KR101470642B1 - Receiver and method of restoring data - Google Patents

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Abstract

무선 자원을 다수의 사용자에게 중복 할당 가능한 무선 통신 시스템에서 데이터를 복원하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 수신 신호를 수신하는 단계, 간섭 신호의 채널 이득과 상기 간섭 신호의 송신 전력을 잡음으로 간주하여 신호 대 간섭 비 계산에 사용하여 LLR(Log Likelihood Ratio)을 획득하는 단계 및 상기 LLR을 이용하여 상기 데이터를 복원하는 단계를 포함한다. 서로 다른 사용자 간 충돌이 발생한 경우에도 LLR 획득에 필요한 계산량을 줄여 시스템의 오버헤드 증가 없이 데이터를 복원할 수 있다. 따라서, 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.A method for restoring data in a wireless communication system capable of redundantly allocating wireless resources to a plurality of users. The method includes receiving a received signal, obtaining a log likelihood ratio (LLR) by using the channel gain of the interference signal and the transmission power of the interference signal as noise and using the signal gain to calculate a signal-to-interference ratio, and using the LLR And restoring the data. Even when a collision occurs between different users, it is possible to restore the data without increasing the overhead of the system by reducing the amount of calculation required for LLR acquisition. Thus, the overall system performance can be improved.

다중 접속, CDMA, OCHMA, ORHMA, LLR Multiple Access, CDMA, OCHMA, ORHMA, LLR

Description

수신기 및 데이터 복원 방법{RECEIVER AND METHOD OF RESTORING DATA}RECEIVER AND METHOD OF RESTORING DATA BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신기 및 데이터 복원 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a receiver and a data restoration method.

최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하여 전송할 수 있는 시스템이 요구되고 있다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다.The next generation multimedia wireless communication system, which has been actively researched recently, requires a system capable of processing various information such as video and wireless data and transmitting the initial voice-oriented service. The purpose of a wireless communication system is to allow multiple users to communicate reliably regardless of location and mobility.

다수의 사용자가 통신을 할 수 있도록 하는 다중 접속(multiple access) 기법은 매우 다양하다. 다중 접속 기법은 고정 할당(Fixed Allocation) 방식과 동적 할당(Dynamic Allocation) 방식으로 나눌 수 있다. 고정 할당 방식은 무선 자원(Radio Resource)을 특정 사용자에게 할당하는 것이다. 예를 들어, 고정 할당 방식에는 FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access) 등이 있다. 고정 할당 방식은 서로 다른 사용자 간에는 서로 다른 무선 자원이 할당되므로, 충돌이 발생하지 않는다. 그러나, 사용자가 전송할 데이터가 없는 경우에는 할당받은 무선 자원이 사용되지 않는 단점이 있다. 동적 할당 방식은 실제로 전송할 데이터가 있는 사용자에게만 무선 자원을 할당하는 방식이다. 동적 할당 방식에는 스케줄링 기반(Scheduling Based) 방식과 충돌 기반(Contention Based) 방식이 있다. 스케줄링 기반 방식은 기지국과 같은 중앙 제어 장치가 사용자에게 할당할 무선 자원을 스케줄링하는 것이다. 스케줄링 기반 방식 역시 서로 다른 사용자 간 충돌이 발생하지 않는다. 그러나, 스케줄링 기반 방식은 관리에 필요한 오버헤드(overhead)가 커지는 단점이 있다. 충돌 기반 방식은 스케줄링을 사용하지 않고 전송할 데이터가 있는 사용자가 접속하는 방식이다. 예를 들어, 충돌 기반 방식에는 알로하(ALOHA), CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 등이 있다. 충돌 기반 방식은 서로 다른 사용자 간 동시에 동일한 무선 자원을 사용할 수 있기 때문에 충돌이 발생할 수 있다.There are a wide variety of multiple access schemes that allow multiple users to communicate. The multiple access scheme can be divided into a fixed allocation scheme and a dynamic allocation scheme. The fixed allocation scheme allocates a radio resource to a specific user. For example, fixed allocation schemes include Frequency Division Multiple Access (FDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), and Code Division Multiple Access (CDMA). In the fixed allocation scheme, since different radio resources are allocated to different users, collision does not occur. However, when there is no data to be transmitted by the user, the allocated radio resources are not used. The dynamic allocation method is a method of allocating radio resources only to users having data to be actually transmitted. The dynamic allocation scheme includes a scheduling based scheme and a contention based scheme. The scheduling-based scheme is to schedule radio resources to be allocated to a user by a central control device such as a base station. The scheduling based method also does not cause conflicts between different users. However, the scheduling based scheme has a disadvantage that overhead required for management becomes large. The collision-based method is a method in which a user who has data to be transmitted accesses without using scheduling. For example, Aloha (ALOHA) and Carrier Sense Multiple Access (CSMA) are examples of collision-based methods. The collision-based approach can cause conflicts because different users can use the same radio resources at the same time.

