KR102075275B1 - 순차적 디코더용 예상 종료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신되는 데이터 신호를 디코딩하는 디코딩 장치에 관한 것으로서, 상기 디코더(30)는 상기 수신 신호에 의해 운송되는 전송 심볼 나타내는 추정 심볼을 결정하도록 구성된 심볼 추정 유닛(311)을 포함하고, 상기 추정된 심볼은 상기 노드 각각과 연관된 가중치 메트릭에 기초하여 디코딩 트리의 노드로부터 결정된다. 상기 디코더는 현재의 디코딩 연산 복잡성에 따라 종료 알람을 모니터링하기 위한 메트릭 파라미터와 관련된 종료 알람 모니터링 유닛(312)을 더 포함하며, 상기 심볼 추정 유닛은 상기 종료 알람의 트리거링에 응답하여, 상기 종료 알람과 연관된 상기 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치 메트릭을 감소시키도록 구성된다.

Description

순차적 디코더용 예상 종료

본 발명은 일반적으로 디지털 통신에 관한 것으로, 특히 수신된 데이터 신호의 순차적인 디코딩을 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

디지털 기술의 발전과 새로운 멀티미디어 응용 프로그램의 출현에 힘입어 다양한 무선 통신 시스템을 사용할 수 있다. 가장 보편적인 예는 MIMO(다중입력 다중출력) 시스템과 같은 단일 또는 다중 안테나를 사용하는 단일 또는 다중 송신기/수신기를 수용하는 셀룰러 및 무선 애드 혹(ad-hoc) 네트워크이다.

시스템 장치에 의해 부과된 저전력 소모 및 메모리 요구 사항 이외에도 이러한 통신 시스템의 주요 과제는 복잡성 비용이다. 실시간 및 고 처리량 애플리케이션을 위한 전개를 보증하기 위해, 코딩 동작 및 디코딩 알고리즘이 주어진 장치 및 애플리케이션에 대해 규정된 인증된 계산 복잡성을 만족시키는 것이 바람직하다.

"최대 우도(Maximum Likelihood)"디코딩("ML"디코딩이라고도 함)과 같은 디코딩 방법은 디지털 스트림을 디코딩하는 것으로 알려져 있다. 이러한 디코딩 방법은 유클리드 거리 기준의 최소화 하에서 관측된 수신 신호에 가장 가까운 벡터의 추정을 제공한다.

이러한 ML 디코딩 기술은 철저한 검색을 사용하여 최적의 성능을 제공한다. 그러나, 이들은 컨스텔레이션 코드북의 크기 또는 송신 안테나의 수가 더 높아짐에 따라 증가하는 높은 복잡성을 요구하며, 따라서 실제 시스템에서 그러한 기술의 구현을 불가능하게 만든다.

구 디코더(E. Viterbo 및 J. Boutros의 A universal lattice code decoder for fading channels. IEEE Transactions on Information Theory, 45(5):1639 {1642, July 1999}) 또는 Schnorr-Euchner 디코더(C. P. Schnorr 및 M. Euchner의 Lattice basis reduction: Improved practical algorithms and solving subset sum problems. In Math. Programming, pages 181{191, 1993})와 같은 디코더 복잡성을 고려하면서 수신된 신호를 적절히 디코딩하기 위한 다른 디코딩 기술들이 제안되어 왔다. 이들 디코더의 주된 단점은 컨스텔레이션의 크기 또는 안테나의 수가 증가할 때 복잡성이 증가한다는 것이다. 대안적으로, ZF-DFE 및 the MMSE(G. Caire K.R. Kumar 및 A.L. Moustakas에 의한 Asymptotic performance of linear receivers in mimo fading channels. IEEE Transactions on Information Theory, 55(10):4398{4418, October 2009})와 같은 준-최적의 저 복잡성 디코더는 제한된 계산 기능을 제공하는 실제 시스템에서 구현된다.

계산 복잡성을 개선하기 위한 또 다른 ML 디코딩 알고리즘이 제안되었다. 특히, 디코딩 트리를 통한 검색을 구현하는 격자 순차 디코더는 중요한 관심사이다. 이 클래스의 디코더는 다음에 개시된 스택 디코더와 같은 최우선(Best-First) 트리 검색 알고리즘을 포함한다.

- A.R. Murugan, H. El-Gamal, M.-O. Damen, 및 G. Caire에 의한 A unified framework for tree search decoding: Rediscovering the sequential decoder. IEEE Transactions on Information Theory, 52(3):933-953, March 2006;

- F. Jelinek의 Fast sequential decoding algorithm using a stack. IBM J . Res. Dev ., 13(6):675-685, November 1969.

최우선 트리 검색을 이용하는 또 다른 유형의 순차적 디코딩 방법은 R. Fano의 A heuristic discussion of probabilistic decoding. IEEE Transactions on Information Theory, 9(2):64-74, April 1963에 개시된 파노(Fano) 디코딩 방법으로 알려져 있다.

순차적 디코딩 기술("스택"디코딩 기술이라고도 함)은 ML 최적화 문제(디코딩 트리)의 트리 표현과 트리 검색을 기반으로 한다. 이러한 디코딩 트리에서, 루트 노드로부터 리프 노드까지의 각 경로는 가능한 송신 신호이다. 검색 트리 내의 노드는 디코딩된 심볼에 의해 취해진 상이한 값에 대응하고, 루트 노드로부터 리프 노드로의 각 경로는 가능한 송신 신호이다. 스택 디코더는 전체 디코딩 복잡성을 개선한다. 그러나, 증가하는 컨스텔레이션 크기 및 높은 수의 안테나에 대해, 스택 디코딩 기술은 높은 계산 복잡성을 필요로 한다. 이러한 복잡성을 줄이기 위해 SB 스택 디코더(SB: Spherical-Bound Stack; 구형 결합)라고 하는 또 다른 디코딩 기술이 G.R. Ben-Othman, R. Ouertani 및 A. Salah에 의한 제목 "The Spherical Bound Stack Decoder", In Proceedings of International Conference on Wireless and Mobile Computing, pages 322-327, October 2008인 논문에 제안되었다. SB 스택 접근법은 스택 검색 전략을 구 디코더 검색 영역과 결합한다: 디코더는 스택 디코딩 전략을 구현하는 수신 지점을 중심으로 한 구체 내부에서 가장 가까운 벡터를 검색한다. 구형 검색 영역은 각각의 검출된 심볼에 대한 검색 간격을 부과한다. 각 트리 레벨에서 이 간격에 속한 노드만 방문하고 확장한다. 검색 공간을 SB-스택 디코더 아래의 구 영역으로 제한하면 구 디코더에 비해 최소 30%의 복잡성 이득을 얻을 수 있다. 그러나, SB 스택 디코더가 구 디코더보다 낮은 복잡성을 제공하지만 실제 시스템에서의 구현은 높은 저장 용량을 필요로 한다.

