KR101402246B1 - Apparatus and method for generating log likelihood ratio in multiple input multiple output system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공간 다중화 방식을 사용하는 다중 입출력 시스템에서 로그 우도율 생성 방법 및 장치에 관한 것으로서, 검출 알고리즘을 통해 수신 신호 벡터를 복조하여 전송 가능한 후보 송신 심볼 벡터들을 획득하는 과정과, 상기 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 축 거리를 계산하는 과정과, 상기 계산된 축 거리 값을 비교하여 최소 거리를 갖는 송신 심볼 벡터를 선택하는 과정과, 상기 선택된 송신 심볼 벡터에 대한 유클리디언 거리(Euclidean distance)를 이용하여 LLR을 계산하는 과정을 포함하여, 선택된 송신 심볼 벡터에 대해서만 유클리디언 거리를 계산하여 로그 우도율을 생성함으로써, 유클리디언 거리 계산량을 크게 감소시킬 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus for generating a log likelihood ratio in a MIMO system employing a spatial multiplexing scheme, comprising the steps of: demodulating a received signal vector through a detection algorithm to obtain transmittable candidate symbol vectors; Calculating an axial distance between the acquired candidate symbol vector and the obtained candidate symbol vector; selecting a transmission symbol vector having a minimum distance by comparing the calculated axis distance values; The Euclidean distance calculation can be greatly reduced by calculating the Euclidean distance only for the selected transmission symbol vector including the process of calculating the LLR using the distance (Euclidean distance) to generate the log likelihood ratio.

LLR(Log Likelihood Ratio), ML(Maximum Likelihood), MML(Modified ML), 유클리디언 거리(Euclidean distance) Log Likelihood Ratio (LLR), Maximum Likelihood (ML), Modified ML (MML), Euclidean distance

Description

다중 입출력 시스템에서 로그 우도율 생성 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING LOG LIKELIHOOD RATIO IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and apparatus for generating a log likelihood ratio in a multi-input / output (I / O)

본 발명은 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 로그 우도율(Log Likelihood Ratio) 생성 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 공간 다중화 방식(Spatial Multiplexing)의 MIMO 시스템에서 채널 부호를 위한 로그 우도율 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating a log likelihood ratio in a multiple input multiple output (MIMO) system, and more particularly, to a method and apparatus for generating a log likelihood ratio for a channel code in a spatial multiplexing MIMO system. ≪ / RTI >

다중 입출력 시스템(Multiple Input Multiple Output; 이하 'MIMO'라 칭함)은 송수신단 각각이 다중 안테나를 사용하는 시스템으로서, 다중 안테나를 통해 동시에 다수의 신호를 전송하는 공간 다중화 방식을 이용하여 단일 송수신 안테나를 사용하는 단일 입출력 시스템에 비해 전송 용량을 증가시킬 수 있는 장점을 가진다.A MIMO (Multiple Input Multiple Output) system is a system using multiple antennas at each of transmitting and receiving ends, and a single transmitting / receiving antenna using a spatial multiplexing scheme that simultaneously transmits a plurality of signals through multiple antennas. It has an advantage that the transmission capacity can be increased as compared with the single input / output system used.

상기 MIMO 시스템의 송신기에서 상기 다중 안테나를 이용하여 서로 다른 데이터를 전송하게 되면, 수신기에서는 동시에 전송된 데이터 사이에 상호 간섭이 발 생하게 된다. 따라서, 상기 MIMO 시스템의 수신기에서는 최대 우도(ML: Maximum Likelihood) 검출 기법을 이용하여 신호를 검출하거나, 상기 간섭 신호를 제거한 후 검파한다. 여기서, 상기 최대 우도 검출 기법은 모든 가능한 송신 심벌 벡터의 조합 중에서 우도 함수(Likelihood Function)를 최대로 하는 조합을 선택하는 기법을 의미한다.If the transmitter of the MIMO system transmits different data using the multiple antennas, mutual interference occurs between the simultaneously transmitted data in the receiver. Therefore, the receiver of the MIMO system detects a signal using a maximum likelihood (ML) detection technique or detects the signal after removing the interference signal. Here, the maximum likelihood detection technique refers to a technique of selecting a combination that maximizes a likelihood function among all possible combinations of transmitted symbol vectors.

한편, 상기 공간 다중화 방식의 수신기에서 채널 복호기(decoder)는 부호화된 비트(bit)의 경판정(hard decision) 값을 입력받아 복호(decoding)를 수행하는 경우보다 연판정(soft decision) 값을 입력받아 상기 복호를 수행하는 것이 높은 성능을 얻을 수 있다고 알려져 있다. 여기서, 상기 복호기의 입력을 위한 연판정(soft decision) 값은 채널 상으로 전송된 변조 심볼의 추정값으로, 로그 우도 율(log Likelihood Ratio : 이하 'LLR'이라 칭함) 값을 사용하게 된다. 이에 따라, 상기 공간 다중화 방식의 수신기는 복잡도가 낮은 수신 알고리즘 이외에 해당 수신 알고리즘으로부터 최적의 LLR을 생성하는 알고리즘을 필요로 하게 된다.Meanwhile, in the receiver of the spatial multiplexing scheme, the channel decoder receives a hard decision value of a coded bit and inputs a soft decision value rather than decoding it It is known that high performance can be obtained by performing the decoding. Here, the soft decision value for the input of the decoder uses a log likelihood ratio (LLR) value as an estimated value of a modulation symbol transmitted on a channel. Accordingly, the spatial multiplexing receiver requires an algorithm for generating an optimum LLR from the reception algorithm in addition to a reception algorithm with low complexity.

