be.
이제 각 에 대해서 MB 개의 주위의 점들을 구하고, 총 (MB)4 개의 점집합을 SB를 구한다. 또한 B 값들의 해집합인 를 구한다(S250).Now each We obtain M B points around, and S B for the total (M B ) 4 point sets. Also, the solution set of B values Obtain (S250).
SA 와 를 구한 것과 동일한 방식으로 SB 와 를 구할 수 있다. 우선, , k=1, 2, 3, 4 를 수학식 20에 의해서 구해진 점 , k=1, 2, 3, 4으로부터 ik 번째로 가까운 성상도 점을 나타낸다고 하고 각 , k=1, 2, 3, 4에 대하여 MB개의 가까운 점들을 구한다. 이 점들은 위에서 구한 , k = 5, 6, 7, 8, 와 동일한 방식으로 구해질 수 있다. 이제 이와 같이 구해진 총 (MB)4 개의 점들의 집합을 나타내는 은 다음 수학식 21과 같이 표현되며, 그 각 점들을 수학식 16에 삽입하여 계산한 B 값들의 해집합 는 다음 [수학식 21] 및 [수학식 22]과 같이 나타내어 진다.S A and S B and Can be obtained. first, , k = 1, 2, 3, 4 obtained by Equation 20 , k = 1, 2, 3, and 4, the i kth closest constellation point Find M B nearest points for, k = 1, 2, 3, 4. These points are obtained from , k = 5, 6, 7, 8, can be obtained in the same manner. Now, representing the set of thus gun (M B) 4 points obtained Is expressed as the following
이제 와 점집합 를 합쳐서 성상도들의 최종 점집합 S를 다음 [수학식 23]과 같이 구하고, 해집합 와 해집합 를 합쳐서 메트릭 값들의 최종 해집합 를 다음 [수학식 24]와 같이 구한다(S260).now And point set The final point set S of constellations is summed as shown in [Equation 23], and the solution set And solution set To sum the final solution of metric values To obtain as follows [Equation 24] (S260).
마지막으로 이들을 이용하여 각 비트에 대한 우도값을 구한다(S270).Finally, we use these to likelihood values for each bit. Obtain (S270).
앞에서 총 (MA MB)4 개의 성상도 점과 그에 해당하는 메트릭 값을 구하였다. 이를 이용하여 점집합 S 및 수학식 4의 ,의 교집합을 구하면, 수학식 3을 이용하여 각 비트에 대한 을 구할 수 있다.In front of the gun (M A M B ) four constellation points and their corresponding The metric value was obtained. Using this set of points S and
한편, 이러한 방법으로 얻을 수 있는 성상도 점의 최소 수효는 256 이고 (MA = MB = 2), 이 모든 점들에 대해서 을 계산하게 된다. 하지만, 많은 경우에는 예를 들어, 신호 대 잡음비(signal noise ratio, SNR)가 높은 경우, 혹은 채널 상황이 좋은 경우, 혹은 성상도의 사이즈가 작은 경우(직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying, QPSK), 16-QAM)에는 256 개의 점들 모두에 대해서 을 계산하는 것은 성능 향상 없이 복잡도만 높아진다. 따라서, 256보다 작은 크기를 가지는 성상도 점들의 집합을 사용하는 것이 성능 하락 없이, 복잡도를 많이 낮출 수 있는 경우에는 다른 방법을 사용하는 바 이하 이에 대하여 eh 3을 참고하여 상세하게 설명한다.On the other hand, the minimum number of constellation points that can be obtained in this way is 256 (M A = M B = 2), and for all these points Will be calculated. However, in many cases, for example, when the signal to noise ratio (SNR) is high, or when the channel conditions are good, or the size of the constellation is small (quadrature phase shift keying, QPSK) , 16-QAM) for all 256 points Calculations only increase complexity without improving performance. Therefore, when using a set of constellation points having a size smaller than 256 can reduce a lot of complexity without degrading performance, another method is used. This will be described in detail with reference to eh 3 below.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a signal detection method according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 도 2의 실시예와 마찬가지로 먼저 최적의 ML해 또는 증대된 채널 행렬 (augmented channel matrix)을 QR 분해하여 를 표현한다(S310). 그런 후 도 2의 실시예와 마찬가지로 다음 [수학식 17]과 같은 연성해(soft symbol estimate) , k=5, 6, 7, 8를 구한다(S320).Referring to FIG. 3, first, as in the embodiment of FIG. 2, an optimal ML solution or augmented channel matrix is obtained. QR decomposition of the augmented channel matrix To express (S310). Then, as in the embodiment of FIG. 2, a soft symbol estimate as shown in Equation 17 below. , k = 5, 6, 7, 8 are obtained (S320).
그런 후 MA가 2일 경우 (MA)4 개의 점들의 집합을 SA 및 A 값들의 해집합인 를 구한다(S330).Then, if M A is 2 days (M A) to a set of a set of four points A and A values S Obtain (S330).