그러나, 통신 채널이 딥 페이딩(deep fading)을 포함하는 경우, 최적의 검출(이하, 디코딩이라 칭함)을 제공하기 위해 더 긴 디코딩 프로세스가 요구될 수 있다. 이는 제한된 하드웨어 자원(산술 논리 유닛, 집적 회로상의 실리콘 영역 등)으로 인해 이용 가능하지 않을 수 있는 더 높은 계산 복잡성에 대한 요구를 포함한다. 이러한 상황에서는 사용 가능한 제한된 자원을 사용하여 처리량을 보장하기 위해 최적의 검색을 희생해야 한다. 결과적으로 조기 종료 프로세스에 따라 디코딩 방법을 조기에 완료해야 하고 응급 솔루션을 반환해야 한다.

클리핑 접근법에 따르면, 디코딩 방법은 종료 알람이 트리거되고 구 내부의 실제 방문 지점을 출력으로 반환할 때 디코딩 방법을 중지하여 종료된다. 그러나 이러한 솔루션은 구 디코더 또는 Schnorr-Euchner(SE) 디코더에만 적용할 수 있으며 최우선 트리 검색 전략을 기반으로 하는 순차적 디코더를 종료할 수는 없다. 특히, 그러한 솔루션은 종료를 예상할 수 없기 때문에 종료 조건 검색 후에 너무 늦게 트리거된다.

스택 디코더와 같은 Best-First 트리 검색을 구현하는 디코딩 방법에 제공된 또 다른 접근법에 따르면, 조기 종료는 A. Salah의 Low complexity decoding schemes for mimo systems, In PhD dissertation, 2010 (ZF-DFE stands for Zero-Forcing Decision Feedback Equalization) 에서 제안된 바와 같은 ZF-DFE 종료 기술을 사용하여 달성된다. 따라서 구성된 종료 제약 조건에 도달하면 알고리즘은 각 트리 수준에서 리프 노드에 도달할 때까지 스택 맨 위에 있는 현재 노드의 최적의 하위 노드만 방문하여 ZF-DFE 종료를 반환한다. 이 종료 기법이 클리핑 전략을 능가하는 것으로 입증되었지만 준-최적의 성능을 제공한다.

따라서, 대부분의 기존의 초기 디코딩 종료 접근법에서, 수신기는 종료 제약 조건에 도달할 때 종료된다. 이러한 경우 디코딩 알고리즘은 정상적인 방식으로 작동하기 시작하고 종료 알람이 트리거되면 디코더는 차선책이 될 수 있는 응급 솔루션을 반환한다. 따라서, 최적의 성능을 유지하면서 디코딩 알고리즘의 예상된 종료를 가능하게 하는 개선된 순차적인 디코딩 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품이 필요하다.

상기 및 다른 문제점을 해결하기 위해, 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 데이터 신호를 디코딩하는 디코더가 제공되며, 상기 디코더는 상기 수신된 심볼에 의해 운반된 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정하도록 구성된 심볼 추정 유닛을 포함하며, 추정된 심볼들은 노드의 각각과 관련된 가중치 메트릭에 기초하여 디코딩 트리의 노드들로부터 결정된다. 상기 디코더는 현재의 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람을 모니터링하기 위한 메트릭 파라미터와 연관된 종료 알람 모니터링 유닛을 더 포함하며, 상기 심볼 추정 유닛은, 상기 종료 알람의 트리거링에 응답하여, 상기 종료 알람과 연관된 상기 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양에 의해 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치 메트릭을 감소시키도록 구성된다.

일 실시예에서, 종료 알람 모니터링 유닛은 현재의 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람의 세트를 모니터링하도록 구성될 수 있으며, 각각의 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련된다. 적어도 하나의 종료 알람의 트리거링에 응답하여, 심볼 추정 유닛은 트리거된 종료 알람과 연관된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 디코딩 트리의 각 노드의 가중치를 감소시키도록 구성된다.

노드와 연관된 가중치 메트릭은 수신된 신호와 디코딩 트리의 루트 노드와 노드 사이의 경로 사이의 유클리드 거리의 함수일 수 있다.

각 종료 알람은 현재의 디코딩 연산 복잡성을 나타내는 연산 복잡성 표시기와 관련된 트리거링 조건에 의존할 수 있고, 주어진 종료 알람과 관련된 트리거링 조건은 미리 정의된 복잡성 임계치의 일부와 계산 복잡성 표시기의 비교를 포함한다.

복잡성 표시기 C는 곱셈 연산의 수를 나타낼 수 있다.

각 트리거링 조건은 계산 복잡성 표시기가 소정의 디코딩 계산 복잡성 임계값의 일부에 도달하는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 디코딩 트리의 각 노드는 디코딩 트리의 주어진 레벨에 대응할 수 있고, 주어진 종료 알람과 관련된 양은 메트릭 파라미터의 선형 함수이고, 선형 함수의 기울기 파라미터는 노드의 트리의 수준에 대응한다.

일 실시예에서, 종료 알람의 메트릭 파라미터는 0이 아닌 양의값 파라미터일 수 있다.

특히, 최초로 모니터링된 종료 알람의 메트릭 파라미터는 잡음 레벨로부터 정의될 수 있다.

또한, 각각의 종료 알람의 메트릭 파라미터는 이전에 트리거된 알람의 메트릭 파라미터의 값으로부터 결정될 수 있다.

대안적으로, 종료 알람의 메트릭 파라미터는 이전에 트리거된 알람의 메트릭 파라미터의 선형 함수로서 결정될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 종료 알람의 적어도 일부에 대하여, 주어진 종료 알람과 연관된 메트릭 파라미터는 이전에 트리거된 알람의 메트릭 파라미터의 값보다 우수하거나 또는 동일하도록 결정될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 종료 알람의 적어도 일부에 대하여, 종료 알람의 메트릭 파라미터는 제1 트리거 알람의 메트릭 파라미터의 선형 함수로서 결정될 수 있다.

종료 알람의 총 수는 미리 정의된 복잡성 임계치(C_th)의 함수일 수 있다.

본 발명의 응용에서, 디코딩 방법은 스택 맨 위에 저장된 트리의 현재 노드에 대해 디코딩 트리를 반복적으로 구성하는 단계를 포함하는 스택 디코딩 방법일 수 있으며, 디코딩 트리를 구성하는 단계는 상기 하기의 단계들 중 적어도 하나의 반복을 구현한다:

-상기 수신된 데이터 신호를 나타내는 벡터로부터 상기 현재 노드의 하위 노드의 세트를 생성하는 단계, 상기 가중치 메트릭을 결정하는 각각의 하위 노드에 대하여,

-스택에서 현재 노드를 제거하는 단계;

-상기 생성된 하위 노드 중 선택된 노드를 상기 스택에 저장하는 단계로서, 여기서 각 하위 노드는 상기 가중치 메트릭을 포함하는 노드 정보와 관련하여 상기 스택에 저장되고, 상기 스택의 노드들은 메트릭들의 증가하는 값들에 의해 정렬되는, 상기 저장하는 단계;

-스택의 최상위 노드를 새로운 현재 노드로 선택하는 단계;

여기서 수신된 신호에 의해 운반된 송신된 심볼을 나타내는 심볼의 추정은 스택에 저장된 노드 정보로부터 결정된다.