상기 채널 복호기를 위한 최적 LLR을 생성하기 위한 방법 중 로그 맵(Log-MAP) 방식은 많은 복소수 곱과 지수 함수(exponential function) 및 실수 합이 포함되어 매우 높은 구현 복잡도를 가지게 된다. 이에 따라, 종래에는 상기 로그 맵 방식에 비해 구현 복잡도가 낮은 최대 로그 맵(Max-Log-MAP) 방식을 이용하여 상기 최적의 LLR을 생성하는 방법이 제공되고 있다.Of the methods for generating the optimal LLR for the channel decoder, the Log-MAP scheme has a very high complexity, including a complex number product, an exponential function, and a real sum. Accordingly, a method of generating the optimal LLR by using a Max-Log-MAP scheme having a lower implementation complexity than that of the log map method has been provided.

도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 송신 안테나와 nR개의 수신 안테나들로 구 성되어 채널 부호가 적용되는 MIMO 시스템을 가정하여 상기 최대 로그 맵 방식을 이용한 LLR 생성 알고리즘을 살펴보기로 한다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템의 송신기에서 전송된 송신 심볼 벡터가 x=[x1 x2]T 이면, 수신기의 수신 신호 벡터 y는 하기 수학식 1과 같이 표현된다.As shown in FIG. 1, an LLR generation algorithm using the maximum log map method will be described assuming a MIMO system in which channel symbols are applied to two transmit antennas and n R receive antennas. As shown in FIG. 1, if the transmission symbol vector transmitted from the transmitter of the system is x = [x 1 x 2 ] T , the reception signal vector y of the receiver is expressed by Equation 1 below.

Figure 112007063998635-pat00001
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여기서, 상기 y는 수신 신호 벡터이고, 상기 x는 송신 심볼 벡터이며, 상기 H는 송수신 안테나 사이에 형성되는 채널 계수 매트릭스를 의미하며, 상기 n은 가산 백색 가우시안 잡음(AWGN: Addition White Gaussian Noise) 벡터를 의미한다. 즉, hi ,j는 i번째 송신 안테나와 j번째 수신 안테나 사이의 채널 이득을 의미하며, xi는 i번째 송신 안테나로부터의 전송 심볼을 의미하고, ni는 i번째 수신 안테나로부터의 가산 백색 가우시안 잡음을 의미한다.Herein, y denotes a received signal vector, x denotes a transmission symbol vector, H denotes a channel coefficient matrix formed between transmitting and receiving antennas, n denotes an Addition White Gaussian Noise (AWGN) . That is, h i , j denotes a channel gain between the i th transmission antenna and the j th reception antenna, x i denotes a transmission symbol from the i th transmission antenna, n i denotes an additive white Gaussian noise.

상기와 같은 시스템에서, 상기 최대 로그 맵(Max-Log-MAP) 방식은 하기 수학식 2 및 수학식 3와 같이 표현되는 근사식을 이용하여 상기 최적의 LLR을 생성할 수 있다.In the above system, the Max-Log-MAP scheme can generate the optimal LLR using an approximate expression expressed by Equation (2) and Equation (3).

Figure 112007063998635-pat00002
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여기서, 상기 hj는 채널 매트릭스 H의 j번째 열을 나타내며, bi ,j는 j번째 송 신 안테나 전송 심볼의 i번째 비트를 의미하며, Ci +는 i번째 비트가 +1인 xj들의 집함을 나타내며, Ci -는 i번째 비트가 -1인 xj들의 집합을 나타내고, σ2은 전력을 의미한다.Here, of the h j denotes the j-th column of the channel matrix H, b i, j denotes the i-th bit of the j-th transmit antenna new transmission symbol and, C i + x j is the i-th bit is +1 C i - denotes a set of x j where the i-th bit is -1, and σ 2 denotes power.

상기 최대 로그 맵 방식은 상기 수학식 2 및 3을 이용하여 LLR을 생성함으로써, 상기 로그 맵 방식에 비해 구현 복잡도를 크게 감소시킬 수 있다. 하지만, 상기 수학식 2 및 3에 따르면, 수신기에서 가능한 모든 송신 신호 벡터 x의 조합에 대해 유클리디언 거리(Euclidean distance)를 계산해야 하므로, 많은 수의 송신 안테나 또는 높은 변조 수준을 갖는 변조 방식에 대해서는 구현이 어려운 단점이 있다.The maximum log map method can greatly reduce the implementation complexity compared to the log map method by generating LLRs using Equations (2) and (3). However, according to Equations (2) and (3) above, since the Euclidean distance is calculated with respect to a combination of all possible transmission signal vectors x at the receiver, a modulation scheme having a large number of transmission antennas or a high modulation level There is a disadvantage that implementation is difficult.

