KR101729064B1 - Method for detecting symbol based on maximum likelihood and receiver performing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 최대 우도(ML: Maximum Likelihood) 방식을 이용하여 심볼 또는 신호를 검출하는 방법 및 이를 수행하는 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a symbol or a signal using a maximum likelihood (ML) method and a receiver for performing the method.
ML 방법은 무선 통신 시스템, 네트워크, 이미지 및 오디오 등의 신호처리 등의 분야에서 널리 사용되고 있는 심볼 검출 방법이다. 통신 시스템 등을 포함하는 데이터 전송 시스템의 수신기에 수신되는 이산 신호는 일반적으로 로 나타낼 수 있다. 여기서, 는 스퀘어 직교 진폭 변조 성상도(square QAM constellation)에서 선택된 송신 심볼을 의미하고, 는 가우시안 분포를 가지는 채널 계수를 의미하고, 는 가우시안 분포를 가지는 잡음 변수를 의미한다. , , 등은 행렬의 형태로 표현될 수 있다.The ML method is a symbol detection method widely used in fields such as wireless communication systems, networks, signal processing such as image and audio, and the like. Discrete signals received at a receiver of a data transmission system, including a communication system, . here, Denotes a transmission symbol selected from a square quadrature amplitude modulation constellation, Denotes a channel coefficient having a Gaussian distribution, Is a noise parameter with a Gaussian distribution. , , Etc. can be expressed in the form of a matrix.
종래의 ML 검출 방법에서는 모든 square QAM constellation 심볼들에 대해 오차를 의미하는 metric값들을 구하여, metric이 최소가 되는 square QAM constellation 심볼을 ML검출의 해로서 선택하였다. 이 방법을 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In the conventional ML detection method, metric values indicating errors are obtained for all square QAM constellation symbols, and a square QAM constellation symbol with a minimum metric is selected as the ML detection period. This method can be expressed as Equation (1) below.
상기 수학식 1에서 는 M-ary square QAM constellation을 의미하며, 는 수신기에서 추정한 채널 계수를 의미하고, 는 와 의 유클리디안(Euclidean) 거리를 나타내는 metric을 의미한다.In Equation (1) Denotes an M-ary square QAM constellation, Denotes the channel coefficient estimated by the receiver, The Wow Of the Euclidean distance.
한편, M-ary square QAM constellation과 관련하여 종래의 ML 검출 방법을 구현하기 위해서는 M번의 metric계산이 필요하였다. 일반적으로, 한 번의 metric을 구현하기 위해서는 6번의 Real Multiplication(=RM)과 5번의 Real Addition이 필요하다. 따라서 M-ary square QAM constellation과 관련하여 종래의 ML 검출을 구현하기 위해서는 총 6M번의 RM과 5M번의 RA가 필요하였다. 상기 계산에 따른 복잡도 결과에서 알 수 있듯이 종래의 ML 검출의 복잡도는 square QAM constellation의 크기, 심볼의 수와 정비례하여 증가한다. 특히, 이러한 복잡도의 심각성은 특히 직교주파수분할(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템의 경우 더 두드러진다. OFDM 시스템의 부반송파의 개수가 N이라면, 종래의 ML 검출의 복잡도는 6MN RMs와 5MN RAs가 되므로 복잡도가 상당히 증가하는 문제점이 있었다.Meanwhile, regarding the M-ary square QAM constellation, M metric calculation is required to implement the conventional ML detection method. In general, to implement a single metric, six Real Multiplications (= RM) and five Real Additions are required. Therefore, in order to implement the conventional ML detection with respect to the M-ary square QAM constellation, a total of 6M RMs and 5M RAs were required. As can be seen from the complexity result according to the above calculation, the complexity of the conventional ML detection increases in direct proportion to the size of the square QAM constellation and the number of symbols. In particular, the complexity of this complexity is particularly noticeable in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems. If the number of subcarriers in the OFDM system is N, the complexity of conventional ML detection is 6MN RMs and 5MN RAs, which increases the complexity considerably.
본원의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제 10-0965728호에 개시되어 있다. The background technology of the present application is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0965728.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, ML 검출 방법의 연산 복잡도를 낮추면서도 신속하고 기존의 방법과 동일한 검출 성능을 유지할 수 있는 ML 검출 방법 및 그를 이용하는 수신기를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an ML detection method and a receiver using the ML detection method.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. It is to be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법은 (a) 수신기에서 수신된 신호로부터 선정된 M개의 심볼들을 이용하여 추정된 채널 계수에 기초하여 초기 결정 변수를 결정하는 단계, (b) 상기 M개의 심볼을 4개의 (n)-레벨 부분 집합으로 나누는 단계, (c) 상기 4개의 (n)-레벨 부분 집합 중 어느 하나의 부분 집합을 선택하고, (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 이용하여 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하는 단계, (d) 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼 만큼 쉬프트(shift)하는 단계, (e) 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치에 기초하여 상기 (n)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정하는 단계, (h) 레벨의 수(n)를 1씩 증가하면서 (N)-레벨 부분 집합 및 상기 (N)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하고 (N)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (e) 단계를 반복 수행하는 단계, 및 (i) 1-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치부터 (N)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치까지 합한 위치의 심볼을 ML 검출의 해로서 결정하는 단계를 포함하되, 상기 N은 이고, 상기 n은 을 만족할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ML detection method including: (a) determining an initial decision variable based on a channel coefficient estimated using M symbols selected from a signal received at a receiver, Level subset; (b) dividing the M symbols into four (n) -level subsets; (c) selecting a subset of any of the four (n) level subsets of the selected (n) -level subset using the decision variable of the (n-1) -level subset; (d) level subsets of the (n-1) -level subset by a midpoint symbol of the (n-1) -level subset; (e) Determining a decision variable of the (n) -level subset based on level subset, and (h) determining the position of the (N) -level subset and the midpoint symbol of the (N) -level subset by increasing the number of levels (n) by 1 (N) (I) repeating steps (b) through (e) until a (n) -level subset of the center point symbols of the Determining as a solution of the ML detection a symbol of the sum of N and N, , And n is Can be satisfied.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 ML 검출을 수행하는 수신기는 신호를 수신하는 신호 수신부, 상기 수신된 신호로부터 M개의 심볼을 선정하여 채널 계수를 추정하는 채널 추정부, 상기 추정된 채널 계수에 기초하여 초기 결정 변수를 결정하는 결정 변수 생성부, 및 상기 M개의 심볼에 대하여 ML 검출을 수행하는 ML 검출부를 포함하되, 상기 ML 검출부는, 본원의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법의 (b) 단계 내지 (i) 단계를 수행할 수 있다.As a technical means for accomplishing the above technical object, a receiver for performing ML detection according to an embodiment of the present invention includes a signal receiving unit for receiving a signal, a channel estimating unit for selecting M symbols from the received signal, And a ML detector for performing ML detection on the M symbols, wherein the ML detector is configured to detect an M < th > symbol according to an embodiment of the present invention (B) to (i) of the ML detection method according to the present invention.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described task solution is merely exemplary and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments described in the drawings and the detailed description of the invention.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, ML 검출 방법의 연산 복잡도를 낮추면서도 신속하게 기존의 방법과 동일한 검출 성능을 나타내면서 ML 검출 해를 검파할 수 있다. According to any one of the above objects of the present invention, the ML detection solution can be quickly detected while exhibiting the same detection performance as that of the conventional method while reducing the computational complexity of the ML detection method.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 수신기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법의 일 예를 설명하기 위한 복소 평면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법과 종래의 ML 검출 방법의 비트 오류율을 비교한 시뮬레이션 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법과 종래의 ML 검출 방법의 연산 소요 시간을 비교한 그래프이다.1 is a block diagram of an ML detection receiver according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a complex plane for explaining an example of an ML detection method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of an ML detection method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a simulation graph comparing bit error rates of the ML detection method and the conventional ML detection method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph comparing the computation time required for the ML detection method and the conventional ML detection method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.