또한, 인코딩된 데이터 신호를 수신하고 디코딩하기 위한 수신기가 제공되며, 상기 수신기는 데이터 신호를 디코딩하기 위한 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 디코더를 포함한다.

본 발명은 무선 통신 네트워크에서 데이터를 송신 및 수신할 수 있는 무선(고정 또는 이동) 장치를 더 제공하며, 상기 무선 장치는 데이터 신호를 수신하기 위해 상기의 수신기를 포함한다.

본 발명은 또한 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 데이터 신호를 디코딩하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 수신된 신호에 의해 운반되는 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 추정된 심볼은 상기 노드 각각과 연관된 가중치 메트릭에 기초한 디코딩 트리의 노드로부터 결정된다. 상기 방법은 현재 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람을 모니터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되고, 상기 추정된 심볼을 결정하는 단계는, 상기 종료 알람의 트리거에 응답하여, 상기 종료 알람과 연관된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 노드의 가중치 메트릭을 감소시키는 단계를 포함한다.

상기 방법은 현재의 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람의 세트를 모니터링하는 단계를 더 포함하며, 각 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되고, 적어도 하나의 종료 알람의 트리거에 응답하여, 추정된 심볼을 결정하는 단계는 상기 트리거된 종료 알람과 연관된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치를 감소시키는 단계를 더 포함한다.

또한, 수신 신호에 의해 운반되는 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정함으로써 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 데이터 신호를 디코딩하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되며, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은;

비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체; 및

프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 현재의 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람을 모니터하게 하는 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 저장된 명령들을 포함하며, 상기 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되며, 상기 종료 알람의 트리거링에 응답하여, 상기 트리거된 종료 알람과 연관된 상기 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치를 감소시킴으로써 추정된 심볼을 결정하도록 상기 프로세서가 구성된다.

본 발명의 다양한 실시예들은 수신기가 디코딩 프로세스의 종료를 예상하고 종료가 부과될 때 종료할 해결책을 준비하도록 허용한다.

본 발명의 다른 이점은 도면 및 상세한 설명은 조사한 당업자에게 명백해질 것이다. 임의의 추가 이점들이 본 명세서에 포함되는 것으로 의도된다.

본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명하고, 전술한 본 발명의 일반적인 설명 및 이하에 주어진 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 신호 대 잡음비(SNR)의 함수로서 고정된 임계치보다 높은 디코딩 복잡성을 가질 확률을 나타내는 도시도;
도 2는 디코딩 방법을 구현하는 예시적인 통신 시스템의 개략도:
도 3은 특정 실시예에 따라 예상되는 종료를 갖는 순차적인 디코딩 방법을 나타내는 흐름도:
도 4는 특정 실시예에 따른 예상 종료 방법을 나타내는 흐름도:
도 5는 신호 대 잡음비(SNR)에 따라 2×2 MIMO 통신 시스템에서 소정 실시예에 따라 디코더로 얻어진 심볼 에러율을 도시하는 도시도:
도 6은 신호 대 잡음비(SNR)에 따라 2×2 MIMO 통신 시스템에서 소정 실시예에 따라 디코더로 획득된 전체 복잡성을 도시한 도시도:
도 7은 신호 대 잡음비(SNR)에 따라 4×4 MIMO 통신 시스템에서 특정 실시예에 따라 디코더로 획득된 심볼 에러율을 도시하는 도시도: 및
도 8은 특정 실시예에 따른 디코더의 예시적인 하드웨어 아키텍처의 개략도.

본 발명의 실시예들은 통신 채널을 통해 수신된 데이터 신호에 일련의 종료 알람을 부과함으로써 종료될 수 있도록, 통신 채널을 통해 수신된 데이터 신호의 순차적인 디코딩을 위한 방법들 및 장치들을 제공하며, 종료 알람 중 하나의 트리거링은 디코딩 방법에 사용되는 정보의 수정된 계산을 가져온다.

본 발명은 격자점을 검출하기 위한 무선 통신 시스템에서 구현될 수 있다. 통신 시스템은 적어도 통신 채널을 통해 복수의 격자점을 동시에 송신하기 위한 송신기 및 송신기에 의해 독립적 신호의 형태로 송신된 하나 이상의 격자점을 수신하기 위한 적어도 하나의 수신기를 포함한다.

본 발명의 일 실시예는, 예를 들어 다수의 사용자들의 검출을 위해 또는 MIMO 채널에서 송신된 데이터의 디코딩 수신기에 통합될 수 있다.

디코딩 방법은, 수신된 데이터 신호의 심볼의 가능한 성분을 나타내는 복수의 노드를 포함하는 디코딩 드리의 구성 및 트리의 선택된 노드에 대한 노드 정보의 결정에 기반하여, 수신된 신호에 의해 운반된 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정함으로써 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 데이터 신호를 디코딩할 수 있다. 추정된 심볼들은 각 노드와 연관된 가중치 메트릭을 포함하는 노드 정보에 따라 디코딩 트리의 노드로부터 결정될 수 있다. 노드와 관련된 가중치 메트릭은 수신된 신호와 디코딩 트리의 루트 노드와 노드 사이의 경로 사이의 유클리드 거리의 함수를 나타낸다.

구체적으로, 종래의 순차 알고리즘을 사용하는 디코더는 트리에서 가장 가능성 있는 경로를 결정할 수 있다. 수신 측에서, 수신기는 인코딩된 비트의 시퀀스(심볼의 시퀀스)를 관찰한다. 디코더는 수신된 신호(수신된 시퀀스)와 트리를 통과하는 경로 사이의 메트릭(가중치 메트릭, 가중치 또는 비용으로도 지칭 됨)을 계산함으로써 수신된 신호에 응답하여 트리를 통해 경로를 재구성한다. 노드의 메트릭은 고려된 노드 및 루트 노드 사이의 경로와 수신된 신호 간의 유클리드 거리로부터 결정될 수 있다. 디코딩된 시퀀스는 가장 작은 메트릭을 갖는 코드 워드 시퀀스에 대응한다.

특히, 최우선 트리 검색 전략(스택 디코더)을 사용하는 순차적 디코더는, 다음과 같은 종래의 방법에 따라, 사전 정의된 가중치 제약보다 가장 작은 가중치를 갖는 디코딩 트리의 경로만을 검색한다.

1- 루트 노드에서 시작하여 알고리즘은 모든 하위 노드 s_n(후계 노드라고도 함)을 생성하고 해당 메트릭을 계산한다.