상기와 같은 구현상의 어려움을 해결하기 위해 종래에는 MML(Modified ML)기법이 제공되고 있다. 상기 MML 기법은 임의의 하나의 송신 안테나로부터 전송된 신호를 제외한 나머지 송신 안테나로부터 전송 가능한 심볼 벡터 각각을 수신 신호에서 제거한 뒤 슬라이싱(Slicing) 연산을 통해 상기 제외되었던 신호를 검출함으로써, 2/M로 줄어든 송신 신호 벡터에 대해서만 유클리디언 거리를 계산하여 상기 수학식 2 및 3과 동일한 LLR을 얻을 수 있다. 즉, 송신 안테나가 2개이며 64QAM의 변조 방식을 이용하는 경우를 예로 들면, 상기 최대 로그 맵 방식에서는 4096개의 송신 신호 벡터에 대해 유클리디언 거리를 계산해야 하는 반면, 상기 MML 방식에서는 128개의 송신 신호 벡터에 대해서만 상기 유클리디언 거리를 계산하면 된다.In order to solve the above-mentioned difficulties in implementation, a modified ML (MML) technique is conventionally provided. The MML scheme removes each symbol vector that can be transmitted from the remaining transmit antennas except the signal transmitted from any one transmit antenna from the received signal and detects the excluded signal through a slicing operation, The Euclidean distance is calculated only for the reduced transmission signal vector, and the same LLR as Equation (2) and Equation (3) can be obtained. For example, in the case of using 2 transmission antennas and 64 QAM modulation scheme, Euclidean distance should be calculated for 4,096 transmission signal vectors in the maximum log map method. In the MML method, 128 transmission signals The Euclidean distance can be calculated only for the vector.

상기와 같이, 상기 MML 방식은 기존의 방식에 비해 구현 복잡도를 크게 감소시킬 수 있으나, 높은 변조 차수와 많은 수의 송신 안테나가 사용된 경우, 상기 유클리디언 거리를 구할 시 많은 복소수 곱이 필요하게 되어 여전히 큰 구현 복잡도를 가지게 된다. 특히, 두 복소수 곱에서 하나의 수가 정형화된 신호 성좌점 상의 점일 경우, 상기 두 복소수 곱이 간단한 합산과 논리 연산으로 구현이 가능하지만, 상기 두 복소수가 모두 비정형화된 수일 경우, 복잡도가 여전히 크게 되는 단점이 있다.As described above, the MML scheme can greatly reduce the implementation complexity as compared with the conventional scheme. However, when a high modulation order and a large number of transmission antennas are used, many complex multiplications are required to obtain the Euclidean distance It still has a large implementation complexity. In particular, when one of the two complex numbers is a point on a signal constellation point, the two complex numbers can be implemented by simple summation and logical operations. However, if both complex numbers are non-standardized, .

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중 입력 다중 출력 시스템에서 로그 우도율 생성 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating a log likelihood ratio in a multiple input multiple output system.

본 발명의 다른 목적은 공간 다중화 방식을 사용하는 다중 입력 다중 출력 시스템에서 복잡도가 낮으면서 최대 우도 방식과 유사한 성능을 가지는 로그 우도율 생성 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for generating a log likelihood ratio having a similar performance to that of the maximum likelihood scheme with low complexity in a multiple input multiple output system using a spatial multiplexing scheme.

본 발명의 또 다른 목적은 공간 다중화 방식을 사용하는 다중 입력 다중 출력 시스템에서 최대 축거리 계산을 통해 송신 벡터를 선택하여 로그 우도율 생성 복잡도를 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method and apparatus for reducing the log likelihood generation complexity by selecting a transmission vector through calculation of maximum axial distance in a multiple input multiple output system using a spatial multiplexing scheme.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 입출력 시스템에서 로그 우도율(LLR: Log Likelihood Ratio) 생성 방법은, 검출 알고리즘을 통해 수신 신호 벡터를 복조하여 전송 가능한 후보 송신 심볼 벡터들을 획득하는 과정과, 상기 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 축 거리를 계산하는 과정과, 상기 계산된 축 거리 값을 비교하여 최소 거리를 갖는 송신 심볼 벡터를 선택하는 과정과, 상기 선택된 송신 심볼 벡터에 대한 유클리디언 거리(Euclidean distance)를 이용하여 LLR을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으 로 한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of generating a LLR (Log Likelihood Ratio) in a MIMO system, comprising the steps of: demodulating a received signal vector through a detection algorithm, Calculating an axis distance between the received signal vector and the obtained candidate transmission symbol vector; comparing the calculated axis distance values to select a transmission symbol vector having a minimum distance; And calculating an LLR using an Euclidean distance of the selected transmission symbol vector.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 입출력 시스템에서 로그 우도율(LLR: Log Likelihood Ratio) 생성 장치는, 검출 알고리즘을 통해 수신 신호 벡터를 복조하여 전송 가능한 후보 송신 심볼 벡터들을 획득하는 임시 후보 송신 벡터 획득부와, 상기 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 축 거리를 계산하는 축거리 계산부와, 상기 계산된 축 거리 값을 비교하여 최소 거리를 갖는 송신 심볼 벡터를 선택하는 후보 송신 벡터 선택부와, 상기 선택된 송신 심볼 벡터에 대한 유클리디언 거리(Euclidean distance)를 계산하는 유클리디언 거리 계산부와, 상기 유클리디언 거리를 이용하여 LLR을 계산하는 LLR 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating a log likelihood ratio (LLR) in a MIMO system, comprising: a demodulator for demodulating a received signal vector through a detection algorithm, An estimated distance calculating unit for calculating an estimated distance between the received signal vector and the obtained candidate transmission symbol vector; A Euclidean distance calculator for calculating an Euclidean distance with respect to the selected transmission symbol vector, and an Euclidean distance calculator for calculating an LLR using the Euclidean distance And an LLR generating unit.

