KR101543621B1 - Apparatus and method for detecting signal in multiple input multiple output wireless communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에서 기존의 MML보다 적은 횟수의 ML metric을 수행하기 위한 후보 벡터를 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, ML 검출을 위한 후보 벡터 집합인 제 1 후보 벡터 집합(|SRLM-H,1|)을 생성하고, 상기 생성한 제 1 후보 벡터 집합의 벡터들에 대한 후보 벡터인 제 2 후보 벡터 집합(|SRLM-H,2|)을 생성하는 후보 심벌 생성부와, 상기 제 1 후보 벡터와 상기 제 2 후보 벡터를 비교하여 ML 해를 포함하는 소수의 벡터인 후보 집합인 최종 후보 벡터를 생성한 후 유클리디언 거리를 계산하여 ML 해를 검출하는 유클리디안 계산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and method for generating candidate vectors for performing ML metrics less than a conventional MML in a multiple-input multiple-output (MIM) system, And generates a second candidate vector set (| SRLM-H, 2 |), which is a candidate vector for the vectors of the first candidate vector set, to generate a first candidate vector set And a second candidate vector generating unit for generating a final candidate vector, which is a candidate set of a small number of vectors including the ML solution, by calculating the Euclidean distance, And an Euclidean calculator for detecting the Euclidean distance.
ML 검출, 유클리디안 거리, LLR, 로그 우도율, 후보 벡터, 후보군 ML detection, Euclidian distance, LLR, log likelihood ratio, candidate vector, candidate group
Description
본 발명은 다중 입출력(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템의 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기존의 MML보다 적은 횟수의 ML metric을 수행하기 위한 후보 벡터를 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a receiving apparatus and method for a multiple-input multiple-output (MIMO) system, and more particularly, to an apparatus and method for generating a candidate vector for performing ML metrics less than a conventional MML.
최근, 무선 이동통신 시장의 급성장으로 인하여 무선 환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스가 요구되고 있으며, 특히, 전송 데이터의 대용량화 및 데이터 전송의 고속화가 진행되고 있다. 따라서, 한정된 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 방법을 찾는 것이 가장 시급한 과제로 떠오르고 있다. 상기 과제를 해결하기 위하여 다중 안테나를 이용한 새로운 전송 기술이 필요하게 되었으며, 그 일 예로서 다중 안테나를 이용한 다중 입력 다중 출력(MIMO ; Multiple-Input Multiple-Output) 시스템이 사용되고 있다.2. Description of the Related Art Recently, various multimedia services in a wireless environment have been demanded due to the rapid growth of the wireless mobile communication market. In particular, a large capacity of transmission data and a high speed of data transmission are progressing. Therefore, finding a way to efficiently use limited frequencies is becoming an urgent task. In order to solve the above problem, a new transmission technique using multiple antennas is required. For example, a multiple-input multiple-output (MIMO) system using multiple antennas is used.
상기 다중 입력 다중 출력 시스템은 추가적인 주파수나 송신전력을 사용하지 않고, 채널용량을 증대시키고 차세대 이동통신 시스템의 요구사항인 고속 데이터 전송과 잘 부합되는 장점이 있다.The multiple input multiple output system does not use additional frequency or transmission power but has an advantage of increasing channel capacity and matching with high-speed data transmission, which is a requirement of a next generation mobile communication system.
상기 다중 입력 다중 출력 시스템은 크게 송수신 안테나 쌍(Pair) 개수의 곱에 해당하는 다이버시티(Diversity) 이득을 얻어 전송 신뢰도를 향상시키는 공간 다이버시티(Spatial Diversity) 방식, 동시에 다수의 신호열을 전송하여 전송률을 높이는 공간 다중화 방식, 공간 다이버시티와 공간 다중화를 결합한 방식으로 나누어진다. The multiple input multiple output system is a spatial diversity scheme that improves transmission reliability by obtaining a diversity gain corresponding to a product of the number of pairs of transmission and reception antennas, A spatial multiplexing scheme that increases spatial diversity, and a spatial multiplexing scheme that combines spatial diversity and spatial multiplexing.
상기 공간 다중화 방식을 사용하는 경우, 송신단은 다수의 송신 안테나들 각각을 통해 서로 다른 정보를 동시에 전송하기 때문에, 고속 데이터 전송을 할 수 있다. 이때, 다수의 송신 안테나들을 이용하여 서로 다른 신호들을 동시에 전송하기 때문에, 수신단의 각 수신 안테나에는 모든 송신신호가 합해진 신호가 수신된다. 따라서, 상기 수신단은 각 안테나별로 다중화된 신호를 분리하는 작업을 수행해야 한다. 공간 다중화 방식을 사용하는 시스템의 수신단에서 각 안테나별 신호를 검출하는 기법의 예로 ML 기법은 송신가능한 신호벡터들을 모두 고려하는 기법으로, 수신신호와 최소 자승 유클리디안(Euclidean) 거리를 가지는 신호벡터를 선택하는 기법이다. 상기 ML 기법은 최적의 방식으로써, 다른 방식들에 대한 성능 비교의 기준이 되지만, 송신 안테나 수와 변조 차수가 높아짐에 따라 연산 복잡도가 지수적으로 증가하므로, 실제 시스템에 적용하기가 어려운 문제점이 있다. In the case of using the spatial multiplexing scheme, a transmitter transmits different information simultaneously through each of a plurality of transmit antennas, thereby enabling high-speed data transmission. At this time, since different signals are simultaneously transmitted using a plurality of transmission antennas, a signal obtained by summing all transmission signals is received at each reception antenna of the reception terminal. Therefore, the receiver must perform a task of separating multiplexed signals for each antenna. An example of a technique for detecting a signal for each antenna at a receiving end of a system using a spatial multiplexing scheme is a technique for considering all transmittable signal vectors, and a signal vector having a minimum squared Euclidean distance . Although the ML scheme is an optimal scheme and is a standard for performance comparison with other schemes, there is a problem that it is difficult to apply to an actual system because the computational complexity exponentially increases as the number of transmission antennas and the modulation order increase .