이어서 집합을 SA 및 해집합 로부터 개의 원소를 택한다(S340). 는 각 각 1과 16 사이의 어떤 값이나 가질 수 있다. 그러므로, 이에 의해서 주어지는 성상도 점들의 집합의 크기는 1에서 256 사이의 아무 값이나 가질 수 있으므로, 성상도의 크기나 채널 상황에 따라 이 값을 적절히 조정하여 신호 검출의 성능 하락 없이 최소의 복잡도만 가질 수 있다. 여기서 중요한 것은 최소의 복잡도로 해집합 의 원소를 크기가 커지는 순서대로 나열하여 상대적으로 작은 값을 선 택한다.The set is then S A and the solution set from Elements are selected (S340). Can have any value between 1 and 16, respectively. Therefore, the size of the constellation points given by it can have any value between 1 and 256, so adjust this value appropriately according to the size of the constellation or the channel situation so that only minimal complexity is achieved without sacrificing signal detection performance. Can have The important thing here is to solve it with minimal complexity Select the smaller values by listing the elements of in order of increasing size.
각 집합은 16개의 원소를 가지므로, 가능한 나열 방법의 수는 로 주어지게 된다.Each set has 16 elements, so the number of possible listing methods is .
우선 [수학식 19]의 해집합 의 원소 중에서 은 가장 작은 크기를 가지는 원소 임은 쉽게 보일 수 있다. 다음에는 네 개의 원소 {, , , } 를 크기 순서대로 나열한다. 이 단계에서는 최대 6 번의 값의 크기 비교가 필요하다. 이제 를 위의 네 개의 원소 중에서 n 번째로 작은 원소 스크립트에서 2의 위치를 나타낸다고 한다. 예를 들어, 위에서 주어진 4개의 원소를 크기 순서대로 나열한 결과가 < < < 인 경우, 으로 주어진다.) 또한, 은 의 원소 값들 중에서 위치에 있는 스크립트 가 2 의 값을 가지는 원소의 값을 나타낸다고 한다. 예를 들어, 로 주어지는 경우, 는 다음과 같은 값을 가진다: , , , = , ). 이 경우, 은 해집합 의 원소 중에서 2번째로 작은 원소이고, 은 해집합 의 원소 중에서 3번째로 작은 원소이다. 또한, 은 해집합 의 원소 중에서 14번째로 작은 원소, 은 해집합 의 원소 중에서 15번째로 작은 원소, 은 해집합 의 원소 중에서 16번째로 작은 원소 (즉, 가장 큰 원소) 이다. 그러므로, 이제 해집합의 16개의 원소 중에서 나머지 10개의 원소만 크기 순서대로 나열할 수 있다. 이 나열하는 방식은 최소 3번, 최대 6번의 크기 비교로서 구해질 수 있으며 이 방식은 도 4에 나타나 있으며, 나열된 원소는 도 5에 나타나 있다. 이들의 복잡도는, 최소 9, 최대 12로서 상대적으로 낮은 복잡도를 갖는다.First, the solution set of [Equation 19] Of the elements of Can easily be seen as the element with the smallest size. Next are four elements { , , , } Are listed in order of size. This step requires a size comparison of up to six values. now Is the position of 2 in the nth smallest element script of the above four elements. For example, listing the four elements given above in order of magnitude < < < Quot; Is also given by silver Element of Of the values Script at location Suppose that represents the value of an element with a value of 2. E.g, If given by Has the following values: , , , = , ). in this case, Silver solution set Is the second smallest element of, Silver solution set It is the third smallest element of. Also, Silver solution set 14th smallest element of, Silver solution set 15th smallest element of, Silver solution set Is the 16th smallest element of the element (ie, the largest element). Therefore, the solution is now Only the remaining 10 elements of the 16 elements in can be listed in order of magnitude. This enumeration scheme can be obtained as a size comparison of at least three times and at most six times, which scheme is shown in FIG. 4, and the listed elements are shown in FIG. 5. Their complexity is at least 9 and at most 12 and has a relatively low complexity.
그 후 SA 중에서 선택된 개의 원소 값들을 이용하여 를 구한다(S350). 즉 개의 원소들을 [수학식 16]에 대입하여 [수학식 20]과 같은 값을 구한다.Then selected from S A Using element values Obtain (S350). In other words Substitute elements into [Equation 16] to obtain the same value as [Equation 20].
또한 MB가 2일 경우 (MB)4 개의 점들의 집합인 SB 및 B 값들의 해집합인 를 구한다(S360). 이어서 집합을 SB 및 해집합 로부터 개의 원소를 택한다(S370). 이 때 방법은 앞서 설명한 SA 및 로부터 개의 원소를 택하는 방법과 동일하다.In addition, M is B, if two days (M B) to the set of B S and B values of the set of four points Obtain (S360). The set is then S B and the solution set from Elements are selected (S370). In this case, the method described above is S A and from Same as selecting elements.
그런 후 개의 원소와 개의 원소를 합하여 S를 구하고 이에 대응하는 해집합 및 해집합 를 합하여 최종 해집합 를 구한다(S380).Then Elements and Sum S elements to find S and corresponding solution set And solution set Sum the final solution set Obtain (S380).
마지막으로 이들을 이용하여 각 비트에 대한 우도값을 구한다(S390).Finally, we use these to likelihood values for each bit. Obtain (S390).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다. The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and method, but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 신호 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a signal detection method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a signal detection method according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 검출 방법에서 해집합을 나열하는 방법를 도시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a method of arranging solution sets in a signal detection method according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 검출 방법에서 도 4의 방법에 따라 나열된 해집합의 원소를 도시하는 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing elements of solution sets listed according to the method of FIG. 4 in a signal detection method according to another embodiment of the present invention. FIG.
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KR20080059014A (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for receiving signal in multiple input multiple output wireless communication system |
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KR20080059014A (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for receiving signal in multiple input multiple output wireless communication system |
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