본 발명은 공간 다중화 방식을 사용하는 다중 입력 다중 출력 시스템에서 최대 축거리 계산을 통해 송신 심볼 벡터를 선택하고, 선택된 송신 심볼 벡터에 대해서만 유클리디언 거리를 계산하여 로그 우도율을 생성함으로써, 유클리디언 거리 계산량을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention generates a log likelihood ratio by calculating a Euclidean distance only for a selected transmission symbol vector by selecting a transmission symbol vector through calculation of a maximum axial distance in a multiple input multiple output system using a spatial multiplexing scheme, It is possible to greatly reduce the amount of Dian distance calculation.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하 본 발명에서는 공간 다중화 방식을 사용하는 다중 입력 다중 출력 시스템에서 최대 축거리 계산을 통해 송신 벡터를 선택하여 로그 우도율을 생성하는 기술에 관해 설명할 것이다.A description will now be made of a technique for generating a log likelihood ratio by selecting a transmission vector through a calculation of a maximum axis distance in a multiple input multiple output system using a spatial multiplexing scheme.

도 2는 본 발명에 따른 다중 입출력 시스템의 수신기에서 LLR 생성을 위한 블록 구성을 도시하고 있다.2 shows a block diagram for LLR generation in a receiver of a MIMO system according to the present invention.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수신기는 임시 후보 송신 벡터 획득부(201), 최대 축거리 계산부(203), LLR 후보 송신 벡터 선택부(205), 유클리디언 거리 계산부(207), LLR 생성부(209)를 포함하여 구성된다.2, the receiver includes a temporary candidate transmission vector acquisition unit 201, a maximum axis distance calculation unit 203, an LLR candidate transmission vector selection unit 205, an Euclidian distance calculation unit 207, And an LLR generation unit 209. [

상기 임시 후보 송신 벡터 획득부(201)는 MML(Modified Maximum Likelihood) 알고리즘을 이용하여 유클리디언 거리가 작은 후보 송신 벡터를 획득한다. 즉, 상기 임시 후보 송신 벡터 획득부(201)는 임의의 하나의 송신 안테나로부터 전송된 신호(xi')를 제외한 나머지 송신 안테나들로부터 전송 가능한 송신 심볼 벡터(x≠i)들을 수신 신호에서 제거한 후, 하기 수학식 4와 같은 간단한 슬라이싱(slicing) 연산 Q()를 수행하여 상기 제외되었던 신호(xi')를 획득할 수 있다. 여기서, 상기 획득된 신호(xi')는 상기 송신 심볼 벡터(x≠i)에 대해서 최소 유클리디언 거리를 갖는다.The temporary candidate transmission vector obtaining unit 201 obtains a candidate transmission vector having a small Euclidean distance using an MML (Modified Maximum Likelihood) algorithm. That is, the temporary candidate transmission vector obtaining unit 201 removes the transmit symbol vectors (x # i ) transmittable from the remaining transmit antennas excluding the signal (x i ') transmitted from any one transmit antenna from the received signal (X i ') by performing a simple slicing operation Q () as shown in Equation (4). Here, the obtained signal x i 'has a minimum euclidean distance with respect to the transmission symbol vector (x i ).

Figure 112007063998635-pat00006
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여기서, 상기 y는 수신 신호 벡터이고, 상기 H는 송수신 안테나 사이에 형성되는 채널 계수 매트릭스를 의미하며, xi는 i번째 송신 안테나로부터의 전송 심볼을 의미하고, 상기 hi는 채널 매트릭스 H의 i번째 열을 나타낸다. 여기서, 상기 임시 후보 송신 벡터 획득부(201)는 상기 MML 알고리즘 이외에 다른 알고리즘, 예를 들어, SMML(Stored MML), MMSE-OSIC2(Minimum Mean Square Error-Ordered Successive Interference Cancellation), QRM-MLD 등을 이용하여 상기 후보 송신 심볼 벡터를 결정할 수도 있다.Here, y denotes a received signal vector, H denotes a channel coefficient matrix formed between transmitting and receiving antennas, x i denotes a transmission symbol from an i-th transmitting antenna, h i denotes an i Column. In this case, the temporary candidate transmission vector obtaining unit 201 may use other algorithms other than the MML algorithm such as SMML (Stored MML), MMSE-OSIC2 (Minimum Mean Square Error-Ordered Successive Interference Cancellation), QRM- To determine the candidate transmission symbol vector.

상기 최대 축거리 계산부(203)는 각 수신 안테나로부터의 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 최대 축 거리를 계산한다. 즉, 상기 최대 축거리 계산부(203)는 하기 수학식 5를 이용하여 상기 수신 신호 벡터와 상기 후보 송신 심볼 벡터 사이의 실수 축 거리와 허수 축 거리를 계산한다. The maximum axial distance calculation unit 203 calculates a maximum axial distance between the received signal vector from each reception antenna and the obtained candidate transmission symbol vector. That is, the maximum-axis-distance calculation unit 203 calculates a real-axis distance and an imaginary-axis distance between the received signal vector and the candidate transmission symbol vector using Equation (5).

Figure 112007063998635-pat00007
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여기서, M은 송신 안테나의 개수를 나타내고, N은 수신 안테나의 개수를 나 타내며, yr은 r번째 송신 안테나의 수신 신호를 나타내고, ht ,r은 t번째 송신 안테나에서 r번째 수신 안테나로의 채널 계수를 나타내며, xt는 후보 송신 벡터 x의 t번째 송신 안테나에서의 송신 신호를 나타낸다.Here, M denotes the number of transmission antennas, N denotes the number of reception antennas, y r denotes a reception signal of the r-th transmission antenna, h t , r denotes a reception antenna of the t- And x t represents a transmission signal at the t-th transmission antenna of the candidate transmission vector x.