상기 공간 다중화 방식의 수신기에서는 채널 복호기(Decoder)로 부호화된 비 트의 경판정(Hard Decision) 값을 전달하는 대신 연판정(Soft Decision) 값을 전달하여 복호(Decoding)하는 것이 성능면에서 우수하다고 알려져 있다. 여기서, 상기 복호기의 입력 연판정 값은 채널 상으로 전송된 변조 심벌의 추정값으로, 로그 우도율(log Likelihood Ratio, 이하 'LLR'이라 칭함) 값을 사용한다. 따라서, 상기 공간 다중화 방식의 수신기는 낮은 복잡도의 수신 알고리즘은 물론 해당 수신 알고리즘으로부터 최적의 LLR을 산출하는 알고리즘이 필요하다. In the receiver of the spatial multiplexing scheme, it is superior in terms of performance to transmit a soft decision value instead of conveying a hard decision value of a bit encoded by a channel decoder to decode the soft decision value It is known. Here, the input soft decision value of the decoder uses a log likelihood ratio (LLR) value as an estimated value of a modulation symbol transmitted on a channel. Therefore, the receiver of the spatial multiplexing scheme needs an algorithm for calculating an optimal LLR from a reception algorithm of low complexity as well as a reception algorithm of low complexity.
일반적으로, 선형 신호검출 기법인 상기 ZF 기법, 상기 MMSE 기법과 비선형 신호검출 기법인 상기 OSIC 기법의 경우, LLR을 산출하기 위하여 자승 유클리디안 거리를 산출하는 연산이 필요하다. Generally, in the case of the ZF technique, which is a linear signal detection technique, the MMSE technique, and the OSIC technique, which is a non-linear signal detection technique, an operation of calculating a squared Euclidean distance is required to calculate the LLR.
하지만 상기 MML 기법은 유클리디안 계산을 통해 ML 해를 찾을 수 있으나, 각 비트의 LLR을 계산하는 방식을 고려하지 않고 있다는 문제점이 있다.However, the MML technique can find the ML solution by Euclidian calculation, but it does not consider the method of calculating the LLR of each bit.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중 입력 다중 출력 시스템에서 ML 검출 연산량을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for reducing the amount of ML detection computation in a multiple input multiple output system.
본 발명의 다른 목적은 다중 입력 다중 출력 시스템에서 ML 검출 연산량을 줄이기 위한 후보 벡터 집합의 영역을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for reducing the area of a candidate vector set for reducing the amount of ML detection computation in a multiple input multiple output system.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 입력 다중 출력 시스템에서 ML 검출을 위한 후보 벡터 집합을 생성하는 ML 검출부는 ML 검출을 위한 후보 벡터 집합인 제 1 후보 벡터 집합(|SRLM-H,1|)을 생성하고, 상기 생성한 제 1 후보 벡터 집합의 벡터들에 대한 후보 벡터인 제 2 후보 벡터 집합(|SRLM-H,2|)을 생성하는 후보 심벌 생성부와, 상기 제 1 후보 벡터와 상기 제 2 후보 벡터를 비교하여 ML 해를 포함하는 소수의 벡터인 후보 집합인 최종 후보 벡터를 생성한 후 유클리디언 거리를 계산하여 ML 해를 검출하는 유클리디안 계산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention, an ML detector for generating a candidate vector set for ML detection in a multiple input multiple output system includes a first candidate vector set (| A candidate symbol generator for generating a second candidate vector set (| SRLM-H, 2 |), which is a candidate vector for the vectors of the first set of candidate vectors, The Euclidean calculator detects the ML solution by calculating the Euclidean distance after generating the final candidate vector, which is a candidate set that is a prime set including the ML solution by comparing the first candidate vector and the second candidate vector. .