최근, 차세대 다중 접속 기법으로 OCHMA(Orthogonal Code Hopping Multiple Access), ORHMA(Orthogonal Resource Hopping Multiple Access) 등이 개발되고 있다. CDMA는 각각의 사용자가 지정된 직교 코드(Orthogonal code)를 사용하는 방식이다. OCHMA는 주기적으로 직교 코드를 홉핑(hopping)하여 사용자에게 할당된 직교 코드를 변경하는 방식이다. CDMA가 직교 코드의 수만큼의 사용자를 수용할 수 있는데 비해, OCHMA는 직교 코드의 수보다 더 많은 사용자를 수용할 수 있는 장점이 있다. ORHMA는 주기적으로 무선 자원을 홉핑하여 사용자에게 할당된 무선 자원을 변경하는 것이다. 무선 자원은 직교 코드뿐만 아니라, 주파수, 위상, 시간 등이 될 수 있다. OCHMA 또는 ORHMA 시스템은 한정된 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있 는 장점이 있으나, 서로 다른 사용자 간 충돌이 발생할 수 있다는 문제가 있다.Recently, OCHMA (Orthogonal Code Hopping Multiple Access) and ORHMA (Orthogonal Resource Hopping Multiple Access) have been developed as a next generation multiple access scheme. CDMA is a scheme in which each user uses a specified orthogonal code. OCHMA is a method of periodically hopping orthogonal codes to change orthogonal codes allocated to users. While CDMA can accommodate as many users as the number of orthogonal codes, OCHMA has the advantage of accommodating more users than the number of orthogonal codes. The ORHMA periodically hops the radio resource to change the radio resource allocated to the user. The radio resource may be not only orthogonal codes but also frequency, phase, time, and the like. The OCHMA or ORHMA system has the advantage of efficiently using limited radio resources, but there is a problem that a collision may occur between different users.

따라서, OCHMA 또는 ORHMA 시스템과 같이 서로 다른 사용자 간 충돌이 발생할 수 있는 무선 통신 시스템에서 수신 성능을 향상시킬 수 있는 수신기 및 데이터 복원 방법이 필요하다.Therefore, there is a need for a receiver and a data recovery method capable of improving reception performance in a wireless communication system in which collision between different users such as an OCHMA or an ORHMA system may occur.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서로 다른 사용자 간 충돌이 발생한 경우, 수신 성능을 향상시킬 수 있는 수신기 및 데이터 복원 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a receiver and a data recovery method capable of improving reception performance when a collision occurs between different users.

일 양태에서, 무선 자원을 다수의 사용자에게 중복 할당 가능한 무선 통신 시스템에서 데이터를 복원하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 수신 신호를 수신하는 단계, 간섭 신호의 채널 이득과 상기 간섭 신호의 송신 전력을 잡음으로 간주하여 신호 대 간섭 비 계산에 사용하여 LLR(Log Likelihood Ratio)을 획득하는 단계 및 상기 LLR을 이용하여 상기 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.In one aspect, a method is provided for recovering data in a wireless communication system capable of redundant assignment of wireless resources to a plurality of users. The method includes receiving a received signal, obtaining a log likelihood ratio (LLR) by using the channel gain of the interference signal and the transmission power of the interference signal as noise and using the signal gain to calculate a signal-to-interference ratio, and using the LLR And restoring the data.

다른 양태에서, 수신기를 제공한다. 상기 수신기는 수신 신호를 수신하는 수신 안테나, 간섭 신호의 채널 이득과 상기 간섭 신호의 송신 전력을 잡음으로 간주하여 신호 대 간섭 비 계산에 사용하여 LLR을 구하는 LLR 검출기 및 상기 LLR을 이용하여 상기 데이터 신호를 복호하는 채널 복호기를 포함한다. In another aspect, a receiver is provided. Wherein the receiver comprises: a receive antenna for receiving a received signal; an LLR detector for obtaining a LLR by using a channel gain of an interference signal and a transmit power of the interference signal as noise and calculating a signal-to-interference ratio; And a channel decoder for decoding the received signal.

서로 다른 사용자 간 충돌이 발생한 경우에도 LLR 획득에 필요한 계산량을 줄여 시스템의 오버헤드 증가 없이 데이터를 복원할 수 있다. 따라서, 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.Even when a collision occurs between different users, it is possible to restore the data without increasing the overhead of the system by reducing the amount of calculation required for LLR acquisition. Thus, the overall system performance can be improved.