본원의 ML 검출 방법 및 ML 검출 방법을 수행하는 수신기는 무선 이동 통신 단말 장치, 기지국 장치, 무선 이동 통신 장치(예를 들어, 공유기 등), SLM(Selected Mapping) 방법을 기반으로 OFDM 시스템의 PAPR(Peak-to-Average-Power Ratio)를 낮추는 방법을 사용하는 장치, 심볼의 수를 증가시켜 전송률을 높이고자 하는 다중 입출력(Multiple-input multiple-output) 무선 통신 시스템 등 다양한 시스템 또는 장치에 적용될 수 있다.The receiver for performing the ML detection method and the ML detection method of the present invention can be applied to an OFDM system based on a wireless mobile communication terminal device, a base station device, a wireless mobile communication device (for example, a router), and an SLM (Selected Mapping) A multiple-input multiple-output wireless communication system that increases the number of symbols by increasing the number of symbols, and a system that uses a method of lowering a peak-to-average-power ratio .
본원의 ML 검출 방법에서는 아래의 수학식 2와 같은 덧셈 기호를 사용하는 것으로 가정한다.In the ML detection method of the present application, it is assumed that the addition sign as shown in the following
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 수신기의 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기(100)는 신호 수신부(110), 채널 추정부(120), 결정 변수 생성부(130) 및 ML 검출부(140)를 포함할 수 있다. 또한, ML 검출부(140)는 위상 검출부(142), 중앙점 결정부(144) 및 ML 결정부(146)을 포함할 수 있다. 한편, 도 1에는 도시하지 않았지만, 수신기(100)는 수신 또는 검출된 신호를 송신기에서 적용한 변조 방식에 대응하는 복조 방식으로 복조하는 복조부 또는 송신기에서 적용한 부호화 방식에 대응하는 복호화 방식에 기초하여 복조된 데이터 비트를 복호화하는 복호화부 등을 더 포함할 수 있다.1 is a block diagram of an ML detection receiver according to an embodiment of the present invention. 1, a
신호 수신부(110)는 송신기로부터 송신된 심볼 또는 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 신호 수신부(110)는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.The
채널 추정부(120)는 신호 수신부(110)에서 수신된 심볼들을 이용하여 채널 계수를 추정할 수 있다. 채널 추정부(120)는 수신된 신호로부터 M개의 심볼을 선정하여 채널 계수를 추정할 수 있다. 채널 추정부(120)가 채널 계수를 추정하는 방법은 종래의 것과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다. M은 신호 변조의 성상도가 표현 가능한 가짓수를 의미한다. 이하에서 는 채널 추정부(120)가 추정한 채널 계수를 의미한다.The
결정 변수 생성부(130)는 신호 수신부(110)에서 수신된 신호와 채널 추정부(120)가 추정한 채널 계수에 기초하여 초기 결정 변수를 결정할 수 있다. 또한, 결정 변수 생성부(130)는 초기 결정 변수(또는 이전 레벨 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수)와 QAM 성상도 상의 M개의 심볼들의 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치에 기초하여 각 (n)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 수 있다. 본 명세서에 있어서, M은 4 이상이고, 상기 M개의 심볼들은 스퀘어(square) M진 직교 진폭 변조(M-ary Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 심볼이며, 상기 M개의 심볼들의 평균 심볼 파워는 1일 수 있다.The decision
ML 검출부(140)는 M개의 심볼들을 4개의 (n)-레벨 부분 집합으로 나눌 수 있다. 또한, ML 검출부(140)는 상기 4개의 (n)-레벨 부분 집합 중 어느 하나의 부분 집합을 선택할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, ML 검출부(140)는 4개의 (n)-레벨 부분 집합 중에서, M개의 심볼 중 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 심볼이 속한 부분 집합을 선택할 수 있다. (예를 들어, 1-레벨 부분 집합을 선택할 경우, 초기 결정 변수(0-레벨)와의 거리가 제일 작은 심볼이 속한 부분 집합을 1-레벨 부분 집합으로 선택함) 4개의 (n)-레벨 부분 집합은 각각을 대표하는 심볼(복소평면 상에서 4개의 코너 점들)을 가지며, (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 대표 심볼이 대표하는 부분 집합이 선택될 수 있다.