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 입력 다중 출력 시스템에서 ML 검출을 위한 LLR을 계산하는 ML 검출부는 ML 해 검출을 위한 제 1 후보 벡터 집합과 제 2 후보 벡터 집합을 생성하는 후보 심벌 생성부와, 임의의 성상점 x1의 유클리디안 거리를 최소로 하는 값 x2과 상기 x2에 대해 유클리디안 거리가 최소로 되는 x1을 계산하여 상기 유클리디안 거리 계산 횟수를 확인한 후, 상기 제 1 후보 벡터 집합 및 상기 제 2 후보 벡터 집합에 대해 유클리디안 거리를 계산하는 유클리디언 계산기와, 상기 계산한 유클리디언 거리에 따른 LLR을 계산하는 LLR 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, an ML detector for calculating an LLR for ML detection in a multiple input multiple output system generates a first candidate vector set and a second candidate vector set for ML solution detection, A value x2 minimizing the euclidean distance of an arbitrary property store x1 and x1 minimizing the euclidean distance with respect to x2 are calculated to determine the number of times the euclidean distance is calculated An Euclidian calculator for calculating an Euclidean distance for the first candidate vector set and the second candidate vector set, and an LLR calculating unit for calculating an LLR according to the calculated Euclidean distance. do.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중 입력 다중 출력 시스템에서 ML 검출을 위한 후보 벡터 집합을 생성하는 방법은 ML 검출을 위한 후보 벡터 집합인 제 1 후보 벡터 집합(|SRLM-H,1|)을 생성하는 과정과, 상기 생성한 제 1 후보 벡터 집합의 벡터들에 대한 후보 벡터인 제 2 후보 벡터 집합(|SRLM-H,2|)을 생성하는 과정과, 상기 제 1 후보 벡터와 상기 제 2 후보 벡터를 비교하여 ML 해를 포함하는 소수의 벡터인 후보 집합인 최종 후보 벡터를 생성한 후 유클리디언 거리를 계산하여 ML 해를 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of generating a candidate vector set for ML detection in a multiple-input multiple-output (MIMO) system, the method comprising: generating a first candidate vector set Generating a second candidate vector set (| SRLM-H, 2 |), which is a candidate vector for the generated vectors of the first candidate vector set; 1 candidate vector and the second candidate vector to generate a final candidate vector which is a candidate set that is a prime set including a ML solution and then calculate an Euclidean distance to detect the ML solution. do.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 다중 입력 다중 출력 시스템에서 ML 검출을 위한 LLR을 계산하는 방법은 임의의 성상점 x1의 유클리디안 거리를 최소로 하는 값 x2를 계산하는 과정과, 상기 계산한 x2을 임의의 성상점으로 가정했을 때, 유클리디안 거리가 최소로 되는 x1을 계산하여 상기 유클리디안 거리 계산 횟수를 확인하는 과정과, ML 해 검출을 위한 제 1 후보 벡터 집합과 제 2 후보 벡터 집합을 생성하여 상기 제 1 후보 벡터 집합에 대해 모든 성상점의 원소인 |Ω| 개 벡터에 해당하는 유클리디안 거리를 계산하는 과정과, 상기 제 2 후보 벡터 집합에 대해 모든 성상점의 원소에서 경판정 ML 검출에 필요한 최종 후보 집합을 제외한 벡터에 해당하는 유클리디안 거리를 계산하는 과정과, 상기 계산한 유클리디언 거리에 따른 LLR을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for calculating an LLR for ML detection in a multiple input multiple output system, comprising: calculating a value x2 that minimizes the Euclidean distance of an arbitrary property store x1; Calculating x1 at which the Euclidean distance is minimized when the computed x2 is assumed to be an arbitrary property point and checking the Euclidean distance calculation count; A candidate vector set and a second candidate vector set are generated so that the elements of all the store points for the first candidate vector set | Calculating the Euclidean distance corresponding to the vector excluding the final candidate set necessary for the hard decision ML detection in all the elements of the sex store for the second candidate vector set; And calculating an LLR according to the calculated Euclidean distance.
상술한 바와 같이 본 발명은 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에서 기존의 MML보다 적은 횟수의 ML metric을 수행하기 위하여 ML 검출 연산량을 줄이기 위한 후보 벡터 집합의 탐색 공간을 줄임으로써, 최적의 성능을 달성하는 기존 LLR 기법에 비해 역시 작은 탐색공간으로부터 최적의 LLR 값을 연산할 수 있다.As described above, the present invention reduces the searching space of the candidate vector set to reduce the ML detection amount in order to perform the ML metric less than the existing MML in the multiple-input multiple-output (MIM) system, Compared to existing LLR techniques that achieve optimal performance, we can also calculate the optimal LLR values from a small search space.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in 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 설명에서는 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에서 기존의 MML보다 적은 횟수의 ML metric을 수행하기 위한 후보 벡터를 생성하기 위한 장치 및 방법에 관하여 설명할 것이다.In the following description, an apparatus and method for generating candidate vectors for performing ML metrics less than the existing MML in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) system will be described.
이하 설명에서 본 발명에 따른 경판정 검출기의 ML 검출 기법을 RML-H(Reciprocal ML - Hard decision)라고 정의하고, 연판정 검출기의 ML 검출기법을 RML-S(Reciprocal ML - Soft decision)이라고 정의한다.In the following description, the ML detection technique of the hard decision detector according to the present invention is defined as RML-H (Reciprocal ML - Hard decision), and the ML detection technique of the soft decision detector is defined as Reciprocal ML - Soft decision .
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 경판정 검출기의 ML 검출부를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing an ML detector of a hard decision detector according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 도 1을 참조하면, 상기 ML 검출부는 후보 심벌 생성부와 유클리디안 계산기를 포함하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 1, the ML detector may include a candidate symbol generator and an Euclidean calculator.
상기 ML 검출부의 후보 심벌 생성부는 ML 해가 포함된 후보 심벌의 집함을 생성한다.The candidate symbol generator of the ML detector generates a collection of candidate symbols including the ML solution.