이하의 기술은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.The following techniques can be used in various wireless communication systems. Wireless communication systems are widely deployed to provide various communication services such as voice, packet data, and the like.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 것이다.1 shows a wireless communication system.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 단말(10; Mobile Station, MS) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)은 적어도 하나의 셀(Cell)에 대해 서비스를 제공할 수 있다. 셀은 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 일반적으로 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다.1, a wireless communication system includes a mobile station (MS) 10 and a base station 20 (BS). The terminal 10 may be fixed or mobile and may be referred to by other terms such as a User Equipment (UE), a User Terminal (UT), a Subscriber Station (SS), a wireless device, The base station 20 generally refers to a fixed station that communicates with the terminal 10 and may be referred to in other terms such as a Node-B, a Base Transceiver System (BTS), an Access Point Can be called. One base station 20 can provide services for at least one cell. A cell is an area where the base station 20 provides communication services. Generally, a downlink means communication from a base station to a terminal, and an uplink means communication from a terminal to a base station.

무선 통신 시스템에 사용되는 다중 접속 기법은 OCHMA(Orthogonal Code Hopping Multiple Access), ORHMA(Orthogonal Resource Hopping Multiple Access) 등일 수 있다. 이 외에도 한정된 무선 자원을 다수의 사용자에게 중복 할당할 수 있는 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.The multiple access scheme used in the wireless communication system may be Orthogonal Code Hopping Multiple Access (OCHMA), Orthogonal Resource Hopping Multiple Access (ORHMA), or the like. In addition, a multiple access scheme capable of redundantly allocating limited radio resources to a plurality of users can be used.

무선 통신 시스템은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템, MISO(Multiple Input Single Output) 시스템뿐만 아니라, SISO(Single Input Single Output) 시스템이나 SIMO(Single Input Multiple Output) 시스템일 수도 있다. MIMO 기술은 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 것으로, 공간 다이버시티(Spatial diversity), 공간 다중화(Spatial multiplexing) 및 빔형성(Beamforming) 등이 있다.The wireless communication system may be a Single Input Single Output (SISO) system or a Single Input Multiple Output (SIMO) system as well as a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system or a Multiple Input Single Output (MISO) system. The MIMO technique improves the transmission / reception efficiency of data by using multiple transmission antennas and multiple reception antennas, and includes spatial diversity, spatial multiplexing, and beamforming.

도 2는 송신기를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a transmitter.

도 2를 참조하면, 송신기(100)는 채널 인코더(Channel Encoder, 110) 및 맵퍼(Mapper, 120)를 포함한다. 송신기(100)는 하향링크에서 기지국의 일부분이거나, 상향링크에서 단말의 일부분일 수 있다.Referring to FIG. 2, the transmitter 100 includes a channel encoder 110 and a mapper 120. The transmitter 100 may be part of a base station in the downlink or a part of the terminal in the uplink.

채널 인코더(110)는 데이터를 정해진 코딩 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터(coded data)를 형성한다. 채널 인코더(110)에서의 코딩 방식에는 제한이 없으며, 터보 코드(turbo code), 저밀도 패리티 검사 코드(low-density parity-check code, LDPC) 등을 사용할 수 있다.The channel encoder 110 encodes data according to a predetermined coding scheme to form coded data. The coding scheme in the channel encoder 110 is not limited, and turbo codes, low-density parity-check codes (LDPC), and the like can be used.

맵퍼(120)는 부호화된 데이터를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 심벌로 맵핑한다. 이를 송신 데이터 심벌이라 한다. 송신 데이터 심벌은 송신 안테나를 통해 전송된다.The mapper 120 maps the coded data into symbols representing positions on a signal constellation. This is called a transmission data symbol. The transmit data symbols are transmitted via the transmit antennas.

맵퍼(120)에서의 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없으며, m-PSK(m-Phase Shift Keying) 또는 m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation)일 수 있다. 예를 들어, m-PSK는 BPSK(binary phase shift keying), QPSK(quadrature phase shift keying) 또는 8-PSK 일 수 있다. m-QAM은 16-QAM, 64-QAM 또는 256-QAM 일 수 있다. The modulation scheme in the mapper 120 is not limited and may be m-Phase Shift Keying (m-PSK) or m-Quadrature Amplitude Modulation (m-QAM). For example, m-PSK may be binary phase shift keying (BPSK), quadrature phase shift keying (QPSK), or 8-PSK. The m-QAM may be 16-QAM, 64-QAM, or 256-QAM.

도 3은 16-QAM 성상의 예를 나타낸 것이다.3 shows an example of 16-QAM constellation.