또한, ML 검출부(140)는 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 이용하여, 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, ML 검출부(140)는 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼들 중 원점과의 거리가 가장 가까운 심볼의 위치와 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 심볼(예를 들어, 1-레벨 부분 집합을 선택할 경우, 초기 결정 변수(0-레벨)와의 거리가 제일 작은 심볼)의 위치를 평균한 위치의 심볼을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼로서 결정할 수 있다.In addition, the
또한, ML 검출부(140)는 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼들을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼이 원점에 위치하도록 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치값 만큼 쉬프트(shift)할 수 있다.The
이렇게, ML 검출부(140)에 의해 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼들이 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼 만큼 쉬프트되면, ML 검출부(140)는 결정 변수 생성부(130)에 의해 생성된 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치에 기초하여 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 수 있다. When the symbols of the (n) -level subset selected by the
ML 검출부(140)가 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치와 (n)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정함에 있어서, (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수의 위상을 알아내는 것이 필요하다. ML 검출부(140)는 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수의 실수부 값과 허수부 값에 기초하여 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수의 위상을 결정할 수 있다(위상 결정부(142)).In the determination of the position of the midpoint symbol of the (n) -level subset and the determination variable of the (n) -level subset, the
ML 검출부(140)는 이러한 과정을 레벨의 수(n)를 1씩 증가하면서 (N)-레벨 부분 집합 및 상기 (N)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하고 (N)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 때까지 반복 수행할 수 있다(중앙점 결정부(144)). 여기서, N은 이고, 상기 n은 를 만족한다.
이와 같이, ML 검출부(140)는 각 레벨의 M개의 심볼을 4개의 다음 레벨 부분 집합으로 나누고, 그 중 하나의 다음 레벨 부분 집합을 선택하고, 선택된 다음 레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하고, 중앙점 심볼의 위치 만큼 쉬프트시키고, 다음 레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정한다.In this manner, the
마지막으로, ML 검출부(140)는 1-레벨(첫 레벨) 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치부터 (N)-레벨(마지막 레벨) 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치까지 합한 위치의 심볼을 ML 검출의 해로서 결정할 수 있다(ML 검출부(146)).Finally, the
아래에서는 본 발명에 따른 ML 검출 방법을 4 QAM과 16 QAM에 대해 각각 설명한 다음, 본 발명에 따른 ML 검출 방법을 일반적 square M-ary QAM으로 일반화하여 설명한다.Hereinafter, the ML detection method according to the present invention will be described for 4 QAM and 16 QAM, respectively, and then the ML detection method according to the present invention will be generalized as general square M-ary QAM.
[본 발명의 기본 조건][Basic conditions of the present invention]
본 발명에 있어서, 채널 추정부(120)가 추정한 채널 계수 는 실제의 가우시안 분포를 가지는 채널 계수 와 거의 같은 것으로 가정한다. 이 경우, 결정 변수 생성부(130)가 생성한 초기 결정 변수 는 와 같이 근사화 할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 는 complex conjugate를 의미하고, 는 amplitude를 의미한다.In the present invention, the
와 가 독립이기 때문에 는 평균이 0인 가우시안 잡음으로 생각할 수 있다. 만약 하나의 집합 을 정의한다면, 평균 심볼 파워가 1인 인 4 QAM constellation 내의 4개의 점들을 와 같이 나타낼 수 있다. Wow Is independent Can be thought of as Gaussian noise with an average of zero. If one set , Four points in a 4 QAM constellation with an average symbol power of 1 As shown in Fig.
일반적으로 평균 심볼 파워가 1인 square M-ary QAM constellation의 4개 코너 점들로 이루어진 집합을 로 나타낼 수 있는데, 이 때, 는 로 주어지는 파워 normalization factor이다.In general, a set of four corner points of a square M-ary QAM constellation with a mean symbol power of 1 . At this time, The Is the power normalization factor given by.
또한, square M-ary QAM constellation의 크기를 으로 표시할 수 있는데, 이 때, N은 로 주어지는 양의 정수이다.Also, the size of the square M-ary QAM constellation , Where N is the number of Is a positive integer.
[4 QAM constellation의 경우][For 4 QAM constellation]
4 QAM constellation의 4개 코너 점들은 복소 평면상의 실수축과 허수축에 대해 대칭으로 놓여져 있기 때문에, 전송 심볼 는 의 위상을 참조하여 하기의 수학식 3과 같이 추정할 수 있다.Since the four corner points of the 4 QAM constellation are symmetrically placed about the real axis and the imaginary axis on the complex plane, The Can be estimated as shown in Equation (3) below.
여기서, 는 z의 페이즈 각(phase angle)을 의미한다.here, Is the phase angle of z.
상기 수학식 3의 방법으로 구한 심볼 추정 방법은 상기 수학식 1에 따른 기존의 ML추정 방법과 같은 결과를 산출한다는 점에서 상기 수학식 3에서의 방법은 최적이라 할 수 있다. The method of Equation (3) can be said to be optimal since the symbol estimation method obtained by the method of Equation (3) calculates the same result as the existing ML estimation method of Equation (1).
본 발명의 일 실시예에 따름 ML 검출 방법에 따르면, 복소 변수 에 대한 함수를 하기의 수학식 4와 같이 정의한다.According to one embodiment of the present invention, according to the ML detection method, Is defined as Equation (4) below. &Quot; (4) "
여기서, 와 는 각각 의 실수부 값 및 허수부 값을 의미한다.here, Wow Respectively The real part value and the imaginary part value.
상기 수학식 4에 따르면, 상기 수학식 3을 통해 얻은 를 하기의 수학식 5와 같이 표시할 수 있다.According to Equation (4), Equation Can be expressed by the following equation (5).
[16 QAM constellation의 경우][For 16 QAM constellation]
16 QAM constellation의 경우, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법의 일 예를 설명하기 위한 복소 평면을 나타내는 도면이다. 도 2에서 (a)는 0-레벨 부분 집합을 나타내고, (b)는 선택되고 쉬프트된 1-레벨 부분 집합을 나타내고, (c)는 선택되고 쉬프트된 2-레벨 부분 집합을 나타낸다. 점선(dotted)으로 표시된 사각형은 다음 레벨의 부분 집합을 나타내고, 실선의 다이아몬드는 현재 레벨의 부분 집합의 코너 점들을 나타내고, 실선의 원은 성상도상의 점들을 나타내고, 검정색 원은 선택된 다음 레벨 부분 집합의 중앙점을 나타내고, 검정색 사각형은 현재 레벨의 부분 집합의 결정 변수를 나타낸다.16 QAM constellation will be described with reference to FIG. 2 is a diagram illustrating a complex plane for explaining an example of an ML detection method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, (a) represents a 0-level subset, (b) represents a selected and shifted 1-level subset, and (c) represents a selected and shifted 2-level subset. A rectangle represented by a dotted line represents a subset of the next level, a solid diamond represents corner points of a subset of the current level, a solid line circle represents points on the constellation, And the black rectangle represents the determination variable of the subset of the current level.