상기 LLR 후보 송신 벡터 선택부(205)는 상기 최대 축거리 계산부(203)로부터 계산된 축거리 값들을 비교하여 각 정보비트에 따라 최소 거리를 가지는 소정 수의 송신 심볼 벡터를 선택한다. 여기서, 상기 LLR 후보 송신 벡터 선택부(205)는 하기 수학식 6 및 수학식 7과 같은 근사식을 이용하여 LLR생성에 필요한 후보 송신 심볼 벡터를 선택할 수 있다.The LLR candidate transmission vector selection unit 205 compares the calculated axis distance values from the maximum axis distance calculation unit 203 and selects a predetermined number of transmission symbol vectors having a minimum distance according to each information bit. Here, the LLR candidate transmission vector selection unit 205 can select a candidate transmission symbol vector necessary for LLR generation using the approximate expressions (6) and (7).

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Figure 112007063998635-pat00009
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Figure 112007063998635-pat00010
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Figure 112007063998635-pat00011
Figure 112007063998635-pat00011

여기서, NR은 R번째 수신 안테나를 나타내고, yr은 r번째 송신 안테나의 수신 신호를 나타내고, ht ,r은 t번째 송신 안테나에서 r번째 수신 안테나로의 채널 계수를 나타내며, xt는 후보 송신 벡터 x의 t번째 송신 안테나에서의 송신 신호를 나타낸다. 또한, x+ k,t,i는 t번째 정보비트가 +i이면서, k번째로 작은 거리를 가지는 송신 벡터를 나타내고, x- k,t,i는 t번째 정보비트가 -i이면서, k번째로 작은 거리를 가지는 송신 벡터를 나타낸다.Here, N R represents the R-th receive antenna, y r is r denotes a reception signal of the second transmission antenna, h t, r is the t-th transmit antenna denotes the channel coefficient of a r-th receive antenna, x t is the candidate Represents the transmission signal at the t-th transmission antenna of the transmission vector x. In addition, x + k, t, i represents a transmission vector having a tth information bit + i and a kth small distance, x - k, t, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

상기 유클리디언 거리 계산부(207)는 하기 수학식 8을 이용하여 상기 LLR 후보 송신 벡터 선택부(205)에서 선택된 소정 수의 송신 심볼 벡터에 대해 유클리디언 거리를 계산한다. The Euclidean distance calculator 207 calculates the Euclidean distance for a predetermined number of transmission symbol vectors selected by the LLR candidate transmission vector selector 205 using the following equation (8).

Figure 112007063998635-pat00012
Figure 112007063998635-pat00012

여기서, dE는 유클리디언 거리를 나타내며, yr은 r번째 송신 안테나의 수신 신호를 나타내고, ht ,r은 t번째 송신 안테나에서 r번째 수신 안테나로의 채널 계수를 나타내며, xt는 후보 송신 벡터 x의 t번째 송신 안테나에서의 송신 신호를 나타낸다.Here, d E is Euclidean represents the distance, y r is r denotes a reception signal of the second transmission antenna, h t, r is the t-th transmit antenna denotes the channel coefficient of a r-th receive antenna, x t is the candidate Represents the transmission signal at the t-th transmission antenna of the transmission vector x.

상기 LLR 생성부(209)는 상기 유클리디언 거리 계산부(207)에서 계산된 유클리디언 거리를 이용하여 LLR을 계산한다. 여기서, 상기 LLR 생성부(209)는 하기 수학식 9 또는 수학식 10을 이용하여 상기 LLR을 계산할 수 있다.The LLR generator 209 calculates an LLR using the Euclidean distance calculated by the Euclidean distance calculator 207. [ Here, the LLR generator 209 may calculate the LLR using Equation (9) or Equation (10).

Figure 112007063998635-pat00013
Figure 112007063998635-pat00013

Figure 112007063998635-pat00014
Figure 112007063998635-pat00014

상기 수학식 9와 수학식 10에서 xk ,i,b는 상기 LLR 후보 송신 벡터 선택부(205)에서 선택된 송신 심볼 벡터들 중 i번째 정보비트가 b인 k번째 최소 유클리디언 거리를 가지는 송신 벡터를 나타내고, K는 상기 LLR 후보 송신 벡터 선택부(205)에서 각 정보비트에 대해 선택되는 최대 송신 벡터 수를 나타낸다. 그리고, 상기 dE는 유클리디언 거리를 나타내며, y는 수신 신호 벡터를 나타낸다.In Equation (9) and Equation (10), x k , i, and b are the transmission symbol vectors selected by the LLR candidate transmission vector selection unit 205, the transmission having the kth minimum Euclidean distance And K represents the maximum number of transmission vectors selected for each information bit in the LLR candidate transmission vector selection unit 205. [ And, d E represents the Euclidean distance, and y represents the received signal vector.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 수신기의 LLR 생성 절차를 도시하는 도시하고 있다.FIG. 3 illustrates a LLR generation procedure of a receiver in a MIMO system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 상기 수신기는 신호가 수신될 경우, 301단계에서 MIMO검출 알고리즘들을 통해 수신 벡터를 복조하여 전송 가능한 후보 송신 심볼 벡 터들을 획득한다.Referring to FIG. 3, when a signal is received, the receiver demodulates the received vector through MIMO detection algorithms in step 301 to obtain transmittable candidate transmit symbol vectors.