여기에서, 상기 후보 심벌 생성부는 먼저 일반적인 수정된 ML 검출 기법에서 사용하는 방식으로 ML 검출을 위한 후보 벡터 집합인 제 1 후보 벡터 집합(|SRLM-H,1|)을 생성한 후, 상기 생성한 제 1 후보 벡터 집합의 벡터들에 대한 후보 벡터인 제 2 후보 벡터 집합(|SRLM-H,2|)을 생성한다.Here, the candidate symbol generator first generates a first candidate vector set (| SRLM-H, 1 |), which is a candidate vector set for ML detection, in a manner used in a general modified ML detection technique, (| SRLM-H, 2 |), which is a candidate vector for the vectors of the first candidate vector set.
즉, 상기 제 2 후보 벡터 집합은 상기 제 1 후보 벡터 집합에 대한 또 다른 후보 벡터 집합이 되는 것이다.That is, the second candidate vector set becomes another candidate vector set for the first candidate vector set.
이후, 상기 후보 심벌 생성부는 상기 제 1 후보 벡터 집합과 상기 303단계에서 생성한 제 2 후보 벡터를 비교하는 과정을 통해 ML 해를 포함하는 소수의 벡터인 후보 집합인 최종 후보 벡터를 생성한다. Then, the candidate symbol generator generates a final candidate vector, which is a candidate set, which is a prime number vector including the ML solution, by comparing the first candidate vector set and the second candidate vector generated in
상기 유클리디언 계산기는 상기 후보 심벌 생성부에 의해 생성된 최종 후보 벡터의 유클리디언 거리를 계산하는 ML metric을 수행하여 ML 값을 검출한다.The Euclidean calculator detects an ML value by performing an ML metric for calculating an Euclidean distance of the final candidate vector generated by the candidate symbol generator.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 연판정 검출기의 ML 검출부를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing an ML detection unit of a soft decision detector according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 도 2를 참조하면, 상기 ML 검출부는 후보 심벌 생성부, 유클리디언 계산기 및 LLR 계산부를 포함하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 2, the ML detector may include a candidate symbol generator, an Euclidian calculator, and an LLR calculator.
상기 ML 검출부의 후보 심벌 생성부는 임의의 성상점의 유클리디안 거리를 최소로 하는 값 다시 말해서, x1을 임의의 성상점으로 가정했을 때, 유클리디안 거리가 최소로 되는 x2와 x2을 임의의 성상점으로 가정했을 때, 유클리디안 거리가 최소로 되는 x1을 계산한다.The candidate symbol generator of the ML detector is a value that minimizes the Euclidean distance of an arbitrary property store. In other words, when x1 is an arbitrary property store, x2 and x2, which minimize the Euclidean distance, Calculate x1, which is the minimum euclidean distance, assuming a sex store.
이후, 상기 후보 심벌 생성기는 제 1 후보 벡터 집합과 제 2 후보 벡터 집합을 생성하여 상기 유클리디언 계산기로 제공한다.Then, the candidate symbol generator generates a first candidate vector set and a second candidate vector set and provides the first candidate vector set and the second candidate vector set to the Euclidean calculator.
상기 유클리디언 계산기는 상기 후보 심벌 생성부로부터 제공받은 후보 심벌에 대한 유클리디언 계산 즉, ML metric 과정을 수행한다.The euclidean calculator performs an Euclidian calculation on the candidate symbol received from the candidate symbol generator, that is, an ML metric process.
여기에서, 상기 유클리디언 계산기는 상기 제 1 후보 벡터 집합에 대한 ML metric을 상기 제 1 후보 벡터 집합의 횟 수만큼 ML metric을 수행하고, 상기 제 2 후보 벡터 집합에 대해서는 상기 제 2 후보 벡터 집합에서 경판정 검출 기법의 후보 벡터를 차감한 횟수만큼 ML metric을 수행할 수 있다.Here, the Euclidean calculator may perform an ML metric for the first candidate vector set by the number of times of the first candidate vector set, and for the second candidate vector set, The ML metric can be performed the number of times that the candidate vector of the hard decision detection technique is subtracted.
상기 LLR 계산부는 상기 유클리디언 계산기에 의해 수행된 ML metric에 따라 LLR을 계산한다.The LLR calculator calculates the LLR according to the ML metric performed by the Euclidean calculator.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 경판정 검출기의 ML 검출 과정을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an ML detection process of a hard decision detector according to an embodiment of the present invention.
상기 도 3 설명에 앞서 상기 경판정 검출기에서 ML 검출을 위하여 송신 벡터에 대해 다음과 같이 정의한다.Prior to the description of FIG. 3, the transmission vector is defined as follows for ML detection in the hard decision detector.
임의의 2차원 복소 벡터(ML 탐색을 위한 집합에 포함된 벡터)가 하기 <수학식 1>을 만족할 경우, 벡터 다음 수식을 만족하면 벡터는 상호 관계(reciprocal)가 존재한다.If an arbitrary two-dimensional complex vector (vector included in the set for ML search) satisfies Equation (1), the vector has a reciprocal if the following equation is satisfied.
여기에서, Q()는 슬라이싱 함수를 나타내고, H는 채널 이득 행렬, y는 수신신호 벡터를 나타낸다.Here, Q () denotes a slicing function, H denotes a channel gain matrix, and y denotes a received signal vector.