본 명세서에서, 평균 심볼 파워가 1인 16 QAM constellation을 라고 표시하고, 이것을 0-레벨 부분 집합이라고 한다. 또한 결정변수 를 라고 표시하고, 이것을 0-레벨 결정 변수(초기 결정 변수)라고 한다. 초기 결정 변수 는 복수의 심볼 중 상기 초기 결정 변수와의 거리가 가장 작은 ML 검출의 해를 결정하기 위한 기준이 되는 위치일 수 있다. 16 QAM constellation 의 경우, 앞서 본 발명의 기본 조건에서 설명한 와 에 따르면, 와 은 각각 과 2로 주어진다.In this specification, a 16 QAM constellation with an average symbol power of 1 And this is called a 0-level subset. Also, To And this is called a 0-level decision variable (initial decision variable). Initial decision variable May be a position that is a reference for determining a solution of ML detection having a smallest distance from the initial decision variable among a plurality of symbols. In the case of 16 QAM constellation, Wow According to, Wow Respectively And 2, respectively.
의 4개의 코너 점들을 잇는 square의 한 변의 길이는 이다. 의 4개 코너 점들로 이루어진 집합을 와 같이 를 사용해 나타낼 수 있다. The length of one side of the square connecting the four corner points of to be. A set of four corner points of together with .
첫째 단계로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법을 수행하는 수신기(100)는 복소 평면의 실수축과 허수축을 사용하여 M개(예를 들어, 16개)의 심볼을 포함하는 를 아래와 같이 4개의 부분 집합들로 나눌 수 있다. 수신기(100)는 를 4개의 1-레벨(첫 번째 레벨) 부분 집합으로 나눌 수 있다. 여기서, 1-레벨의 부분 집합 이란, 최초의 0-레벨 부분 집합을 처음으로 나눈 4개의 부분 집합을 의미한다. 아래의 16개의 점들은 도 2의 (a)에서 실선의 원으로 표시된 16개의 위치에 대응할 수 있다. 또한, 는 각각 도 2의 (a)에서 1, 2, 3, 4분면에 위치하는 심볼을 나타낸다.As a first step, a
또한, 수신기(100)는 4개의 1-레벨 부분 집합 중 어느 하나의 부분 집합을 선택할 수 있다. 부분 집합 선택을 위해 의 4개 코너 점들, 즉, 의 원소(점, 심볼)들이 각각 를 대표하는 점들이 된다. 수신기(100)는 결정 변수 와의 거리가 제일 작은 의 원소가 대표하는 부분 집합을 선택할 수 있다. (예를 들어, 도 2의 (a)에서 3사분면의 1-레벨 부분 집합) 의 4개 원소들 각각은 그 크기(=absolute value)가 이다. 또한 결정변수 와의 거리가 가장 가까운 의 원소의 위상은 이다. 여기서, 는 상기 수학식 4에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 결정변수 와의 거리가 제일 작은 의 원소는 로 나타낼 수 있다.In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신기(100)는 선택된 1-레벨 부분 집합의 중앙점의 위치를 결정할 수 있다. 선택된 1-레벨 부분 집합의 중앙 위치는 다음 두 점들을 평균함으로써 얻을 수 있다. 첫째 점은 선택된 1-레벨 부분 집합의 점들 중, 원점과의 거리가 가장 가까운 점이며, 이것은 일 수 있다. 둘째 점은 선택된 1-레벨 부분 집합의 대표 점이며, 이는 위에서 설명된 것처럼 일 수 있다. 따라서, 선택된 1-레벨 부분 집합의 중앙 위치는 일 수 있다. 또한, 선택된 1-레벨 부분 집합의 4개의 코너 점들을 잇는 square의 한 변의 길이는 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
선택된 1-레벨 부분 집합의 4개의 코너 점들로 이루어진 집합은 와 같이 집합 를 사용해 나타낼 수 있으며, 일 수 있다.A set of four corner points of a selected one-level subset Such as , ≪ / RTI > Lt; / RTI >
둘째 단계로서, 수신기(100)는 선택된 1-레벨 부분 집합을 선택된 1-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼 의 위치만큼 쉬프트하여, 선택되고 쉬프트된 1-레벨 부분 집합의 중심이 복소 평면의 원점에 놓이도록 한다. (도 2의 (b)) 선택되고 쉬프트 된 1-레벨 부분 집합의 4개 코너 점들은 의 4개 원소들과 같게 된다. 본 명세서에서, 선택되고 쉬프트 된 1-레벨 부분 집합을 이라고 표시한다.As a second step, the
결정변수 역시 만큼 쉬프트 되며, 이를 통해 이라는 새로운 결정변수를 얻는다 (즉, ). 만약 과의 거리(=Euclidean distance)가 가장 작은 의 원소를 이라고 한다면, 와의 거리가 가장 작은 의 원소는 일 수 있다. 이와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 수신기(100)는 상기 초기 결정 변수(이전 레벨 결정 변수)와 상기 1-레벨(현재 레벨) 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치에 기초하여 상기 1-레벨(현재 레벨) 부분 집합의 결정 변수를 결정한다.Decision variable Also To be shifted (That is, ). if (= Euclidean distance) is the smallest Element of If so, The smallest distance from The element of Lt; / RTI > As described above, the
위에서 설명한 첫째 및 둘째 단계들을 과 에 다시 적용한다면, 2-레벨 부분 집합 와 2-레벨 부분 집합의 결정 변수 를 얻을 수 있다. 여기서, 2-레벨이란, 1-레벨 부분 집합을 한번 더 복소 평면 상에서 4개로 나누었음을 의미한다. 본 명세서에서, 선택되고 쉬프트 된 2-레벨 부분 집합을 이라고 표시한다.The first and second steps described above and Lt; RTI ID = 0.0 > 2-level < / RTI & And the decision variable of the 2-level subset Can be obtained. Here, the 2-level means that the 1-level subset is further divided into 4 on the complex plane. In the present specification, a selected and shifted 2-level subset .