이후, 상기 수신기는 303단계에서 상기 수학식 5에 나타낸 바와 같이, 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터와 상기 수신 벡터로부터 실수 축 거리와 허수 축 거리를 계산하여 최대 축 거리를 검사한다. 이후, 상기 수신기는 305단계로 진행하여 상기 계산된 축 거리를 비교하여 각 정보비트에 따라 최소 거리를 가지는 소정 수의 송신 심볼 벡터를 선택한다. 이때, 상기 수신기는 상기 수학식 6 및 수학식 7과 같은 근사식을 이용하여 상기 후보 송신 심볼 벡터를 선택할 수 있다.Then, as shown in Equation (5), the receiver calculates the real axis distance and the imaginary axis distance from the obtained candidate transmission symbol vector and the reception vector, and checks the maximum axis distance. Thereafter, the receiver proceeds to step 305 and compares the calculated axis distances to select a predetermined number of transmission symbol vectors having a minimum distance according to each information bit. At this time, the receiver can select the candidate transmission symbol vector using the approximate expressions (6) and (7).

상기 소정 수의 후보 송신 심볼 벡터가 선택되면, 상기 수신기는 307단계에서 상기 수학식 8을 이용하여 상기 선택된 소정 수의 송신 심볼 벡터에 대해 유클리디언 거리를 계산한 후, 309단계에서 상기 계산된 유클리디언 거리를 이용하여 LLR을 계산한다. 이때, 상기 수신기는 상기 수학식 9 혹은 수학식 10을 이용하여 상기 LLR을 계산할 수 있다.If the predetermined number of candidate transmission symbol vectors are selected, the receiver computes an Euclidian distance for the selected number of transmission symbol vectors using Equation (8) in step 307, and then, in step 309, Calculate the LLR using the Euclidean distance. At this time, the receiver can calculate the LLR using Equation (9) or Equation (10).

이후, 상기 수신기는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.Thereafter, the receiver terminates the algorithm according to the invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 측거리 계산을 통해 선택되는 최대 송신 심볼 벡터의 수는 하기 표 1 및 표 2와 같이 나타낼 수 있다.As described above, the maximum number of transmission symbol vectors selected through the side distance calculation according to the present invention can be expressed by the following Tables 1 and 2.

하기 표 1은 두 개의 송신 안테나를 사용할 경우, 유클리디언 거리 계산이 필요한 최대 송신 심볼 벡터의 수를 나타낸다.Table 1 below shows the maximum number of transmit symbol vectors required to calculate the Euclidean distance when two transmit antennas are used.

QPSKQPSK 16QAM16QAM 64QAM64QAM MMLMML 77 3131 127127 제안 기법(K=1)The proposed technique (K = 1) 55 99 1313 제안 기법(K=2)The proposed technique (K = 2) 77 2525 3737 제안 기법(K=3)The proposed technique (K = 3) 77 3131 6161

하기 표 2는 세 개의 송신 안테나를 사용할 경우, 유클리디언 거리 계산이 필요한 최대 송신 심볼 벡터의 수를 나타낸다.Table 2 below shows the maximum number of transmit symbol vectors required for Euclidean distance calculation when three transmit antennas are used.

QPSKQPSK 16QAM16QAM 64QAM64QAM MMLMML 3131 511511 81918191 제안 기법(K=1)The proposed technique (K = 1) 77 1313 1919 제안 기법(K=2)The proposed technique (K = 2) 1919 3737 5555 제안 기법(K=3)The proposed technique (K = 3) 3131 6161 9191

상기 표 1과 표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 제안된 기법을 이용할 경우, 종래의 MML 기법에 비해 유클리디언 거리 계산이 필요한 최대 송신 심볼 벡터의 수가 적어지는 것을 알 수 있다.Referring to Tables 1 and 2, it can be seen that when using the technique according to the present invention, the number of maximum transmission symbol vectors required for Euclidean distance calculation is smaller than that of the conventional MML technique.

도 4는 본 발명과 종래 기술에 따른 LLR 생성 시의 성능 그래프를 도시하고 있다. 여기서, 상기 LLR 생성 시에 2 개의 송신 안테나와 2 개의 수신 안테나가 이용되었으며, 1/2 컨볼루션 코드가 이용되었다. 또한, 상기 그래프의 가로축은 신호대 잡음비를 나타내며, 세로축은 프레임 에러 율(Frame Error Rate : 이하 'FER'이라 칭함)을 나타낸다.FIG. 4 shows a performance graph at the time of generating LLRs according to the present invention and prior art. Here, two transmission antennas and two reception antennas are used at the time of generating the LLR, and a 1/2 convolution code is used. In addition, the horizontal axis of the graph represents the signal-to-noise ratio and the vertical axis represents the frame error rate (FER).

상기 도 4를 참조하면, 본 발명에서 제안하는 기법은 종래의 MML 기법과 거의 동일한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안하는 기법은 종래의 MML 기법에 비해 유클리디언 거리 계산량을 크게 감소시키면서, 상기 MML 기법과 동일한 성능을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the proposed method has almost the same performance as the conventional MML method. That is, the technique proposed in the present invention can achieve the same performance as the MML technique while greatly reducing the Euclidean distance calculation amount compared to the conventional MML technique.

도 1은 일반적인 다중 입출력(MIMO) 시스템에서 송신기와 수신기의 구성을 도시하는 도면,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram illustrating the configuration of a transmitter and a receiver in a general MIMO system;

도 2는 본 발명에 따른 다중 입출력 시스템의 수신기에서 LLR 생성을 위한 블록 구성을 도시하는 도면,2 is a block diagram illustrating an LLR generation process in a receiver of a MIMO system according to the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 수신기의 LLR 생성 절차를 도시하는 도면, 및3 is a diagram illustrating a LLR generation procedure of a receiver in a MIMO system according to an embodiment of the present invention, and FIG.