도 3을 참조하면, I 축은 동위상(in-phase) 성분, Q 축은 직교 위상(quadrature) 성분을 나타낸다. Qn(1≤n≤16, n은 자연수)은 16-QAM 성상의 송신 데이터 심벌을 식별하는 심벌 좌표 번호이다. 4 비트의 부호화된 데이터는 각각의 송신 데이터 심벌로 맵핑된다.Referring to FIG. 3, the I-axis represents an in-phase component and the Q-axis represents a quadrature component. Qn (1? N? 16, n is a natural number) is a symbol coordinate number for identifying a transmission data symbol of 16-QAM constellation. The 4-bit coded data is mapped to each transmission data symbol.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a receiver in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 수신기(200)는 LLR 검출기(LLR(Log Likelihood Ratio) Detector, 210) 및 채널 디코더(Channel Decoder, 220)를 포함한다. 수신기(200)는 하향링크에서 단말의 일부분이거나, 상향링크에서 기지국의 일부분일 수 있다.4, the receiver 200 includes an LLR detector 210 (LLR) and a channel decoder 220. The LLR detector 210 detects the LLR (LLR) The receiver 200 may be part of a terminal in the downlink, or may be part of a base station in the uplink.

수신기(200)는 수신 안테나를 통하여 수신 신호를 수신한다. 수신 신호는 수신기(200)가 사용자 신호(desired signal)인 데이터와 다른 사용자 신호인 간섭 신호(interference signal)를 포함한다. 사용자 신호는 사용자에게 전송된 신호로 수신기가 복원하려는 데이터에 해당하는 신호이다. 간섭 신호는 사용자와 동일한 무선 자원을 할당받아 충돌이 발생된 다른 사용자에게 전송된 신호이다.The receiver 200 receives the reception signal through the reception antenna. The received signal includes an interference signal, which is a user signal different from the data in which the receiver 200 is a desired signal. The user signal is a signal transmitted to the user and corresponds to the data to be restored by the receiver. The interference signal is a signal transmitted to another user who has been allocated the same radio resource as the user and has a collision.

LLR 검출기(210)는 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 이용하여 LLR을 획득한다. 채널 디코더는 LLR을 이용해 디코딩하여 데이터를 복원한다.The LLR detector 210 acquires the LLR using the received signal received via the antenna. The channel decoder uses LLR to decode and recover the data.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 복원 방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a data restoration method according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 수신기는 수신 안테나를 통하여 수신 신호를 수신한다(S110). 수신 신호는 데이터 신호 및 간섭 신호를 포함한다. 수신기는 수신 신호 로부터 간섭 신호의 채널 이득과 상기 간섭 신호의 송신 전력을 이용하여 LLR을 획득한다(S120). 수신기는 획득한 LLR을 이용하여 데이터를 복원한다(S130).Referring to FIG. 5, a receiver receives a reception signal through a reception antenna (S110). The received signal includes a data signal and an interference signal. The receiver obtains the LLR using the channel gain of the interference signal and the transmission power of the interference signal from the reception signal (S120). The receiver reconstructs the data using the obtained LLR (S130).

먼저, 충돌이 발생하지 않은 경우 LLR 획득 방법을 상술한다.First, the LLR acquisition method will be described in the case where no collision occurs.

수신 신호를 r이라 하고, 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The received signal is represented by r, and can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00001
Figure 112008056321256-pat00001

여기서, h는 사용자 신호의 채널 이득(channel gain), S는 사용자 신호의 송신 데이터 심벌, n은 잡음이다. 송신기 맵퍼의 변조 방식이 도 3에 도시한 16-QAM 성상인 경우, 사용자 신호의 송신 데이터 심벌 S는 S ∈ {Q1, Q2, …, Q16}이다. 잡음 n은 부가백색 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)일 수 있다.Where h is the channel gain of the user signal, S is the transmission data symbol of the user signal, and n is the noise. When the modulation scheme of the transmitter mapper is the 16-QAM constellation shown in FIG. 3, the transmission data symbol S of the user signal is S? {Q1, Q2, ... , Q16}. The noise n may be additive white Gaussian noise (AWGN).

LLR 검출기가 사용하는 LLR 획득 방법에는 ML(Maximum Likelyhood) 방식, MAX 방식이 있다.The LLR acquisition method used by the LLR detector includes a maximum likelihood (ML) method and a MAX method.

ML 방식을 사용하여 획득한 LLR을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The LLR obtained using the ML scheme can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00002
Figure 112008056321256-pat00002

여기서, N0는 잡음 스펙트럼 밀도(noise spectral density)이다.Where N 0 is the noise spectral density.