을 앞에서 로 유도한 것과 유사하게, 를 얻기 위해 필요한 쉬프트의 크기 를 로 구할 수 있다. 는 선택된 2-레벨 부분 집합의 중앙점의 위치이다. 2-레벨 부분 집합의 결정 변수 는 일 수 있다. 앞에서 의 4개 코너 점들로 이루어진 집합을 로 나타낸 것과 마찬가지로, 의 4개 코너 점들로 이루어지는 집합을 로 나타낼 수 있다. 16 QAM constellation의 경우 N=2 이며, 이 경우, 이 되며, 라고 할 수 있다. 와의 거리가 가장 작은 의 원소는 이므로, 과의 거리가 가장 작은 의 원소는 이고, 마찬가지로 와의 거리가 가장 작은 의 원소는 일 수 있다. 여기서 는 상기 수학식 1에서와 같은 기존의 ML 추정 방법과 같은 결과를 나타낸다. In front of , ≪ / RTI > The size of the shift needed to obtain To . Is the position of the midpoint of the selected two-level subset. The decision variable of a two-level subset The Lt; / RTI > in front A set of four corner points of , ≪ / RTI > A set of four corner points of . In the case of 16 QAM constellation, N = 2, Lt; / RTI & . The smallest distance from The element of Because of, The smallest distance from The element of And similarly The smallest distance from The element of Lt; / RTI > here Represents the same result as the conventional ML estimation method as in Equation (1).
[일반적인 square M-ary QAM constellation의 경우][For a typical square M-ary QAM constellation]
일반적인 square M-ary QAM의 경우, 수신기(100)는 앞에서 설명한 첫째 및 둘째 단계들을 레벨의 수를 1씩 증가하면서 N-레벨 부분 집합의 , N-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치, N-레벨 부분 집합의 결정 변수 이 결정될 때까지 반복 수행할 수 있다.In the case of a general square M-ary QAM, the
마지막 레벨의 부분 집합의 이 오직 한 요소, 즉 0만을 포함하는 집합이기 때문에, 과의 거리가 가장 작은 의 요소는 이다. 또한, 각 레벨의 결정 변수들이 라는 식을 통해 관계되므로, 각 레벨의 결정 변수는 하기의 수학식 6으로 정의될 수 있다. 즉, 현재 (n)-레벨의 결정 변수는 이전 (n-1)-레벨의 결정 변수의 위치에서 현재 (n)-레벨의 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 뺀 위치로 결정되고, 이러한 관계에 따르면, 수학식 6과 같이, 현재 (n)-레벨의 결정 변수의 위치는 초기 결정 변수의 위치에서 현재 (n)-레벨까지의 각 레벨의 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치의 합을 뺀 위치로 결정될 수 있다.The subset of the last level Is a set containing only one element, i.e., 0, The smallest distance from The element of to be. Also, the decision variables of each level , The decision variable of each level can be defined by the following equation (6). &Quot; (6) " That is, the decision variable of the current (n) -level is determined to be a position obtained by subtracting the position of the central point symbol of the subset of the current (n) -level at the position of the decision variable of the previous (n-1) , The position of the decision variable of the current (n) -level is calculated by subtracting the sum of the positions of the central point symbols of the subset of each level from the position of the initial decision variable to the current (n) -level, Position.
또한, 이기 때문에, 와의 거리가 가장 작은 의 원소는 하기의 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.Also, Therefore, The smallest distance from Can be defined as Equation (7) below. &Quot; (7) "
여기서, 은 하기의 수학식 8에 의해 결정될 수 있다.here, Can be determined by the following equation (8).
상기 수학식 8에 따르면 현재 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점의 위치는 이전 레벨인 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수의 위상에 따라 달라질 수 있다. 앞서 본 발명의 기본 조건에서 설명한 와 에 따르면, 4 QAM constellation의 경우 와 은 각각 와 1로 주어진다. 이 경우, 상기 수학식 7 및 수학식 8로부터 를 얻을 수 있으며, 이 결과는 앞서 수학식 5를 통해 얻은 결과와 일치한다.According to Equation (8), the position of the center point of the current (n) -level subset may vary according to the phase of the decision variable of the (n-1) -level subset, which is the previous level. As described in the basic conditions of the present invention Wow According to the 4 QAM constellation case Wow Respectively And 1, respectively. In this case, Equations (7) and (8) And the result is consistent with the result obtained by the above equation (5).
또한, 본 발명에 따른 ML 검출 방법에 의하면, 임을 적용하면, 종래의 수학식 1을 통해 얻을 수 있는 square M-ary QAM 심볼을 수신신호 와 수신기(100)에서 추정한 채널 를 변수로 포함하는 하기의 수학식 9 및 수학식 10과 같은 closed 함수의 형태로서 나타낼 수 있다.Further, according to the ML detection method of the present invention, , A square M-ary QAM symbol, which can be obtained by the
여기서, 이다.here, to be.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 ML 검출 방법은 앞서 도 1을 통해 설명된 ML 검출을 수행하는 수신기(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1을 통해 수신기(100)에 대하여 설명된 내용은 도 3에도 적용된다.3 is a flowchart of an ML detection method according to an embodiment of the present invention. The ML detection method shown in FIG. 3 can be performed by the
단계 S302에서, 수신기(100)는 수신된 신호로부터 M개의 심볼들을 선정하고, 선정된 M개의 심볼들을 이용하여 채널 계수를 추정할 수 있다. 또한, 수신기(100)는 추정된 채널 계수에 기초하여 초기 결정 변수를 결정할 수 있다.In step S302, the
단계 S304에서, 수신기(100)는 수신된 M개의 심볼들로 구성된 0-레벨의 집합을 4개의 (n)-레벨 부분 집합으로 분할할 수 있다. 여기서, n은 1부터 시작하는 자연수이다.In step S304, the
단계 S306에서, 수신기(100)는 (n)-레벨 부분 집합 중 어느 하나의 부분 집합을 선택할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신기(100)는 4개의 (n)-레벨 부분 집합 중에서 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수 와의 거리가 제일 작은 심볼이 속한 부분 집합을 (n)-레벨 부분 집합의 대표 부분 집합으로 선택할 수 있다.In step S306, the
단계 S308에서, 수신기(100)는 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신기(100)는 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼들 중 원점과의 거리가 가장 가까운 심볼의 위치와 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 심볼의 위치를 평균한 위치의 심볼을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼로서 결정할 수 있다.In step S308, the
여기서, (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치는 이전 레벨((n-1)-레벨)의 결정 변수의 위상값에 따라 결정될 수 있으며, 이전 레벨((n-1)-레벨)의 결정 변수의 위상값은 이전 레벨 부분 집합의 결정 변수의 실수부 값과 허수부 값에 기초하여 상기 수학식 4에 의해 결정될 수 있다. 상기 수학식 4에 따르면, 결정 변수의 실수부가 0초과이고 허수부가 O이상인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로, 결정 변수의 실수부가 0이하이고 허수부가 0초과인 경우 결정 변수의 위상을 로, 결정 변수의 실수부가 0미만이고 허수부가 0이하인 경우 결정 변수의 위상을 로, 결정 변수의 실수부가 0이상이고 허수부가 0미만인 경우 결정 변수의 위상을 로 결정할 수 있다.Here, the position of the center point symbol of the (n) -level subset may be determined according to the phase value of the decision variable of the previous level ((n-1) -level) The phase value of the decision variable of the previous level subset may be determined by Equation (4) based on the real part value and the imaginary part value of the decision variable of the previous level subset. According to Equation (4), when the real part of the decision variable is over 0 and the imaginary part is over 0, the phase of the decision variable is , When the real part of the decision variable is 0 or less and the imaginary part is over 0, the phase of the decision variable is If the real part of the decision variable is less than 0 and the imaginary part is less than or equal to 0, , When the real part of the decision variable is 0 or more and the imaginary part is less than 0, the phase of the decision variable is .