2- 이러한 하위 노드 집합은 메트릭과 함께 스택(또는 목록)에 삽입된다.

3- 스택의 노드는 메트릭의 내림차순으로 정렬된다.

4- 스택 맨 위에 새로 배치된 노드가 리프 노드인지 여부가 결정된다. 상위 노드가 리프 노드가 아닌 경우, 상기 단계(1 내지 3)의 연산은 루트 노드 대신 최상위 노드에 대해 반복적으로 반복된다.

5- 그렇지 않고 루트 노드가 리프 노드인 경우 프로세스가 종료되고 루트 노드에서 스택 맨 위에 있는 노드로 이어지는 경로가 출력된다.

경성 판정(hard-decision) 접근법에서, 단계(1 내지 5)의 단지 하나의 반복이 수행될 수 있다. 선택적으로, 단계(1 내지 5)의 다수의 반복이 수행되어(연성-결정 접근법), 수신된 신호의 확률론적 추정을 할 수 있다. 데이터 신호는 스택에 저장된 노드 정보, 특히 스택에서 얻은 경로를 고려하여 추정할 수 있다.

종래의 종료 접근법에서, 수신기는 종료 제약 조건에 도달할 때 디코딩 방법을 종료한다. 종래의 디코딩 방법은 전술한 바와 같이 정상적인 방식으로 동작하기 시작하고, 종료 알람이 트리거되면 디코더는 차선의 솔루션일 수 있다.

특히 조기 종료의 문제는 최적의 성능을 얻는 것이 소정의 복잡성을 초과할 수 있는 높은 계산 복잡성을 필요로 하는 빈약한 채널 실현이 있는 통신 링크에서 특히 발생한다는 점에 유의해야 한다.

도 1은 (모든 SNR값에 대해) 디코딩된 심볼 벡터 당 C_th=180 곱셈 연산의 복잡성 임계치를 갖는, 공간 다중화 및 16-QAM 변조를 사용하는 순차 디코더를 포함하는 2×2 MIMO 통신 시스템(n_t=n_r=2)에서 SNR(신호대 잡음비)의 함수로서 고정된 임계치보다 높은 디코딩 복잡성을 갖는 확률을 도시하는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디코딩 복잡성이 소정의 복잡성(복잡성 임계치)를 초과할 확률은 중요하다. 복잡성 임계치보다 더 높은 복잡성을 요구하는 모든 관련 채널 실현에 대해, 종료 알람이 활성화될 때까지 동작하는 종래의 종료 기술의 사용은 성능에 영향을 미치고 소정의 정보 심볼의 차선 추정을 반환을 초래한다.

본 발명의 다양한 실시예들은 긴급 상황에 도달했을 때만 트리거되는 그러한 긴급 종료를 피하는 디코딩 방법의 예상 종료를 제공한다.

제안된 개선된 종료는 다수의 알람을 설정하는 디코딩 방법의 종료를 기대하며, 하나의 종료 알람의 트리거링은 디코딩 트리에서, 특히 노드의 가중치 메트릭에서 선택된 노드에 대한 노드 정보의 계산을 수정하는데 사용되는 각 파라미터를 제공한다. 특히 비상 상황이 검출되면 종료 알람이 활성화되기를 기다리는 대신에, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 종료 방법은 순차적 디코딩 방법의 종료를 예상하고, 순차적 방법이 종료되는 어느 때나 반환될 솔류션을 순차적으로 준비한다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 종료 알람 A_p의 세트가 모니터링될 수 있으며, 각 알람은 현재의 디코딩 계산 복잡성을 나타내는 복잡성 표시기 C와 관련된다. 소정의 종료 알람의 트리거링에 응답하여, 디코더는 최종 트리거된 종료 알람 A_p과 연관된 메트릭 파라미터 q_p의 함수 gⁱ(q_p)를 추가로 고려함으로써 처리되는(노드와 디코딩 트리의 루트 노드 사이의 경로와 수신된 신호 간의 유클리드 거리의 함수를 나타내는) 트리의 노드와 관련된 가중치 메트릭의 계산을 수정할 수 있다. 특히, 디코더는 최종 트리거된 종료 알람 A_p와 연관된 메트릭 파라미터 q_p의 함수 gⁱ(q_p)에 의해 표현되는 양의 유클리드 거리를 감소시킴으로써 노드의 가중치 메트릭을 결정할 수 있다.

종료 알람 세트를 모니터링함으로써, 디코딩 프로세스의 종료가 예상될 수 있다. 따라서, 종료 알람이 활성화되기를 기다리는 대신에, 디코딩 프로세스의 종료는 솔루션이 복귀되는 것을 보장하면서 순차적으로 준비된다. 따라서, 디코딩 방법 및 컨버전스 시간이 가속화될 수 있으며, 이는 전체 디코딩 복잡성을 감소시킨다.

각 알람 A_p는 현재의 계산 복잡성을 나타내는 디코딩 복잡성 표시기 C(간단히 "복잡성 표시기"라 함)와 관련된 조건에 따라 트리거될 수 있다. 특정 실시예에서, 디코딩 복잡성 표시기(C)는 모든 이전 디코딩 단계들에서의 곱셈 연산의 수(또는 계산 복잡성)를 나타낼 수 있다. 각각의 종료 알람과 연관된 트리거링 조건은 소정의 계산 복잡성을 나타낼 수 있는 복잡성 임계치 C_th와 디코딩 복잡성 표시기의 비교를 포함한다.

메트릭 파라미터 q_p는 각 트리거된 종료 알람 A_p에 대해 계산될 수 있으며, 파라미터 q_p는 하위 노드와 관련된 메트릭의 계산을 수정하는데 사용된다. 각 메트릭 파라미터 q_p는 하나의 종료 알람 A_p(p는 1과 N 사이에 포함되며, N은 트리거될 수 있는 종료 알람의 총 수)와 연관된 양의 실수(q_p∈R⁺)일 수 있다. 또한, 각 메트릭 파라미터 q_p는 현재 모니터링된 종료 알람에 대한 메트릭 파라미터 q_p가 이전에 트리거된 종료 알람 A_{p - 1}(q_p>q_{p - 1})과 연관된 메트릭 파라미터 q_{p -1}보다 높도록 정의될 수 있다.

모니터되는 종료 알람 A_p의 총수 N은 임계 디코딩 복잡성 C_th의 함수일 수 있으며, 이것은 목표 애플리케이션뿐만 아니라 하드웨어 자원에 의존할 수 있다.