MAX 방식을 사용하여 획득한 LLR은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The LLR obtained using the MAX method can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00003
Figure 112008056321256-pat00003

MAX 방식은 ML 방식의 근사값을 구하는 방식이다. MAX 방식은 ML 방식의 계산량에서 큰 차이가 없다.The MAX method is a method of obtaining an approximate value of the ML method. There is no significant difference between the MAX method and the ML method.

이하, 충돌이 발생한 경우 LLR 획득 방법을 설명한다.Hereinafter, an LLR acquisition method will be described when a collision occurs.

수신 신호를 r이라 하고, 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The received signal is represented by r, and can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00004
Figure 112008056321256-pat00004

여기서, g는 간섭 신호의 채널 이득, I는 간섭 신호의 송신 데이터 심벌이다. 간섭 신호의 변조 방식이 도 3에 도시한 16-QAM 성상인 경우, 간섭 신호의 송신 데이터 심벌 I는 I ∈ {Q1, Q2, …, Q16}이다.Here, g is the channel gain of the interference signal, and I is the transmission data symbol of the interference signal. When the modulation scheme of the interference signal is the 16-QAM constellation shown in FIG. 3, the transmission data symbol I of the interference signal is I? {Q1, Q2, ... , Q16}.

16-QAM을 사용하는 두 사용자가 충돌한 경우, ML 방식을 사용하여 획득한 LLR을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다. When two users using 16-QAM collide, the LLR obtained using the ML scheme can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00005
Figure 112008056321256-pat00005

16-QAM을 사용하는 두 사용자가 충돌한 경우, 최적의 LLR 계산은 두 사용자가 보낼 수 있는 신호 조합의 모든 경우의 수를 따져야 한다. 따라서, 16-QAM을 사용하는 두 사용자 간 충돌의 경우, 16×16 = 256개의 익스퍼넨셜 항(exponential term)을 포함해야 한다.When two users using 16-QAM collide, the optimal LLR calculation must be based on the number of all cases of signal combinations that two users can send. Therefore, in the case of a collision between two users using 16-QAM, 16 × 16 = 256 exponential terms must be included.

또한, 무선 통신 시스템이 MIMO 시스템인 경우, 수신기는 다중 수신 안테나를 통하여 수신 신호를 수신할 수 있다.In addition, when the wireless communication system is a MIMO system, a receiver can receive a reception signal through multiple reception antennas.

만일, 충돌한 사용자가 각각 2 개의 수신 안테나를 사용하는 경우, ML 방식을 사용하여 획득한 LLR을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다. If the collided user uses two receive antennas, the LLR obtained using the ML scheme can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00006
Figure 112008056321256-pat00006

여기서, r은 수신 신호 벡터이고, h는 사용자 신호의 채널 이득 벡터, g는 간섭 신호의 채널 이득 벡터이다. 수신 신호 벡터는 r = [r1, r2]T, 복원 신호의 채널 이득 벡터는 h = [h1, h2]T, 간섭 신호의 채널 이득 벡터는 g = [g1, g2]T로 표현할 수 있다. Here, r is the received signal vector, h is the channel gain vector of the user signal, and g is the channel gain vector of the interference signal. Received signal vector r = [r 1, r 2 ] T, a channel gain vector of the reconstructed signal is h = [h 1, h 2 ] T, a channel gain vector of the interfering signal is g = [g 1, g 2 ] T .

충돌한 각 사용자가 다중 수신 안테나를 이용하는 경우, LLR 계산에 고려되어야할 채널의 정보는 수신 안테나 개수의 배만큼 증가한다.When each collided user uses multiple receive antennas, the channel information to be considered in the LLR calculation is increased by the number of receive antennas.

이와 같이, ML 방식은 16-QAM, 32-QAM과 같이 높은 변조 방식을 사용하는 경 우, 다중 안테나를 사용하는 경우, 다수의 사용자가 충돌한 경우, LLR 계산량은 기하급수적으로 증가한다. 계산량이 증가할 경우 수신기에 오버헤드가 되고, 전송 지연으로 이어진다. 따라서, 전체 시스템 성능이 저하될 수 있다. 특히, 차세대 통신에서는 높은 데이터 전송률을 요구하고, MIMO 기술이 주목받는 만큼 LLR 획득에 필요한 계산량을 줄일 수 있는 LLR 검출 방법이 필요하다.As described above, when the ML scheme uses a high modulation scheme such as 16-QAM and 32-QAM, the LLR calculation amount increases exponentially when multiple users collide with each other when using multiple antennas. If the amount of computation is increased, it becomes overhead to the receiver, leading to transmission delay. Thus, the overall system performance may be degraded. Particularly, in the next generation communication, there is a need for an LLR detection method that requires a high data transmission rate and can reduce the amount of calculation required for obtaining LLR because MIMO technology is attracting attention.