단계 S310에서, 수신기(100)는 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼 만큼 쉬프트할 수 있다.In step S310, the
단계 S312에서, 수신기(100)는 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 수 있다. 수신기(100)는 이전 레벨, 즉, (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치에 기초하여 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 수 있다.At step S312, the
단계 S314에서, 수신기(100)는 n이 N미만인지 판단할 수 있다. 이다.In step S314, the
단계 S314의 판단 결과 n이 N미만인 경우, 단계 S316에서, 수신기(100)는 n에 1을 더하고, 상기 단계 S306 내지 단계 S314를 재귀적으로 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법에 따르면, 수신기(100)는 레벨의 수(n)를 1씩 증가하면서 (N)-레벨 부분 집합 및 상기 (N)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하고 (N)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 때까지 상기 단계 S306 내지 단계 S314를 반복하여 수행할 수 있다.If it is determined in step S314 that n is less than N, in step S316, the
단계 S306 내지 단계 S314를 반복 수행하고, 단계 S314의 판단 결과 n이 N미만이 아닌 경우, 즉, 1-레벨 부분 집합 부터 N-레벨 부분 집합까지의 중앙점 심볼의 위치 및 결정 변수의 위치가 결정되었다면, 단계 S318에서, 수신기(100)는 ML 검출의 해를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신기(100)는 1-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치부터 (N)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치까지 합한 위치의 심볼을 ML 검출의 해로서 결정할 수 있다. 이는 앞서 수학식 9 및 수학식 10을 도출하는 과정을 통해 자세히 설명하였다. Steps S306 to S314 are repeated. If it is determined in step S314 that n is not less than N, that is, the position of the central point symbol from the one-level subset to the N- level subset and the position of the determination variable are determined , Then in step S318, the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법에 따르면, ML 검출의 해를 수신신호 와 수신기에서 추정한 채널 를 바탕으로 closed 형태로서 나타낸 결과 식(수학식 9 및 수학식 10) 및 위상값을 도출하는 식(수학식 4)을 통해 결정함으로써, 연산 복잡도를 낮추면서도 신속하게 기존의 방법과 동일한 해를 결정할 수 있다.As described above, according to the ML detection method according to the embodiment of the present invention, And the channel estimated by the receiver (Equation 9 and Equation 10) and a formula for deriving the phase value (Equation 4), which are shown as a closed form on the basis of Equation (4), the same solution as that of the existing method is quickly determined while reducing the computational complexity .
[본 발명의 성능 분석][Performance analysis of the present invention]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법과 종래의 ML 검출 방법의 비트 오류율 BER(=Bit Error Rate)을 비교한 시뮬레이션 그래프이다. 도 4에서 ML로 표시된 것이 종래의 방법이며, PR로 표시된 것이 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법에 따른 것이다. 도 4를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법과 종래의 ML 검출 방법(수학식 1에 따른 방법)의 BER 성능이 동일함을 알 수 있다. 이는 본 발명의 ML 검출 방법이 기존의 ML 검출 방법과 동일한 검출 성능을 가짐에도 불구하고 복잡도를 크게 줄일 수 있는 효율적인 방법임을 의미한다. 본 발명의 ML 검출 방법은 송신 심볼과 가우시안 채널 계수 및 잡음 변수를 포함하는 수신 신호에 대해 ML 검출을 사용하는 모든 시스템에 적용될 수 있으며, 그러한 시스템의 ML 검출 복잡도를 크게 낮출 수 있다. ML 검출의 연산 복잡도를 낮추면서도 동일한 성능을 발휘할 수 있으므로, ML 검출을 사용하는 시스템의 구축 비용을 크게 감소할 수 있다.FIG. 4 is a simulation graph comparing a bit error rate (BER) of a conventional ML detection method with an ML detection method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, the ML is the conventional method, and the PR is based on the ML detection method according to an embodiment of the present invention. As can be seen from FIG. 4, the ML detection method according to an embodiment of the present invention and the conventional ML detection method (method according to Equation 1) have the same BER performance. This means that the ML detection method of the present invention is an efficient method that can greatly reduce the complexity even though it has the same detection performance as the conventional ML detection method. The ML detection method of the present invention can be applied to all systems that use ML detection for a received signal including a transmission symbol, a Gaussian channel coefficient and a noise parameter, and can greatly reduce the ML detection complexity of such a system. The same performance can be exhibited while lowering the computational complexity of ML detection, so that the construction cost of the system using ML detection can be greatly reduced.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ML 검출 방법과 종래의 ML 검출 방법의 연산 소요 시간을 비교한 그래프이다. 도 5는 종래의 ML 검출 방법(수학식 1에 따른 방법)과 본 발명의 ML 검출 방법을 각각 MATLAB으로 구현하여 100000회 반복하였을 때 소요되는 시간을 비교한 것이다. FIG. 5 is a graph comparing the computation time required for the ML detection method and the conventional ML detection method according to an embodiment of the present invention. 5 compares the time required for 100,000 repetitions of the conventional ML detection method (method according to Equation (1)) and the ML detection method of the present invention implemented in MATLAB, respectively.