본 발명은 정보 심볼(이하, 격자점이라 칭함)을 검출하기 위한 무선 통신 시스템에서 구현될 수 있다. 통신 시스템은 적어도 통신 채널을 통해 복수의 정보 심볼을 동시에 송신하기 위한 송신기(들)에 의해 독립적인 신호들의 형태로 송신된 하나 이상의 심볼을 수신하기 위한 적어도 하나의 수신기를 포함한다. 통신 채널은 임의의 선형 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널 또는 다중 경로 채널일 수 있다. 통신 시스템은 시분할 다중 액세스, 주파수 분할 다중 액세스, 코드 분할 다중 액세스 및 공간 분할 다중 액세스와 같은 임의의 다중 액세스 기술을 사용할 수 있다. 또한, 통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 또는 FBMC(Filter Bank Multi-Carrier)와 같은 단일 반송파 또는 다중 반송파 변조 형식을 사용할 수 있다.

광섬유 기반 통신 시스템에 대한 또 다른 응용에서, 다양한 실시예에 따른 인코딩된 데이터는 광섬유의 상이한 편광 상태를 통해 전송되거나 다중 모드 광섬유의 다른 모드를 통해 전파되는 정보 심볼에 대응할 수 있다. 또한, 이러한 광통신 시스템에는 WDMA(Wavelength Division Multiple Access)와 같은 다중 액세스 기술이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는, 예를 들어 임의의 MIMO 구성에 따라, 또는 다중 사용자들의 검출을 위해, MIMO(다중 입력 다중 출력) 채널에서 송신된 데이터의 디코딩을 위해 수신기에 통합될 수 있다.

MIMO 디코딩에 적용될 때, 단일 사용자 또는 다중 사용자 검출을 위해, 수신된 신호 또는 채널 출력의 크기는 송신기에서의 신호 공간의 차원, 송신(Tx)안테나의 수(n_t) 및/또는 수신(Rx) 안테나의 수(n_r)에 따라 달라질 수 있다.

무선 네트워크 환경은 복수의 기지국(본 발명의 애플리케이션 맥락에 따라 "노드"또는 "액세스 포인트"또는 "셀"이라고도 함)을 포함할 수 있으며, 각 기지국은 송신기 및 하나 이상의 더 많은 안테나를 포함하는 수신기를 포함한다. 각 국은 무선 연결을 통해 다른 국과 통신할 수 있다.

도 2를 참조하면, 채널의 다양한 자유도에 걸쳐 변조된 심볼을 분배하기 위해 MIMO 전송이 사용되는 송신기와 수신기 사이의 예시적인 무선 통신 시스템(100)이 도시된다. 국의 각 송신기(2)는 무선 통신 시스템에 따라 다른 국의 수신기(3)와 데이터를 교환할 수 있다. 무선 네트워크(100)는 중앙 집중화된 아키텍처(제어기가 기지국의 동작을 제어하기 위해 제공됨) 또는 분산 아키텍처(기지국이 서로 직접 통신할 수 있음)에 의존할 수 있다. 사용자 단말기들(예를 들어, 무선 장치, 셀룰러 폰, 개인 휴대 정보 단말기 등)은 순방향 링크 또는 역방향 링크를 통해 하나 이상의 기지국과 통신할 수 있다. 사용자 단말기는 고정식 또는 이동형일 수 있다.

MIMO 구성은 대칭일 수 있으며, 이 경우 수신 안테나 수(n_r)와 동일한 수(n_t)의 송신 안테나를 포함한다. 대안적으로, MIMO 구성은 비대칭일 수 있으며, 이 경우 송신 안테나의 수(n_t)는 수신 안테나의 수(n_r)와 다르다(특히, 수신측에서의 수 n_r은 랭크 부족을 피하기 위해 송신측보다 높을 수 있다).

송신기(2)는 잡음이 있는 MIMO 채널에 의해 수신기(3)에 신호를 송신할 수 있다. 데이터 송신기(2)는 특히 기지국에 통합될 수 있다. 송신기(2)는 예를 들어,

- 컨볼루션 코드를 제공하기 위한 채널 코더(20)와,

- 심볼을 전달하기 위한 QAM 변조기와 같은 변조기(21);

- 코드 워드를 전달하기 위한 시공간 코더(22);

- OFDM 변조기와 관련된 nt개의 각 전송 안테나(23); 를 포함한다.

송신기(2)는 채널 코더(20)에 의해 제공된 컨볼루션 코드를 사용하여 입력으로서 수신된 이진 신호를 코딩한다. 상기 신호는 변조 방식(예를 들어, 구적(quadrature) 진폭 변조 nQAM)에 따라 변조기(21)에서 변조된다. 변조기(21)는 또한 복소 심볼을 생성하는 변조 방식을 구현할 수 있으며, 각각의 복소 심볼은 심볼의 그룹s_i에 속한다. 그렇게 얻어진 상기 변조된 심볼들은 시공간 코더(22)에 의해 코딩되어 골든 코드("The Golden Code: A 2x2 Full-Rate Space-Time Code with Non-Vanishing Determinants", J. -C. Belfiore, G. Rekaya, E. Viterbo에 의한 IEEE Transactions on Information Theory, vol. 51, no. 4, pages 1432-1436, April 2005)와 같은 코드워드 STBC를 형성한다. 상기 STBC 코드는 크기가 n_t×T인 복소 행렬 또는 공간 다중화(상기 변조된 심볼은 송신 안테나로 전송됨)기반으로 할 수 있으며, 여기서 n_t는 송신 안테나의 개수를 나타내고, T는 상기 STBC 코드의 시간 길이이다.

이렇게 생성된 코드 워드는 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환되어 n_t개의 송신 안테나를 통해 분배된다. 각각의 전용 신호는 각각의 OFDM 변조기에 의해 변조되고, 선택적으로 필터링, 주파수 전이 및 증폭 후에, 대응하는 송신 안테나(23)를 통해 송신된다.

수신기(3)는 또한 기지국에 통합될 수 있다. 수신기(3)는 무선 채널에서 송신기(2)에 의해 송신된 신호(y)를 수신하도록 구성될 수 있다. 채널에 잡음이 있을 수 있다(예: 페이딩을 겪는 Additive White Gaussian Noise(AWGN)이 있는 채널). 송신기(2)에 의해 송신된 신호는 비-제로 상대 속도를 갖는 송신기 및 수신기로 인한 다중 경로 및/또는 도플러 효과로 인한 에코에 의해 추가로 영향을 받을 수 있다.

예시적인 일 실시예에서, 수신기(3)는:

- 각각의 OFDM 복조기와 관련된, 신호 y를 수신하기 위한 n_r 개의 수신 안테나들(33); 여기서 OFDM 복조기(n_r 개의 복조기)는 각 수신 안테나에서 관찰된 수신 신호를 복조하고 복조된 신호를 전달하도록 구성된다. 주파수/시간 변환기는 송신에서 구현되는 시간/주파수 변환의 역 동작을 수행하고 주파수 영역에서 신호를 전달하는데 사용될 수 있다.

- 디코딩된 신호를 전달하도록 구성된 시공간 디코더(30);

- 디코딩과 관련된 복조를 수행하도록 구성된 복조기(31)를 포함한다.