도 4는 본 발명과 종래 기술에 따른 LLR 생성 시의 성능 그래프를 도시하는 도면.4 is a graph showing a performance graph at the time of generating LLRs according to the present invention and prior art.

Claims (14)

다중 입출력 시스템에서 로그 우도율(LLR: Log Likelihood Ratio) 생성 방법에 있어서,A method for generating a log likelihood ratio (LLR) in a multiple input / output system, 검출 알고리즘을 통해 수신 신호 벡터를 복조하여 전송 가능한 후보 송신 심볼 벡터들을 획득하는 과정과,Demodulating the received signal vector through a detection algorithm to obtain transmittable candidate transmit symbol vectors; 상기 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 최대 축 거리를 계산하는 과정과,Calculating a maximum axis distance between the received signal vector and the obtained candidate transmit symbol vector; 상기 계산된 최대 축 거리 값을 비교하여 정보 비트에 대응하는 개수의 최소 거리를 갖는 송신 심볼 벡터들을 선택하는 과정과,Selecting transmission symbol vectors having a minimum distance corresponding to the information bits by comparing the calculated maximum axial distance values; 상기 선택된 송신 심볼 벡터들에 대한 유클리디언 거리(Euclidean distance)를 이용하여 LLR을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And calculating an LLR using an Euclidean distance for the selected transmission symbol vectors. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 검출 알고리즘은 ML, MML, SMML, MMSE-OSIC2, QRM-MLD 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.Wherein the detection algorithm is at least one of ML, MML, SMML, MMSE-OSIC2, and QRM-MLD. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 최대 축 거리는,The maximum axial distance between the received signal vector and the obtained candidate transmit symbol vector is determined by: 하기 수학식 11을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.Is calculated using the following equation (11).
Figure 112014001099367-pat00015
Figure 112014001099367-pat00015
여기서, M은 송신 안테나의 개수를 나타내고, N은 수신 안테나의 개수를 나타내며, yr은 r번째 송신 안테나의 수신 신호를 나타내고, ht,r은 t번째 송신 안테나에서 r번째 수신 안테나로의 채널 계수를 나타내며, xt는 후보 송신 벡터 x의 t번째 송신 안테나에서의 송신 신호를 나타냄.Where r denotes the number of transmit antennas, N denotes the number of receive antennas, y r denotes the receive signal of the r-th transmit antenna, h t, r denotes a channel from the t- And x t represents the transmission signal at the t-th transmission antenna of the candidate transmission vector x.
제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 송신 심볼 벡터를 선택하는 과정은,Wherein the step of selecting the transmission symbol vector comprises: 상기 계산된 최대 축 거리 값을 비교하여 각각의 정보비트에 따라 최소 거리를 갖는 소정 수의 송신 벡터를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. And selecting a predetermined number of transmission vectors having a minimum distance according to each information bit by comparing the calculated maximum axis distance values. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 유클리디언 거리는, 하기 수학식 12을 이용하여 계산하는 것을 특징으 로 하는 방법.Wherein the Euclidean distance is calculated using the following equation (12).
Figure 112007063998635-pat00016
Figure 112007063998635-pat00016
여기서, dE는 유클리디언 거리를 나타내며, yr은 r번째 송신 안테나의 수신 신호를 나타내고, ht ,r은 t번째 송신 안테나에서 r번째 수신 안테나로의 채널 계수를 나타내며, xt는 후보 송신 벡터 x의 t번째 송신 안테나에서의 송신 신호를 나타냄.Here, d E is Euclidean represents the distance, y r is r denotes a reception signal of the second transmission antenna, h t, r is the t-th transmit antenna denotes the channel coefficient of a r-th receive antenna, x t is the candidate Represents the transmission signal at the t-th transmission antenna of the transmission vector x.
제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 LLR은, 하기 수학식 13을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.Wherein the LLR is calculated using the following equation (13).
Figure 112007063998635-pat00017
Figure 112007063998635-pat00017
여기서, xk ,i,b는 상기 선택된 송신 심볼 벡터들 중 i번째 정보비트가 b이면서 k번째 최소 유클리디언 거리를 가지는 송신 벡터를 나타내고, K는 각 정보비트에 대해 선택되는 최대 송신 벡터 수를 나타내며, dE는 유클리디언 거리를 나타내며, y 는 수신 신호 벡터를 나타냄.Here, x k , i, and b represent transmission vectors having the i-th information bit b and the k-th minimum Euclidean distance among the selected transmission symbol vectors, and K is the maximum transmission vector number selected for each information bit D E denotes the Euclidean distance, and y denotes the received signal vector.
제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 LLR은, 하기 수학식 14를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.Wherein the LLR is calculated using the following equation (14).
Figure 112007063998635-pat00018
Figure 112007063998635-pat00018
여기서, x1,i,b는 상기 선택된 송신 심볼 벡터들 중 i번째 정보비트가 b이면서 최소 유클리디언 거리를 가지는 송신 벡터를 나타내고, dE는 유클리디언 거리를 나타내며, y는 수신 신호 벡터를 나타냄.Here, x 1, i, and b denote a transmission vector having the minimum euclidean distance of the i-th information bit among the selected transmission symbol vectors, d E denotes a Euclidean distance, and y denotes a reception signal vector Lt; / RTI >