도 5에서 N=1은 4 QAM constellation을 의미하고, N=2은 16 QAM constellation을 의미하고, N=3은 64 QAM constellation을 의미하고, N=4은 256 QAM constellation을 의미하고, N=5은 1024 QAM constellation을 의미하고, N=6은 4096 QAM constellation을 의미한다. square M-ary QAM의 크기가 커질수록 기존의 ML 검출 방법에 소요되는 시간은 기하급수적으로 (에 비례하여) 증가함에 비해, 본 발명의 ML 검출 방법에 소요되는 시간은 거의 변화가 없거나 선형적으로 완만하게 증가함을 볼 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 ML 검출 방법은 기존의 ML 검출 방법에 비해 더 작은 구현 복잡도를 가지며 연산 속도가 훨씬 빠름을 알 수 있다.In FIG. 5, N = 1 means 4 QAM constellation, N = 2 means 16 QAM constellation, N = 3 means 64 QAM constellation, N = 4 means 256 QAM constellation, Means 1024 QAM constellation, and N = 6 means 4096 QAM constellation. As the size of the M-ary QAM becomes larger, the time required for the conventional ML detection method becomes exponentially ( , It can be seen that the time required for the ML detection method of the present invention is substantially unchanged or linearly increases gradually. As described above, the ML detection method according to the present invention has a smaller implementation complexity and a much higher computation speed than the conventional ML detection method.
ML 검출을 수행하는 수신기에서의 ML 검출 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.The ML detection method in a receiver performing ML detection may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer such as a program module executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer readable medium may include both computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
또한, 전술한 ML 검출 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램의 형태로도 구현될 수 있다.The ML detection method described above can also be implemented in the form of a computer program stored in a recording medium.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
100: 수신기
110: 신호 수신부
120: 채널 추정부
130: 결정 변수 생성부
140: ML 검출부
142: 위상 결정부
144: 중앙점 결정부
146: ML 결정부100: receiver
110:
120: channel estimation unit
130:
140: ML detector
142:
144: center point determining unit
146: ML decision unit
Claims (17)
(a) 수신기에서 수신된 신호로부터 선정된 M개의 심볼들을 이용하여 추정된 채널 계수에 기초하여 초기 결정 변수를 결정하는 단계;
(b) 상기 M개의 심볼을 4개의 (n)-레벨 부분 집합으로 나누는 단계;
(c) 상기 4개의 (n)-레벨 부분 집합 중 어느 하나의 부분 집합을 선택하고, (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 이용하여 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하는 단계;
(d) 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼 만큼 쉬프트(shift)하는 단계;
(e) 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치에 기초하여 상기 (n)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정하는 단계;
(h) 레벨의 수(n)를 1씩 증가하면서 (N)-레벨 부분 집합 및 상기 (N)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하고 (N)-레벨 부분 집합의 결정 변수를 결정할 때까지 상기 (b) 단계 내지 상기 (e) 단계를 반복 수행하는 단계; 및
(i) 1-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치부터 (N)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치까지 합한 위치의 심볼을 ML 검출의 해로서 결정하는 단계,
를 포함하되, 상기 N은 이고, 상기 n은 를 만족하는 것인, ML 검출 방법.In a maximum likelihood (ML) detection method,
(a) determining an initial decision variable based on an estimated channel coefficient using a selected M symbols from a signal received at a receiver;
(b) dividing the M symbols into four (n) -level subsets;
(c) selecting a subset of any of the four (n) -level subset and using the decision variable of the (n-1) Determining a position of a symbol;
(d) shifting the symbol of the selected (n) -level subset by the midpoint symbol of the (n) -level subset;
(e) determining a decision variable of the (n) -level subset based on the decision variable of the (n-1) -level subset and the position of the midpoint symbol of the (n) -level subset;
(N) determining the location of the midpoint symbol of the (N) -level subset and the (N) -level subset by increasing the number of levels (n) Repeating the steps (b) to (e) until the determination is made; And
(i) determining a symbol of a position from the position of the midpoint symbol of the 1-level subset to the position of the midpoint symbol of the (N) -level subset as a solution of ML detection,
, Wherein the N , And n is . ≪ / RTI >
M은 4 이상이고, 상기 M개의 심볼들은 스퀘어(square) M진 직교 진폭 변조(M-ary Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 심볼인 것인, ML 검출 방법.The method according to claim 1,
M is equal to or greater than 4, and the M symbols are square M-ary Quadrature Amplitude Modulation (QAM) symbols.
상기 (c) 단계에서 (n)-레벨 부분 집합 중에서 상기 M개의 심볼 중 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 심볼이 속한 부분 집합을 선택하는 것인, ML 검출 방법.The method according to claim 1,
Level subsets of the (M-1) -level subset among the (M-1) -level subsets in the step (c) Detection method.
상기 (c) 단계에서 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치를 결정하는 것은, 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼들 중 원점과의 거리가 가장 가까운 심볼의 위치와 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 심볼의 위치를 평균한 위치의 심볼을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼로서 결정하는 것인, ML 검출 방법.The method of claim 3,
The determining of the position of the midpoint symbol of the (n) -level subset in step (c) may include determining the position of the symbol closest to the origin among the symbols of the selected (n) level subset of the (n-1) -level subset as a median point symbol of the (n) -level subset, the symbol at a location averaging the location of the smallest distance from the decision variable of the (n-1) -level subset.
상기 (i) 단계에서 결정한 ML 검출의 해는 하기의 수학식 11에 기초하여 결정되고,
[수학식 11]
은 ML 검출의 해이고, 은 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치로서 하기의 수학식 12에 기초하여 결정되고,
[수학식 12]
여기서 이고, 은 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수이고, 는 결정 변수 z의 위상을 결정하는 함수로서 하기의 수학식 13에 따르는 것인, ML 검출 방법.
[수학식 13]
5. The method of claim 4,
The ML detection solution determined in the step (i) is determined based on the following expression (11)
&Quot; (11) "
Is the solution of ML detection, Is determined based on the following equation (12) as the position of the midpoint symbol of the (n) -level subset,
&Quot; (12) "
here ego, Is a (n-1) -level subset of the decision variable, Is a function for determining the phase of the decision variable z according to the following equation (13).
&Quot; (13) "
(n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치인 은 하기의 수학식 14에 기초하여 결정되고,
[수학식 14]
상기 는 상기 수신기에서 수신된 신호(y) 및 상기 추정된 채널 계수 에 기초하여 결정된 상기 초기 결정 변수인 것인, ML 검출 방법.6. The method of claim 5,
(n) - the position of the midpoint symbol of the level subset Is determined based on Equation (14) below,
&Quot; (14) "
remind (Y) received at the receiver and the estimated channel coefficient The initial decision variable being determined based on the initial decision variable.