시공간 디코더(30)는 수신된 신호를 디코딩하도록 구성된 본 발명의 실시예에 따른 순차 디코더(310)를 포함한다. 특히, 디코더는 수신 신호에 의해 운반되는 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정하도록 구성된 심볼 추정 유닛(311)을 포함할 수 있으며, 추정된 심볼은 각 노드와 연관된 가중치 메트릭에 기초하여 디코딩 트리의 노드로부터 결정된다. 디코더(30)는 현재의 디코딩 연산 복잡성에 따라 종료 알람의 세트를 모니터링하기 위한 종료 알람 모니터링 유닛(312)을 더 포함할 수 있다. 각 종료 알람은 해당 메트릭 매개 변수와 연관된다. 심볼 추정 유닛(311)은 적어도 하나의 종료 알람의 트리거링에 응답하여 트리거된 종료 알람과 연관된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양의 디코딩 트리의 각 노드의 가중치를 감소시키도록 구성된다.

수신기(3)는 송신에서 구현된 처리의 역 처리를 구현한다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 단일 반송파 변조가 다중 반송파 변조 대신에 송신에서 구현되는 경우, n_r 개의 OFDM 복조기는 대응하는 단일 반송파 복조기로 대체된다.

당업자는 본 발명의 다양한 실시예가 특정 응용에 한정되지 않는다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 이 새로운 디코더의 예시적인 애플리케이션은 다중 사용자 통신 시스템, WiFi(IEEE 802.11n), 셀룰러 WiMax(IEEE 802.16e), 협동 WiMax(IEEE 802.16j), LTE(Long Term Evolution), LTE- 고급, 5G 진행 표준화 및 광통신을 지원한다.

다중-안테나 시스템(MIMO)에 의해 수신된 신호를, 공간 멀티플렉싱을 사용하여 n_t개의 송신 안테나 및 n_r개의 수신 안테나로 디코딩하는 멀티-안테나 시스템에 대한 본 발명의 일 실시예에서, 복소값 벡터로서 수신된 데이터 신호 y_c는 다음과 같다.

y_c = H_cs_c + w_c (1)

식(1)에서, H_{c ,} s_c 및 w_c는 각각 채널 행렬 H의 복소값, 송신된 데이터 신호를 나타내는 벡터 s 및 잡음 벡터 w를 지정한다. 수신된 신호 y_c는 예를 들어 식(2)에 따라 실수값 표현으로 변환될 수 있다.

(2)

식(2)에서 R(.)과 I(.)는 각각 복소값 벡터의 실수부와 허수부를 나타낸다.

등가 채널 출력은 다음과 같이 쓸 수 있다:

y = Hs + w (3)

길이 T인 시공간 코드가 사용되는 실시예에서, 채널 출력은 등식 채널 매트릭스(H_eq)를 갖는 식(1)의 동일한 형태로 기록될 수 있다:

H_eq = H_Cφ (4)

식(4)에서 Φ∈C^{ntT ×ntT}는 기본 코드의 부호화 행렬에 해당한다. 표현의 용이함을 위해, 그리고 부호화되지 않은 및 부호화된 방식들 모두가 동일한 실수값 격자 표현을 유도한다는 가정하에, 다음 설명은 n_t=n_r 및 n=2n_t를 갖는 공간 다중화 및 대칭 경우를 참조하여 이루어질 것이다.

식(3)에서 얻은 등가 시스템에 따르면, 수신된 신호는 H에 의해 생성된 격자점으로 볼 수 있으며 잡음 벡터 w에 의해 방해를 받는다.

완벽한 검출이 요구되는 경우, 수신기는 채널 출력 및 채널 매트릭스가 주어지면, H 및 y의 주어진 데이터로부터 본래 송신된 심볼 벡터의 추정치를 결정하려고 하는 ML 디코더를 구현한다. 에러 확률은 다음과 같다:

(5)

식(5)에서, 유한 서브 세트 A는 정보 심볼에 속하는 변조 알파벳을 나타낸다. ML 검출 하에서 에러 확률의 최소화는 다음에 주어진 최소화 문제와 동일하다:

(6)

H가 수신기에서 완벽하게 알려진 코히어런트 시스템(예를 들어, 최소 제곱 추정기와 같은 추정 기법을 사용하여 추정됨)을 가정하면, 최적 ML 검출은 식(6)의 최소화 문제에 따라 H에 의해 생성된 n 차원 격자에서 가장 가까운 벡터에 대해 풀릴 수 있다.

따라서, ML 검출기는 수신된 벡터 y와 가정화된 메시지 Hs 사이의 최소 유클리드 거리를 산출하는 심볼 벡터 s를 선택한다. ML 검출기는 선택된 컨스텔레이션 내의 후보 벡터에 대한 이산 최적화 문제를 나타낸다. 시스템의 상위 컨스텔레이션 및 더 높은 차원(안테나의 수)의 경우에, 포괄적인 방식으로 ML 솔루션을 검색하는 것은 일반적으로 매우 높은 복잡성을 요구한다.

트리 검색 전략을 구현하는 순차적인 디코더는 디코딩 트리 구조를 사용하여 가장 가까운 격자점을 수신된 벡터로 검색한다. 신호를 그러한 순차적인 디코더에 송신하기 전에, 채널 매트릭스의 QR 분해를 사용하여, Q는 직교 매트릭스를 나타내고 R은 상부 삼각 매트릭스를 나타내는 H=QR이 되도록 사전 디코딩이 수행될 수 있다. Q의 직교성이 주어지면 식(4)는 다음과 같은 형식으로 다시 쓸 수 있다:

(7).

ML 디코딩 문제는 다음에 의해 주어진 등가 시스템을 해결한다.:

(8).

R의 삼각 구조는 순차적 트리 검색에 가장 가까운 점의 검색을 축소시킨다. 트리의 노드는 기호 s_i의 가능한 다른 값을 나타낸다. i=1,...,n에 대한 심볼 s_i는 전송된 정보 벡터 s_c의 실수 및 허수 성분을 나타낸다. 트리 분기는 두 개의 연속 노드(s_{i + 1}, s_i)를 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 "노드"는 2^qQAM과 같은 컨스텔레이션에 대응하는 수신 신호의 컨스텔레이션 포인트를 나타내는 디코딩 트리 데이터 구조의 요소를 지칭한다. 특히, 노드는 수신된 데이터 신호의 심볼의 성분을 나타내는 정수값을 포함한다(수신된 데이터 신호는 실수값 표현에 따라 나타낼 수 있다). 이하의 설명에서, "노드" 또는 "노드값"이라는 용어는 수신된 데이터 신호의 심볼의 성분을 지정하는데 유사하게 사용될 것이다. 트리의 첫 번째 노드를 루트 노드라고 한다. 하위 노드가 없는 노드는 "리프"노드라고 하며 트리의 최하위 레벨에 해당한다. 각 노드는 그 상위에 있는 하나 이상의 상위 노드를 트리에 갖는다. 루트 노드는 트리에서 가장 높은 노드이므로 상위 노드가 없다. 노드의 차원은 해당 노드와 루트 노드 사이의 레벨 수에 해당한다. 주어진 노드의 깊이(또는 차원)는 주어진 노드에서 디코딩 트리의 루트 노드까지의 경로 길이를 지정한다. 디코딩 트리의 모든 노드는 루트 노드로부터 도달할 수 있다. 따라서 루트 노드에서 리프 노드까지의 각 경로는 가능한 전송 신호를 나타낸다.