상기와 같은 정의된 <수학식 1>과 일반적인 수정된 ML 검출식을 이용하여 하기 <수학식 2>와 같이 ML해의 상관 관계를 정의한다.The correlation of the ML solution is defined as Equation (2) using Equation (1) defined above and a general modified ML detection equation.
여기에서, Q()는 슬라이싱 함수를 나타내고, H는 채널 이득 행렬, y는 수신신호 벡터를 나타낸다.Here, Q () denotes a slicing function, H denotes a channel gain matrix, and y denotes a received signal vector.
이때, 상기 <수학식 2>는 상기 수정된 ML 검출식을 이용하여 증명할 수 있다.In this case, Equation (2) can be verified by using the modified ML detection formula.
상기 도 3을 참조하면, 상기 경판정 검출기는 먼저 301단계에서 ML 검출을 위한 제 1 후보 벡터 집합(|SRLM-H,1|)을 생성한다. 여기에서, 상기 제 1 후보 벡터 집합은 일반적인 수정된 ML 검출 기법에서 사용하는 ML 검출을 위한 후보 벡터 집합을 생성하는 방법과 동일하다. 즉, 상기 경판정 검출기는 하기 <수학식 3>을 이용하여 상기 제 1 후보 벡터 집합을 생성할 수 있으며 도 5와 같다.Referring to FIG. 3, the hard decision detector first generates a first set of candidate vectors (| S RLM-H, 1 |) for ML detection in
여기에서, , 이고 이다. From here, , ego to be.
이후, 상기 경판정 검출기는 303단계로 진행하여 상기 301단계에서 생성한 제 1 후보 벡터 집합의 벡터들에 대한 후보 벡터인 제 2 후보 벡터 집합(|SRLM-H,2|)을 생성한다.Then, the hard decision detector proceeds to
여기에서, 상기 제 2 후보 벡터 집합은 송신 벡터들에 대한 상호 관계(reciprocity)에 따라 MML의 후보 벡터 집합의 원소 벡터들 중 ML해를 포함한 소수의 벡터만 상호 관계가 성립한다는 특성을 이용한 ML 탐색 공간을 나타낸다.Here, the second candidate vector set may include ML search using characteristics of only a few vectors including the ML solution among the element vectors of the MML candidate vector set according to the reciprocity of the transmission vectors Represents space.
즉, 상기 제 2 후보 벡터 집합은 상기 제 1 후보 벡터 집합에 대한 또 다른 후보 벡터 집합이 되는 것으로, 상기 경판정 검출기는 하기 <수학식 4>를 이용하여 도 6과 같은 상기 제 2 후보 벡터 집합을 생성한다. 이때, 상기 제 2 후보 벡터 집합은 11(|SRLM-H,2|=11)이 된다.That is, the second candidate vector set is another candidate vector set for the first candidate vector set, and the hard decision detector uses the second candidate vector set < RTI ID = 0.0 > . At this time, the second candidate vector set is 11 (| S RLM-H, 2 | = 11).
여기에서, , 이고 이다. 여기에서, 상기 성상점 Ω'는 상기 제 1 후보 벡터 집합 생성 과정에서 얻을 수 있다.From here, , ego to be. Here, the property point? 'May be obtained in the first candidate vector set generation process.
이후, 상기 경판정 검출기는 305단계로 진행하여 상기 301단계에서 생성한 제 1 후보 벡터 집합과 상기 303단계에서 생성한 제 2 후보 벡터를 비교하는 과정을 수행한다. 여기에서, 상기 과정은 ML 해를 포함하는 소수의 벡터인 후보 벡터를 확인하기 위하여 ML 해가 포함된 탐색 공간을 줄이기 위한 과정을 말한다.Thereafter, the hard decision detector proceeds to step 305 and compares the first candidate vector set generated in
이후, 상기 경판정 검출기는 307단계로 진행하여 상기 305단계의 비교 결과에 따른 최종 후보 벡터를 생성한다. 여기에서, 상기 최종 후보 벡터는 ML 해를 포함하는 후보 벡터로 하기 <수학식 5>를 이용하여 도 4와 같이 생성할 수 있다. Then, the hard decision detector proceeds to step 307 to generate a final candidate vector according to the comparison result of
여기에서, 상기 |SRLM-H|는 최종 후보 벡터를 나타내고, |SRLM-H,1|은 제 1 후보 집합, |SRLM-H,2|는 제 2 후보 집합을 나타낸다. 즉, 상기 최종 후보 벡터는 상기 제 1 후보 벡터 집합과 제 2 후보 벡터 집합의 교집합으로 나타낼 수 있으며 상기 도 4에서는 상기 최종 후보 벡터가 3(|SRLM-H|=3)임을 도시하고 있다.Here, | S RLM-H | represents a final candidate vector, | S RLM-H, 1 | represents a first candidate set, | S RLM-H, 2 | represents a second candidate set. That is, the final candidate vector can be represented by an intersection of the first candidate vector set and the second candidate vector set, and in FIG. 4, the final candidate vector is 3 (| S RLM-H | = 3).