상기 (i) 단계는 상기 수학식 13에 기초하여 결정 변수의 위상을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 결정 변수의 실수부가 0초과이고 허수부가 O이상인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로, 상기 결정 변수의 실수부가 0이하이고 허수부가 0초과인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로, 상기 결정 변수의 실수부가 0미만이고 허수부가 0이하인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로, 상기 결정 변수의 실수부가 0이상이고 허수부가 0미만인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로 결정하는 것인, ML 검출 방법.6. The method of claim 5,
The step (i) may further comprise the step of determining the phase of the decision variable based on Equation (13)
When the real part of the decision variable is over 0 and the imaginary part is over 0, the phase of the decision variable is , When the real part of the decision variable is 0 or less and the imaginary part is over 0, the phase of the decision variable is , When the real part of the decision variable is less than 0 and the imaginary part is less than or equal to 0, , When the real part of the decision variable is 0 or more and the imaginary part is less than 0, . ≪ / RTI >
상기 M개의 심볼들의 평균 심볼 파워는 1인 것인, ML 검출 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the average symbol power of the M symbols is one.
신호를 수신하는 신호 수신부;
상기 수신된 신호로부터 M개의 심볼을 선정하여 채널 계수를 추정하는 채널 추정부;
상기 추정된 채널 계수에 기초하여 초기 결정 변수를 결정하는 결정 변수 생성부; 및
상기 M개의 심볼에 대하여 ML 검출을 수행하는 ML 검출부,
를 포함하되,
상기 ML 검출부는,
제1항의 (b) 단계 내지 (i) 단계를 수행하고,
N은 이고, n은 를 만족하는 것인, 수신기. A receiver for performing Maximum Likelihood (ML) detection,
A signal receiving unit for receiving a signal;
A channel estimator for estimating a channel coefficient by selecting M symbols from the received signal;
A decision variable generator for determining an initial decision variable based on the estimated channel coefficient; And
An ML detector for performing ML detection on the M symbols,
, ≪ / RTI &
Wherein the ML detection unit comprises:
(B) and (i) of claim 1,
N is And n is ≪ / RTI >
M은 4 이상이고, 상기 M개의 심볼들은 스퀘어(square) M진 직교 진폭 변조(M-ary Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 심볼인 것인, 수신기. 10. The method of claim 9,
M is equal to or greater than 4, and the M symbols are square M-ary Quadrature Amplitude Modulation (QAM) symbols.
(c) 단계에서, 상기 ML 검출부는 (n)-레벨 부분 집합 중에서 상기 M개의 심볼 중 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 심볼이 속한 부분 집합을 선택하는 것인, 수신기.10. The method of claim 9,
In step (c), the ML detector selects a subset to which the symbol having the smallest distance from the decision variable of the (n-1) -level subset among the M symbols among the (n) Receiver.
상기 (c) 단계에서, 상기 ML 검출부는 상기 선택된 (n)-레벨 부분 집합의 심볼들 중 원점과의 거리가 가장 가까운 심볼의 위치와 상기 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수와의 거리가 제일 작은 심볼의 위치를 평균한 위치의 심볼을 상기 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼로서 결정하는 것인, 수신기.12. The method of claim 11,
In the step (c), the ML detector detects the position of a symbol closest to the origin among the symbols of the selected (n) -level subset and the determination variable of the (n-1) And determines a symbol of a position averaging a position of a symbol having the smallest distance as a midpoint symbol of the (n) -level subset.
상기 (i) 단계에서 결정한 ML 검출의 해는 하기의 수학식 15에 기초하여 결정되고,
[수학식 15]
은 ML 검출의 해이고, 은 (n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치로서 하기의 수학식 16에 기초하여 결정되고,
[수학식 16]
여기서 이고, 은 (n-1)-레벨 부분 집합의 결정 변수이고, 는 결정 변수 z의 위상을 결정하는 함수로서 하기의 수학식 17에 따르는 것인, 수신기.
[수학식 17]
13. The method of claim 12,
The ML detection solution determined in the step (i) is determined based on the following expression (15)
&Quot; (15) "
Is the solution of ML detection, Is determined based on the following equation (16) as the position of the midpoint symbol of the (n) -level subset,
&Quot; (16) "
here ego, Is a (n-1) -level subset of the decision variable, Is a function for determining the phase of the decision variable z according to the following equation (17).
&Quot; (17) "
(n)-레벨 부분 집합의 중앙점 심볼의 위치인 은 하기의 수학식 18에 기초하여 결정되고,
[수학식 18]
상기 는 상기 수신기에서 수신된 신호(y) 및 상기 추정된 채널 계수 에 기초하여 결정된 상기 초기 결정 변수인 것인, 수신기.14. The method of claim 13,
(n) - the position of the midpoint symbol of the level subset Is determined based on Equation (18) below,
&Quot; (18) "
remind (Y) received at the receiver and the estimated channel coefficient The initial decision variable being determined based on the initial decision variable.
상기 ML 검출부는 상기 (i) 단계에서 상기 수학식 17에 기초하여 결정 변수의 위상을 결정하고,
상기 ML 검출부는 상기 결정 변수의 실수부 및 허수부가 O이상인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로, 상기 결정 변수의 실수부가 0미만이고 허수부가 0이상인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로, 상기 결정 변수의 실수부 및 허수부가 0미만인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로, 상기 결정 변수의 실수부가 0이상이고 허수부가 0미만인 경우 상기 결정 변수의 위상을 로 결정하는 것인, 수신기.14. The method of claim 13,
The ML detector determines the phase of the decision variable based on Equation (17) in the step (i)
Wherein the ML detector detects the phase of the decision variable when the real part and imaginary part of the decision variable are equal to or larger than 0 , When the real part of the decision variable is less than 0 and the imaginary part is 0 or more, If the real part and the imaginary part of the decision variable are less than 0, the phase of the decision variable is , When the real part of the decision variable is 0 or more and the imaginary part is less than 0, ≪ / RTI >
상기 M개의 심볼들의 평균 심볼 파워는 1인 것인, 수신기.11. The method of claim 10,
Wherein the average symbol power of the M symbols is one.
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