이제 도 3을 참조하면, 특정 실시예에 따라 수신기(3)에 의해 실행될 수 있는 순차적인 디코딩 방법을 나타내는 흐름도가 제공된다. 순차적 디코딩 방법은 채널 매트릭스 H와 연관된 전송 채널에 의해 전송된 데이터 신호에 대응하는, 수신된 데이터 신호를 디코딩하기 위한 순차적 디코딩 트리("검색 트리"또는 "논리 트리"로도 알려짐)를 사용한다.

검색 트리(이하, "디코딩 트리"라고도 함)는 전술한 바와 같이 사전-디코딩 단계에서 채널 행렬 H(H=QR)의 QR 분해를 통해 생성될 수 있으며, 여기서 Q^t는 직교 행렬, R은 디코딩 등가 시스템에서의 생성 행렬을 나타내고, Q^t에 의해 수신된 신호의 곱셈을 통해 나타난다. 행렬 R의 상부 삼각 구조가 주어진다면, ML 최적화 문제는 디코딩 트리의 생성에 기초하여 트리 검색을 수행함으로써 해결된다. 빈 스택 또는 목록을 초기화할 수도 있다.

단계(301)에서, 루트 노드는 현재 노드로서 선택되고, 쌍(Root, 0)은 최상위 위치에서 스택에 추가된다.

단계(302)에서, 제1 심볼 X₁의 모든 가능성을 나타내는 루트 노드의 하위 노드(또는 자손 노드)가 생성된다. 특히, 현재의 노드가 처리되는 경우, QR 분해로부터 기인한 행렬 R의 i번째 층에 투영함으로써 하위 노드의 모든 또는 선택된 세트가 결정될 수 있다.

단계(303 내지 306)는 단계(302)에서 생성된 각각의 하위 노드에 대해 수행된다.

단계(303)에서, 복잡성 표시기(C)와 관련된 종료 알람의 세트 중 하나의 종료 알람 A_p 이 트리거된 상태에 있는지 여부가 결정된다.

종료 알람 A_p가 트리거되지 않았다면, 단계(304)에서, 루트 노드와 고려된 노드 사이의 경로와 수신된 신호 사이의 유클리드 거리 fⁱ(s_i)로부터 하위 노드의 메트릭이 계산된다.

그렇지 않으면, 단계(303)에서 종료 알람 A_p가 트리거 상태에 있다고 결정되면, 단계(305)에서 알람과 관련된 메트릭 파라미터 q_p가 결정되고, 단계(306)에서 하위 노드의 메트릭이;

- 수신된 신호와 루트 노드 및 고려된 노드 간의 경로 사이의 유클리드 거리 fⁱ(s_i): 및

- 메트릭 파라미터 q_p의 함수 gⁱ(q_p)의 차 fⁱ(s_i)-gⁱ(q_p)로부터 계산된다.

디코딩 트리에는 고려중인 루트 노드와 하위 노드 사이에 단일 경로가 있다. 이 경로로부터, 루트 노드와 고려된 하위 노드 사이에서 전송된 정보 시퀀스의 추정 또는 대응하는 디코딩된 비트를 결정하는 것이 가능하다.

그 후 단계(303 내지 306)는 단계(302)에서 생성된 각 하위 노드에 대해 반복된다(블록(307)).

모든 하위 노드가 처리되면, 단계(308)에서, 스택의 최상부에 위치한 노드가 스택으로부터 제거된다. 단계들(301 내지 314)의 제1 반복에서, 최상위 노드는 루트 노드이다.

단계(310)에서, 모든 하위 노드 또는 하위 노드의 세트(단계(309)에서 선택된)가 스택에 삽입된다. 각각의 하위 노드 s₁는 단계(304 또는 306)에서 복잡성 표시기 종료 알람 A_p가 트리거되는지의 여부에 따라 fⁱ(s_i) 또는 차이 fⁱ(s_i)-gⁱ(q_p)로부터 결정된 각각의 메트릭과 함께 스택에 추가된다. 추가적인 데이터는 하위 노드의 경로 및/또는 차원과 같은 각 하위 노드와 관련하여 스택에 추가로 삽입될 수 있다.

단계(311)에서, 스택 내의 노드는 노드와 연관된 메트릭의 감소하는 순서에 따라 정렬된다.

단계(312)에서, 스택 스톱의 최상위 노드는 그 하위 노드를 생성하기 위해 현재 노드로서 선택된다.

단계(313)에서, 선택된 노드가 리프 노드인지를 결정한다. 선택된 노드가 리프 노드(즉, 하위 노드를 갖지 않음)인 경우, 방법은 단계(314)에서 종료된다. 디코더는 심볼 벡터의 추정치로 복귀할 수 있다.

그렇지 않으면, 단계(315)에서, 선택된 노드는 현재 노드로서 설정되고, 단계(301 내지 314)는 다음에 하위 노드를 생성하기 위해 n-1과 1 사이에 포함되는 j를 가지는 디코딩 트리의 다음 레벨j에서 새로 선택된 노드(스택에서 가장 낮은 메트릭을 갖는 노드를 나타냄)에 대해 반복될 수 있다. 다음 처리된 레벨 j는 스택에서 선택된 최상위 노드에 의존한다.

따라서, 단계(301 내지 314)의 각 반복(현재 노드의 처리에 대응함)은 루트 노드와 스택에 저장된 새로운 리프 노드 사이의 경로를 제공한다.

수신된 신호는 스택에 저장된 노드 정보, 및 특히 그러한 정보가 이용 가능할 때 스택에 저장된 경로로부터 추정될 수 있다. 예를 들어, 심볼 추정(경성 판정)이 적용되는 경우, 트리의 구성은 전송된 데이터 신호의 경성 추정에 대응하여 단일 경로가 결정될 수 있게 하는 단계(301 내지 314)의 단일 반복을 구현한다. 대안으로, 확률론적 추정(연성 판정)이 적용될 수 있는 경우, 디코딩 방법은 LLR(Log-Likelihood Ratio)값의 형태로 연성-출력 정보를 전달할 수 있다. 이 경우, 단계(302 내지 315)의 여러 번의 반복이 수행될 수 있다. 각 반복은 루트 노드에서 리프 노드(후보 격자 벡터를 나타냄)까지 다른 경로를 제공한다. 이러한 상이한 경로(후보 격자 벡터를 나타냄)는 그 경로와 함께 보조 스택에 저장될 수 있다. 정보 신호의 확률론적 추정은 이들 경로에 기초하여 결정될 수 있다.