이하, LLR 획득에 필요한 계산량을 줄일 수 있는 새로운 LLR 검출 방법을 LC(Low Complexity) 방식이라 한다. LC 방식은 사용자 신호의 송신 데이터 심벌에 간섭 신호의 송신 데이터 심벌이 충돌한 경우, 충돌한 심벌에 포함된 경우의 수를 LLR 계산에 고려하지 않는다. 또한, 충돌된 간섭 신호의 채널 이득과 간섭 신호의 송신 전력을 잡음으로 간주하고 신호 대 잡음 비 계산에 사용한다.Hereinafter, a new LLR detection method that can reduce the amount of calculation required for LLR acquisition is referred to as an LC (Low Complexity) method. When the transmission data symbol of the interference signal collides with the transmission data symbol of the user signal, the LC method does not consider the number of cases included in the collided symbol in the LLR calculation. Also, the channel gain of the collided interference signal and the transmission power of the interference signal are regarded as noise and used for the calculation of the signal-to-noise ratio.

LC 방식을 사용하여 획득한 LLR을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The LLR obtained using the LC method can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00007
Figure 112008056321256-pat00007

여기서, P는 충돌을 일으킨 간섭 신호의 송신 전력이다. Here, P is the transmission power of the interference signal causing the collision.

만일, 충돌한 사용자가 각각 2 개의 수신 안테나를 사용하는 경우, LC 방식을 사용하여 획득한 LLR을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다. If the collided user uses two reception antennas, the LLR obtained using the LC scheme can be expressed by the following equation.

Figure 112008056321256-pat00008
Figure 112008056321256-pat00008

이와 같이, LC 방식으로 LLR을 계산하는 경우, LLR 계산에 들어가는 익스퍼넨셜 항의 개수는 충돌이 발생하지 않았을 때 ML 방식의 익스퍼넨셜 항의 개수와 동일하다. 충돌이 발생하였을 때 ML 방식의 익스퍼넨셜 항의 개수가 126개인 것에 비해 LC 방식은 LLR 계산량이 현저히 감소함을 알 수 있다.Thus, when calculating the LLR by the LC method, the number of the exponential terms to be included in the LLR calculation is equal to the number of the exponential terms of the ML system when the collision does not occur. The number of exponential terms of the ML method is 126 when the collision occurs, and it can be seen that the amount of LLR calculation is significantly reduced in the LC method.

따라서, 서로 다른 사용자 간 충돌이 발생한 경우에도 LLR 획득에 필요한 계산량을 줄여 시스템의 오버헤드 증가 없이 데이터를 복원할 수 있다. 따라서, 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, even when collision occurs between different users, it is possible to restore the data without increasing the overhead of the system by reducing the amount of calculation required for LLR acquisition. Thus, the overall system performance can be improved.

이하, 상술한 수신기 및 수신 방법의 수신 성능에 대한 시뮬레이션(simulation) 결과에 대하여 설명한다. 시뮬레이션에서 송신되는 데이터는 터보 코드를 사용하여 인코딩된다. 부호율(coding rate)은 1/3이다. 또한, 인코딩을 통해 부호화된 데이터는 16-QAM 변조 방식의 송신 데이터 심벌로 맵핑된다. 전송 환경은 AWGN 환경에서 두 명의 사용자가 있는 것으로 가정한다. 또한, 두 명의 사용자 간 충돌 확률(collision rate, CR)로 0, 0.1, 0.3 또는 0.5로 가정한다. 수신 신호에 대한 검파 방식은 ML 방식, MAX 방식, LC 방식을 사용한다. 시뮬레이션을 통해 각 검파 방식의 충돌 확률 변화에 따른 프레임 에러율(Frame Error Rate, FER) 성능 변화를 분석한다.Hereinafter, a simulation result of the reception performance of the receiver and the reception method will be described. The data transmitted in the simulation is encoded using a turbo code. The coding rate is 1/3. In addition, data encoded through encoding is mapped to transmission data symbols of a 16-QAM modulation scheme. The transmission environment assumes that there are two users in the AWGN environment. The collision rate (CR) between two users is assumed to be 0, 0.1, 0.3, or 0.5. The detection method for the received signal uses ML method, MAX method, and LC method. Through simulation, we analyze the change of frame error rate (FER) performance according to the change of collision probability of each detection method.