이후, 상기 경판정 검출기는 309단계로 진행하여 상기 307단계에서 생성한 최종 후보 벡터 집합의 유클리디안 거리를 계산하는 ML metric 과정을 수행한 후, 본 알고리즘을 종료한다.In
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 연판정 검출기의 ML 검출 과정을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an ML detection process of a soft decision detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 4를 참조하면, 상기 연판정 검출기는 먼저 401단계에서 임의의 성상점의 유클리디안 거리를 최소로 하는 값 다시 말해서, x1을 임의의 성상점으로 가정했을 때, 유클리디안 거리가 최소로 되는 x2를 하기 <수학식 6>을 이용하여 계산한다. 여기에서, 하기 <수학식 6>의 성립은 본 발명에 대한 설명 뒤에서 증명하도록 한다.Referring to FIG. 4, the soft decision detector first determines a value that minimizes the Euclidean distance of any property in
여기에서, 상기 x는 송신 심벌, 상기 y는 수신신호 벡터, 상기 h는 채널 이득을 나타내며 상기 x1은 성상점의 후보 집합에 포함(x1∈Ω)된다.Here, x denotes a transmitted symbol, y denotes a received signal vector, h denotes a channel gain, and x 1 is included in a candidate set of the property store (x 1 ∈Ω).
이후, 상기 연판정 검출기는 403단계로 진행하여 x2을 임의의 성상점으로 가정했을 때, 유클리디안 거리가 최소로 되는 x1을 하기 <수학식 7>을 이용하여 계산한다.Then, the soft decision detector proceeds to step 403 and calculates x1 at which the Euclidean distance becomes minimum when Equation (2) is assumed to be an arbitrary property, using Equation (7).
여기에서, 상기 x는 송신 심벌, 상기 y는 수신신호 벡터, 상기 h는 채널 이득을 나타내며 상기 x2은 성상점의 후보 집합에 포함(x2∈Ω)된다.Here, x represents a transmitted symbol, y represents a received signal vector, h represents a channel gain, and x 2 is included in a candidate set of the property store (x 2 ∈Ω).
이때, 상기 연판정 검출기는 상기 <수학식 6> 및 상기 <수학식 7>로부터 유 클리디안 거리 계산이 필요한 벡터를 확인할 수 있다. 즉, 상기 연판정 검출기는At this time, the soft decision detector can identify the vector requiring Euclidean distance calculation from Equation (6) and Equation (7). That is, the soft decision detector
상기 <수학식 6>과 x1이 ML 탐색을 위한 집합에 포함된다는 가정을 이용하여 하기 <수학식 8>과 같이 정리하고 상기 <수학식 7>과 x2가 ML 탐색을 위한 집합에 포함된다는 가정을 이용하여 하기 <수학식 9>와 같이 정리할 수 있다.Using the assumption that Equation (6) and x1 are included in the ML search set, the following Equation (8) is calculated and Equation (7) and x2 are included in the ML search set Can be summarized as Equation (9) below.
여기에서, 상기 <수학식 8>은 을 구하기 위해 |Ω| 개 벡터에 해당하는 ML metric 즉, 유클리디안 거리 계산이 필요하다는 것을 의미하며 상기 <수학식 9>는 는 상기 <수학식 9>의 원소인 |Ω| 개 벡터에 해당하는 ML metric 즉, 유클리디안 거리 계산이 필요한다는 것을 의미한다.Here, Equation (8) To obtain | Ω | Means that an ML metric corresponding to a dog vector, that is, Euclidean distance calculation is required, and Equation (9) ≪ / RTI >< RTI ID = 0.0 > It means that ML metric corresponding to the dog vector, that is, Euclidean distance calculation is necessary.
이후, 상기 연판정 검출기는 405단계로 진행하여 제 1 후보 벡터 집합을 생성한 후, 407단계로 진행하여 상기 405단게에서 생성한 후보 벡터 집합에 대한 LLR을 계산하도록 처리한다.In
여기에서, 상기 연판정 검출기는 ML 검출을 위한 제 1 후보 벡터 집합을 생성하는데 이때 상기 제 1 후보 벡터 집합은 일반적인 수정된 ML 검출 기법에서 사용하는 ML 검출을 위한 후보 벡터 집합을 생성하는 방법과 동일하게 수행할 수 있다. 즉, 상기 경판정 검출기는 하기 <수학식 10>을 이용하여 상기 제 1 후보 벡터 집합을 생성한다.Here, the soft decision detector generates a first candidate vector set for ML detection, where the first candidate vector set is the same as the method for generating a candidate vector set for ML detection used in a general modified ML detection method . That is, the hard decision detector generates the first candidate vector set using Equation (10) below.
여기에서, , 이고 이다. From here, , ego to be.
또한, 상기 연판정 검출기는 하기 <수학식 11>을 이용하여 상기 후보 벡터에 대한 LLR을 계산할 수 있다.Also, the soft decision detector may calculate an LLR for the candidate vector using Equation (11) below.
이때, 상기 연판정 검출기는 성상점의 후보 집합(Ω)에 해당하는 ML metric을 수행한다.At this time, the soft decision detector performs an ML metric corresponding to the candidate set (Ω) of the property points.
이후, 상기 연판정 검출기는 409단계로 진행하여 제 2 후보 벡터 집합을 생 성한 후, 411단계로 진행하여 상기 생성한 후보 벡터 집합에 대한 LLR을 계산하도록 처리한다.The soft decision detector proceeds to step 409 to generate a second candidate vector set, and then proceeds to step 411 to calculate the LLR for the generated candidate vector set.