다중 입출력 시스템에서 로그 우도율(LLR: Log Likelihood Ratio) 생성 장치에 있어서,An apparatus for generating a log likelihood ratio (LLR) in a multiple input / output system, 검출 알고리즘을 통해 수신 신호 벡터를 복조하여 전송 가능한 후보 송신 심볼 벡터들을 획득하는 임시 후보 송신 벡터 획득부와,A temporary candidate transmission vector obtaining unit for obtaining candidate transmit symbol vectors by demodulating the received signal vector through a detection algorithm, 상기 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 최대 축 거리를 계산하는 최대 축거리 계산부와,A maximum axis distance calculator for calculating a maximum axis distance between the received signal vector and the obtained candidate transmit symbol vector, 상기 계산된 최대 축 거리 값을 비교하여 정보 비트에 대응하는 개수의 최소 거리를 갖는 송신 심볼 벡터들을 선택하는 후보 송신 벡터 선택부와,A candidate transmission vector selecting unit for comparing the calculated maximum axis distance values and selecting transmission symbol vectors having a minimum distance corresponding to the information bits; 상기 선택된 송신 심볼 벡터들에 대한 유클리디언 거리(Euclidean distance)를 계산하는 유클리디언 거리 계산부와,A Euclidean distance calculator for calculating an Euclidean distance for the selected transmission symbol vectors; 상기 유클리디언 거리를 이용하여 LLR을 계산하는 LLR 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And an LLR generator for calculating an LLR using the Euclidean distance. 제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 임시 후보 송신 벡터 획득부는, ML, MML, SMML, MMSE-OSIC2, QRM-MLD 중 적어도 하나의 검출 알고리즘을 이용하여 상기 후보 송신 심볼 벡터들을 획득하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the temporary candidate transmission vector obtaining unit obtains the candidate transmission symbol vectors using at least one of a detection algorithm of ML, MML, SMML, MMSE-OSIC2, and QRM-MLD. 제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 최대 축거리 계산부는, 하기 수학식 15를 이용하여 상기 수신 신호 벡터와 상기 획득된 후보 송신 심볼 벡터 사이의 최대 축 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the maximum axis distance calculating unit calculates a maximum axis distance between the received signal vector and the obtained candidate transmit symbol vector using Equation (15).
Figure 112014001099367-pat00019
Figure 112014001099367-pat00019
여기서, M은 송신 안테나의 개수를 나타내고, N은 수신 안테나의 개수를 나타내며, yr은 r번째 송신 안테나의 수신 신호를 나타내고, ht,r은 t번째 송신 안테나에서 r번째 수신 안테나로의 채널 계수를 나타내며, xt는 후보 송신 벡터 x의 t번째 송신 안테나에서의 송신 신호를 나타냄.Where r denotes the number of transmit antennas, N denotes the number of receive antennas, y r denotes the receive signal of the r-th transmit antenna, h t, r denotes a channel from the t- And x t represents the transmission signal at the t-th transmission antenna of the candidate transmission vector x.
제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 송신 심볼 벡터 선택은,The transmission symbol vector selection includes: 상기 계산된 최대 축 거리 값을 비교하여 각각의 정보비트에 따라 최소 거리를 갖는 소정 수의 송신 벡터를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치. And selects a predetermined number of transmission vectors having a minimum distance according to each information bit by comparing the calculated maximum axis distance values. 제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 유클리디언 거리 계산부는, 하기 수학식 16을 이용하여 상기 유클리디언 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the Euclidean distance calculating unit calculates the Euclidean distance using the following equation (16).
Figure 112007063998635-pat00020
Figure 112007063998635-pat00020
여기서, dE는 유클리디언 거리를 나타내며, yr은 r번째 송신 안테나의 수신 신호를 나타내고, ht ,r은 t번째 송신 안테나에서 r번째 수신 안테나로의 채널 계수를 나타내며, xt는 후보 송신 벡터 x의 t번째 송신 안테나에서의 송신 신호를 나타냄.Here, d E is Euclidean represents the distance, y r is r denotes a reception signal of the second transmission antenna, h t, r is the t-th transmit antenna denotes the channel coefficient of a r-th receive antenna, x t is the candidate Represents the transmission signal at the t-th transmission antenna of the transmission vector x.
제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 LLR 생성부는, 하기 수학식 17을 이용하여 상기 LLR을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the LLR generator calculates the LLR using Equation (17).
Figure 112007063998635-pat00021
Figure 112007063998635-pat00021
여기서, xk ,i,b는 상기 선택된 송신 심볼 벡터들 중 i번째 정보비트가 b이면서 k번째 최소 유클리디언 거리를 가지는 송신 벡터를 나타내고, K는 각 정보비트에 대해 선택되는 최대 송신 벡터 수를 나타내며, dE는 유클리디언 거리를 나타내며, y 는 수신 신호 벡터를 나타냄.Here, x k , i, and b represent transmission vectors having the i-th information bit b and the k-th minimum Euclidean distance among the selected transmission symbol vectors, and K is the maximum transmission vector number selected for each information bit D E denotes the Euclidean distance, and y denotes the received signal vector.
제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 LLR 생성부는, 하기 수학식 18을 이용하여 상기 LLR을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the LLR generator calculates the LLR using Equation (18).
Figure 112007063998635-pat00022
Figure 112007063998635-pat00022
여기서, x1,i,b는 상기 선택된 송신 심볼 벡터들 중 i번째 정보비트가 b이면서 최소 유클리디언 거리를 가지는 송신 벡터를 나타내고, dE는 유클리디언 거리를 나타내며, y는 수신 신호 벡터를 나타냄.Here, x 1, i, and b denote a transmission vector having the minimum euclidean distance of the i-th information bit among the selected transmission symbol vectors, d E denotes a Euclidean distance, and y denotes a reception signal vector Lt; / RTI >
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