도 6은 각 사용자의 수신 안테나가 1개인 경우, 비트 에너지 대비 잡음 전력 비에 따른 프레임 에러율을 도시한 그래프이다. 그래프 x축은 비트 에너지 대비 잡음 전력 비(Eb/N0)이고, y축은 프레임 에러율(FER)이다. 비트 에너지 대비 잡음 전력 비의 단위는 데시벨(decibel, dB)이다.FIG. 6 is a graph illustrating a frame error rate according to bit energy vs. noise power ratio when each user has one receive antenna. The graph x axis is the bit energy to noise power ratio (E b / N 0 ) and the y axis is the frame error rate (FER). The unit of bit energy to noise power ratio is decibel (dB).

도 6을 참조하면, 충돌 확률이 0.1인 경우, 동일한 프레임 에러율을 갖기 위해 LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식보다 비트 에너지 대비 잡음 전력 비를 약 1dB 증가시켜야 한다. 즉, 충동 확률이 0.1인 경우, LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식과 약 1dB의 전력 차이가 있다. 충돌 확률이 0.3인 경우, 동일한 프레임 에러율을 갖기 위해 LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식보다 비트 에너지 대비 잡음 전력 비를 약 2dB 증가시켜야 한다. 충돌 확률이 0.5인 경우, 동일한 프레임 에러율을 갖기 위해 LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식보다 비트 에너지 대비 잡음 전력 비를 약 4dB 증가시켜야 한다.Referring to FIG. 6, when the collision probability is 0.1, in order to have the same frame error rate, the LC scheme should increase the noise power ratio to bit energy by about 1 dB over the ML scheme or the MAX scheme. That is, when the impulse probability is 0.1, the LC method has a power difference of about 1 dB from the ML method or the MAX method. When the collision probability is 0.3, in order to have the same frame error rate, the LC method should increase the noise power ratio to bit energy by about 2 dB over the ML method or the MAX method. If the collision probability is 0.5, the LC method should increase the noise power ratio to about 4 dB compared to the ML method or the MAX method in order to have the same frame error rate.

도 7은 각 사용자의 수신 안테나가 2개인 경우, 비트 에너지 대비 잡음 전력 비에 따른 프레임 에러율을 도시한 그래프이다. 그래프 x축은 비트 에너지 대비 잡음 전력 비(Eb/N0)이고, y축은 프레임 에러율(FER)이다. 비트 에너지 대비 잡음 전력 비의 단위는 데시벨(decibel, dB)이다.FIG. 7 is a graph illustrating a frame error rate according to a bit energy vs. noise power ratio when each user has two receive antennas. The graph x axis is the bit energy to noise power ratio (E b / N 0 ) and the y axis is the frame error rate (FER). The unit of bit energy to noise power ratio is decibel (dB).

도 7을 참조하면, 충돌 확률이 0.1인 경우, 동일한 프레임 에러율을 갖기 위해 LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식보다 비트 에너지 대비 잡음 전력 비를 약 0.5dB 증가시켜야 한다. 충돌 확률이 0.3인 경우, 동일한 프레임 에러율을 갖기 위 해 LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식보다 비트 에너지 대비 잡음 전력 비를 약 2.5dB 증가시켜야 한다. 충돌 확률이 0.5인 경우, 동일한 프레임 에러율을 갖기 위해 LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식보다 비트 에너지 대비 잡음 전력 비를 약 4.5dB 증가시켜야 한다.Referring to FIG. 7, when the collision probability is 0.1, in order to have the same frame error rate, the LC method should increase the noise power ratio to bit energy by about 0.5 dB over the ML method or the MAX method. When the collision probability is 0.3, the LC method should increase the noise power ratio to about 2.5dB compared to the ML method or the MAX method in order to have the same frame error rate. If the collision probability is 0.5, the LC method should increase the noise power ratio to bit energy by about 4.5 dB over the ML method or MAX method in order to have the same frame error rate.

살펴본 바와 같이, LC 방식은 ML 방식 또는 MAX 방식과 동일한 프레임 에러율을 갖기 위해 비트 에너지 대비 잡음 전력 비를 증가시켜야 한다. 그런데, 충돌 확률이 0.5보다 낮은 경우에는 증가되는 비트 에너지 대비 잡음 전력 비가 시스템이 수용할 수 있는(acceptable) 수준이다. 또한, 실제 ORHMA 시스템에서 충돌 확률이 0.5인 경우는 거의 발생하지 않는다. 따라서, LC 방식은 성능 저하가 거의 없이 계산량을 획기적으로 줄여줌으로써 시스템의 오버헤드를 감소시킬 수 있다.As we have seen, the LC scheme should increase the bit energy to noise power ratio to have the same frame error rate as the ML scheme or the MAX scheme. However, when the collision probability is lower than 0.5, the bit energy to noise power ratio to be increased is an acceptable level of the system. Also, in the actual ORHMA system, there is hardly a case where the collision probability is 0.5. Therefore, the LC method can reduce the overhead of the system by dramatically reducing the amount of calculation without any performance degradation.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.All of the functions described above may be performed by a processor such as a microprocessor, a controller, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), etc. according to software or program code or the like coded to perform the function. The design, development and implementation of the above code will be apparent to those skilled in the art based on the description of the present invention.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. You will understand. Therefore, it is intended that the present invention covers all embodiments falling within the scope of the following claims, rather than being limited to the above-described embodiments.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 것이다.1 shows a wireless communication system.