여기에서, 상기 연판정 검출기는 하기 <수학식 12>를 이용하여 상기 제 2 후보 벡터 집합을 생성하며, 하기 <수학식 13>을 이용하여 상기 생성한 후보 벡터에 대한 LLR을 계산하도록 처리할 수 있다.Here, the soft decision detector generates the second candidate vector set using Equation (12), and calculates the LLR for the generated candidate vector using Equation (13) have.
여기에서, , 이고 이다. 여기에서, 상기 성상점 Ω'는 상기 제 1 후보 벡터 집합 생성 과정에서 얻을 수 있다.From here, , ego to be. Here, the property point? 'May be obtained in the first candidate vector set generation process.
이때, 상기 연판정 검출기는 제 1 후보 벡터 집합과 제 2 후보 벡터 집합의 교집합에 해당하는 후보 벡터 집합에 대한 ML metric을 이미 수행하였기 때문에 성상점의 후보 집합(Ω)에서 경판정 ML 검출에 필요한 최종 후보 집합을 제외한 만큼 ML metric을 수행한다.In this case, since the soft decision detector has already performed the ML metric for the candidate vector set corresponding to the intersection of the first candidate vector set and the second candidate vector set, the soft decision detector The ML metric is performed as long as the candidate set is excluded.
이후, 상기 연판정 검출기는 본 알고리즘을 종료한다.Thereafter, the soft decision detector ends the algorithm.
본 발명을 적용한 ML 검출기의 ML 검출 성능은 다음과 같다.The ML detection performance of the ML detector adopting the present invention is as follows.
먼저, 상기 ML 검출기가 동작하는 환경은 하기 <표 1>과 같고 SNR에 따른 이 도 7에 도시되었다고 가정한다.First, the environment in which the ML detector operates is shown in Table 1 below. Is shown in Fig.
상기 도 10을 참조하면, SNR이 증가함에 따라 이 증가하고 약 15dB 이상이면 특정 값으로 수렴함을 관찰할 수 있다. 성상점 집합의 크기(|Ω|)가 증가함에 따라 값이 증가하지만, 성상점 집합의 크기를 정규화 했을 때 즉, 는 |Ω| 가의 증가에 따라 감소함을 알수 있다. 도 11에서는 다야항 성상도가 사용될때의 분포를 나타낸 도면이다.Referring to FIG. 10, as the SNR increases And converges to a specific value when it is about 15 dB or more. As the size of the store set (| Ω |) increases However, when the size of a property set is normalized, that is, | Ω | And it decreases with the increase of. In Fig. 11, FIG.
상기와 같은 환경에서 기존의 경판정 MML 방식과 본 발명에서 제안한 MML 방식(RML-H)의 복잡도의 비는 하기 <수학식 15>와 같이 나타낼 수 있다.The ratio of the complexity of the existing hard decision MML scheme to the complexity of the MML scheme (RML-H) proposed in the present invention can be expressed by Equation (15) below.
상기 <수학식 15>에서 |SRML-H|이 log2|Ω|에 비례해서 증가함으로 큰 성상도일 수록 본 발명에 따른 연산 복잡도는 크게 감소하게 된다.As S RML-H | increases in proportion to log 2 | Ω | in Equation (15), the computational complexity according to the present invention decreases drastically as the constellation increases.
또한, 기존의 연판정 검출기의 LLR과 본 발명에 따른 방법(RML-S)의 복잡도는 하기 <수학식 16>과 같이 나타낼 수 있다.Further, the complexity of the LLR of the conventional soft decision detector and the method (RML-S) of the present invention can be expressed as Equation (16).
상기 <수학식 15>와 <수학식 16>을 비교해 보면 |SRML-H|이 효율적이고, RML-S가 비 효율적인 것을 알 수 있다. 하지만 |SRML-H|=1인 경우 본 발명에서 제안한 RML-S의 효율성은 |Ω|이 커질 수록 증가하는 것을 상기 <수학식 16>을 통해 알 수 있다.Comparing Equations (15) and (16), it can be seen that | S RML-H | is efficient and RML-S is inefficient. However, in the case of | S RML-H | = 1, the efficiency of the RML-S proposed by the present invention increases as | Ω | increases, as shown in Equation (16).
상기와 같은 본 발명에 따른 ML 검출기와 기존의 경판정 검출기의 ML 검출에 따른 연산 량과 비교하면 다음과 같다.The comparison between the ML detector according to the present invention and the ML detector according to the conventional hard decision detector is as follows.
ML 검출 기번의 연산량은 ML 해 검출을 위한 탐색 공간의 크기에 비례하여 증가한다. 한번의 유클리디안 거리를 계산하는 ML metric을 연산하기 위해 nR 차원 벡터의 놈(norm)계산이 필요하다. 한번의 ML metric 계산을 위해 실수 곱셈이 소요되므로 검출 기법들의 연산량을 <표 2와> 같이 비교할 수 있다. 본 발명에서 제안한 RML-H의 연산 복잡도는 |SRML-H|에 의해 결정되고, 상기 표 2의 |SRML-H|은 상기 가정한 환경의 실험 결과에서 얻은 값을 사용하였다.The ML computation volume increases in proportion to the size of the search space for ML solution detection. To compute an ML metric that computes a single euclidean distance, a norm calculation of n R dimensional vectors is required. Since the real multiplication is required for one ML metric calculation, the computational complexity of the detection techniques can be compared as in <Table 2>. Computational complexity of the proposed RML-H in the present invention, | S RML-H | is determined by a, of Table 2 | S RML-H | was used the values obtained from the experimental results of the home environment.
상기 표 2와 같이 기존의 ML 방식의 복잡도는 |Ω|2에 비례하여 증가하고, 기존 MML은 |Ω|에 비례하여 복잡도가 증가한다. 또한 본 발명에 따른 RML-H는 약 log2|Ω|에 비례하여 복잡도가 증가하는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, the complexity of the conventional ML scheme is | Ω | 2 , and the existing MML increases in complexity in proportion to | Ω |. Also, it can be seen that the complexity of RML-H according to the present invention increases in proportion to approximately log 2 |.
또한, 기존의 최적 LLR 발생 기법과 본 발명에 따른 RML-S의 LLR 발생 기법의 연산량을 실수 곱셈 횟수 관점에서 비교하면 하기 <표 3>과 같이 정리할 수 있다.Table 3 compares the operation amount of the LLR generation technique of the RML-S according to the present invention with the conventional optimal LLR generation technique in terms of the number of real number multiplications.
상기 <표 3>에서 보듯이 본 발명에 따른 RML-S의 연산량은 상상점 집함의 크기(|Ω|)가 증가할 수록 연산량 감속가 증가한다.As shown in Table 3, the amount of computation of the RML-S according to the present invention increases as the magnitude of the imaginary point collection (| Q |) increases.
다음은 본 발명에 따른 연판정 검출기에서 임의의 성상점의 유클리디안 거리를 최소로 하는 값 다시 말해서, x1을 임의의 성상점으로 가정했을 때, 유클리디안 거리가 최소로 되는 x2를 구하는 수학식에 대하여 정의하기로 한다. 여기에서, 증명하고자 하는 수학식은 앞서 설명한 바가 있는 <수학식 6> 또는 <수학식 7>이 될수 있다.The following is a value that minimizes the Euclidean distance of an arbitrary castle point in the soft decision detector according to the present invention. In other words, assuming that x1 is an arbitrary castle point, We will define the equation. Here, the equation to be proved may be Equation (6) or Equation (7) as described above.
먼저 상기와 같은 수학식을 증명하기 위하여 하기 <수학식 17>과 같은 단위 벡터를 정의하고, 상기 정의한 단위 벡터로부터 하기 <수학식 18>과 같은 관계를 얻을 수 있다.First, to prove the above equation, a unit vector such as Equation (17) is defined, and the following Equation (18) can be obtained from the defined unit vector.
여기에서, From here,
이다.to be.
상기 <수학식 17>과 <수학식 18>을 이용하여 <수학식 6>의 목적함수를 다음과 같은 <수학식 19>로 변형할 수 있다.The objective function of Equation (6) can be transformed into Equation (19) as follows using Equations (17) and (18).
상기 <수학식 19>의 함수는 단조 증가함수이고, 항 은 x2 와 관계없는 주어진 x1에 대해 상수임을 알 수 있다. 따라서, 를 최소화하면 되고, 이 식은 다시 하기 <수학식 20>과 같이 표현할 수 있으며 상기 <수학식 20>은 슬라이싱 함수에 따라 <수학식 21>과 같은 관계가 성립된다.In Equation 19, The function is a monotone increasing function, Is a constant for a given x 1 independent of x 2 . therefore, , And this equation can be expressed as Equation (20) below, and Equation (20) can be expressed as Equation (21) according to the slicing function.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 경판정 검출기의 ML 검출부를 도시한 블록도,1 is a block diagram showing an ML detector of a hard decision detector according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 연판정 검출기의 ML 검출부를 도시한 블록도,2 is a block diagram showing an ML detection unit of a soft decision detector according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 경판정 검출기의 ML 검출 과정을 도시한 흐름도,FIG. 3 is a flowchart showing an ML detection process of a hard decision detector according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 연판정 검출기의 ML 검출 과정을 도시한 흐름도,FIG. 4 is a flowchart showing an ML detection process of a soft decision detector according to a preferred embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 경판정 검출기의 제 1 후보 벡터를 도시한 도면,FIG. 5 is a diagram illustrating a first candidate vector of a hard decision detector according to a preferred embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 경판정 검출기의 제 2 후보 벡터를 도시한 도면,6 is a diagram illustrating a second candidate vector of a hard decision detector in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 경판정 검출기의 최종 후보 벡터를 도시한 도면,7 is a diagram showing a final candidate vector of a hard decision detector according to a preferred embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 연판정 검출기의 제 1 후보 벡터 집합을 도시한 도면,Figure 8 illustrates a first candidate vector set of soft decision detectors in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 ML 검출기의 모의 실험 결과를 도시한 도면 및,9 is a graph showing simulation results of an ML detector according to a preferred embodiment of the present invention,
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 ML 검출 기법에 따른 후보 벡터의 분포를 도시한 도면,10 is a diagram illustrating a distribution of candidate vectors according to an ML detection technique according to a preferred embodiment of the present invention.
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