도 2는 송신기를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a transmitter.

도 3은 16-QAM 성상의 예를 나타낸 것이다.3 shows an example of 16-QAM constellation.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a receiver in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 복원 방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a data restoration method according to another embodiment of the present invention.

도 6은 수신 안테나가 1개인 경우, 비트 에너지 대비 잡음 전력 비에 따른 프레임 에러율을 도시한 그래프이다.6 is a graph illustrating a frame error rate according to the bit energy vs. noise power ratio when the receiving antenna is one.

도 7은 수신 안테나가 2개인 경우, 비트 에너지 대비 잡음 전력 비에 따른 프레임 에러율을 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a frame error rate according to a bit energy vs. noise power ratio when two receiving antennas are used.

Claims (4)

무선 자원을 다수의 사용자에게 중복 할당 가능한 무선 통신 시스템에서 데이터를 복원하는 방법에 있어서,A method of restoring data in a wireless communication system capable of redundantly allocating radio resources to a plurality of users, 수신 신호를 수신하는 단계;Receiving a received signal; 간섭 신호의 채널 이득과 상기 간섭 신호의 송신 전력을 잡음으로 간주하여 신호 대 간섭 비 계산에 사용하여 LLR(Log Likelihood Ratio)을 획득하는 단계; 및Obtaining a log likelihood ratio (LLR) using the channel gain of the interference signal and the transmission power of the interference signal as noise and using the signal gain to calculate a signal-to-interference ratio; And 상기 LLR을 이용하여 상기 데이터를 복원하는 단계를 포함하되,And restoring the data using the LLR, 상기 무선 통신 시스템은 ORHMA(Orthogonal Resource Hopping Multiple Access) 시스템이고, The wireless communication system is an ORHMA (Orthogonal Resource Hopping Multiple Access) system, 상기 LLR은 The LLR
Figure 112014074818928-pat00017
Figure 112014074818928-pat00017
인 것을 특징으로 하는 데이터 복원 방법. 여기서, r은 상기 수신 신호, h는 상기 데이터의 채널 이득, Qn(1=n=16, n은 자연수)은 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 성상의 좌표 번호, N0는 잡음 스펙트럼 밀도, g는 상기 간섭 신호의 채널 이득, P는 상기 간섭 신호의 송신 전력이다.. Q denotes a channel gain of the data, n denotes a number of coordinates of a 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) constellation, N0 denotes a noise spectral density, g denotes a channel gain of the data, P is the channel gain of the interference signal, and P is the transmission power of the interference signal.
삭제delete 삭제delete ORHMA(Orthogonal Resource Hopping Multiple Access) 시스템에서 동작하는 수신기에 있어서, 상기 수신기는,A receiver operating in an ORHMA (Orthogonal Resource Hopping Multiple Access) system, 수신 신호를 수신하는 수신 안테나;A receiving antenna for receiving a received signal; 간섭 신호의 채널 이득과 상기 간섭 신호의 송신 전력을 잡음으로 간주하여 신호 대 간섭 비 계산에 사용하여 LLR을 구하는 LLR 검출기; 및An LLR detector for calculating an LLR by using a channel gain of an interference signal and a transmission power of the interference signal as a noise and calculating the signal-to-interference ratio; And 상기 LLR을 이용하여 상기 데이터 신호를 복호하는 채널 복호기를 포함하되,And a channel decoder for decoding the data signal using the LLR, 상기 LLR은 The LLR
Figure 112014074818928-pat00018
Figure 112014074818928-pat00018
인 것을 특징으로 하는 수신기. 여기서, r은 상기 수신 신호, h는 상기 데이터의 채널 이득, Qn(1=n=16, n은 자연수)은 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 성상의 좌표 번호, N0는 잡음 스펙트럼 밀도, g는 상기 간섭 신호의 채널 이득, P는 상기 간섭 신호의 송신 전력이다.≪ / RTI > Q denotes a channel gain of the data, n denotes a number of coordinates of a 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) constellation, N0 denotes a noise spectral density, g denotes a channel gain of the data, P is the channel gain of the interference signal, and P is the transmission power of the interference signal.
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