디코딩 복잡성과 관련된 종료 알람 세트 A_p는 한번에 하나의 종료 알람만 트리거된 상태로 설정될 수 있도록 유리하게 구성된다.

소정의 디코딩 복잡성(예를 들어, 소정의 디코딩 복잡성을 나타내는 임계치 또는 소정의 디코딩 복잡성에 대응하는 고정된 처리 시간)과 관련된 사전 정의된 하드웨어 요건에 따라, 디코더가 최적의 방식으로 시작된 후에만 종료 알람이 트리거될 수 있다(트리 내의 방문 노드의 가중치 메트릭은 도 3의 단계(304)에 따라 fⁱ(s_i)로부터 초기에 계산된다). 디코더는 종료 알람 A_p가 트리거되면 준-최적 동작으로 전환할 수 있다.

알고리즘은 디코딩 복잡성 표시기가(목표 디코딩 복잡성을 나타내는) 디코딩 복잡성 임계값의 다른 백분율 σ_{p + 1}에 도달할 때까지 디코딩 프로세스를 계속하여 다음 종료 알람 A_{p + 1}을 트리거한다. 디코더는 스택에 저장될 트리 노드들의 메트릭을 계산하는 동안(도 3의 단계(305)에서), 다음 단계에서 고려될 다른 메트릭 파라미터 q_{p + 1}> q_p를 이 단계에서 도입한다.

디코딩 알고리즘은 단일 종료 알람 또는 여러 개의 종료 알람을 사용하여 종료될 수 있다.

특정 실시예에서, 디코더는 복잡성 표시기 C와 하위 임계치 C_p=α_pC_th의 비교를 포함하는 하나의 소정의 조건을 검사할 수 있으며, 이 조건의 만족은 종료 알람 A_p를 트리거링한다. 따라서, 하한 임계값 C_p는 복잡성 임계치 C_th에 의존한다. 특정 실시예에서, 디코더는 미리 정의된 주파수에서 복잡성 관련 조건을 검사할 수 있다.

알람 파라미터는 이전 종료 알람 A_{p -1}의 트리거에 응답하여 그 값을 증가시킴으로써 정의된다. 새로운 종료 알람이 트리거되면 이전에 트리거된 알람의 상태는 트리거되지 않은 상태로 된다.

복잡성 임계치 C_th는 소정의 복잡성을 나타낸다. 복잡성 임계치는 주어진 하드웨어 사양 및 타겟 애플리케이션에 대해 정의될 수 있는 시스템 파라미터를 나타낼 수 있다. 복잡성 임계치 C_th는 "양호한" 전송 채널에 대응하는 복잡성 또는 평균 복잡성으로부터 미리 정의될 수 있다.

하나의 예시적인 실시예에서, 두 개의 종료 알람은 A₁ 및 A₂로 연속적으로 체크될 수 있으며, 제1 종료 알람 A₁은 알람 파라미터 α₁과 연관되고, 제2 종료 알람은 알람 파라미터 α₂>α₁과 관련되고, α₁ 및 α₂는 1보다 열등하다.

따라서, 복잡성 표시기 C와 관련된 조건이 만족되면 제1 종료 알람 A₁이 트리거될 수 있다.

C = α₁ C_th.

유사하게, 제2 종료 알람(A2)은 복합 표시기(C)에 관한 조건이 만족되고 제1 종료 알람이 트리거되지 않은 상태로 리셋된 경우 트리거될 수 있다:

C = α₂ C_th.

특히, 제2 알람 파라미터(α₂)는 제1 알람 파라미터(α₁)보다 높도록 선택될 수 있다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따라, 수신기(3)에 의해 실행될 수 있는 2개의 종료 알람(A₁ 및 A₂)을 모니터링하는 단계를 나타내는 플로우 차트가 제공된다.

단계(400)에서, 시간 카운터(t)는 t₀으로 초기화되고 정수(k)는 1로 초기화된다. 시간 카운터(t)는 미리 정의된 기간(q)에 따라 복잡성 표시기에 관련된 조건을 주기적으로 체크하는데 사용된다.

단계(401)에서, 기간(q)이 경과 되었음이 검출되면 복잡성 표시기(C)와 관련된 제1 조건이 검사될 수 있다.

단계(402)에서, 복잡성 표시기(C)는 디코딩 알고리즘에 의해 수행된 곱셈 연산의 수 또는 계산 시간을 평가함으로써 계산될 수 있다.

단계(403)에서, 제1 조건 C=a₁.C_th인지의 여부가 판정되면, 단계(402)에서 계산된 C의 값과 복잡성 임계치 C_th의 값으로부터 α₁=1로 검증된다.

단계(404)에서, 제1 종료 알람 A₁은 트리거된 상태로 설정된다. 하위 노드의 메트릭은 도 3의 단계(305)에서 메트릭 파라미터(q₁)를 고려하여 계산될 것이다. 디코더는, 제1 종료 알람이 트리거되지 않은 상태로 리셋되거나 및/또는 새로운 종료 알람 A₂이 트리거링될 때까지, 다음 디코딩 단계 동안 스택 내의 하위 노드의 메트릭(가중 메트릭으로 칭함)으로부터 도출된 제1 메트릭 파라미터 q₁을 도입함으로써 준-최적 디코딩으로 전환한다. 다음 단계는 두 번째 종료 알람 A₂를 트리거하는 제2 조건 C=α₂.C_th를 모니터링 한다.

따라서, 제1 종료 알람은 예를 들어 C=0.7×C_th(70%의 백분율에 해당)와 같은 현재 계산 복잡성이 임계값의 특정 비율에 도달할 때 트리거된다. 이때 알고리즘은 다음 종료 알람이 트리거되거나 디코딩이 종료될 때까지 후속 디코딩 단계에서 고려될 제1 메트릭 파라미터 q₁을 도입한다. 특히, 디코더는, 파라미터 q₁의 함수 gⁱ(q₁)가 스택에 저장된 각 후발 확장 노드의 가중치 메트릭으로부터 추론되는 준-최적의 디코딩으로 전환한다(도 3의 단계(305)에서). 그런 다음 노드는 새롭게 계산된 가중치 메트릭(310, 311)의 증가 순서대로 스택에 저장된다. 하위 노드의 생성 및 스택으로부터의 상위 노드의 제거(302 내지 308)는 q₁(305)을 사용하여 이러한 제1 파라미터화된 메트릭을 계속 고려할 수 있다. 한편, 현재의 복잡성은 갱신될 수 있다.

제2 종료 알람은 현재의 디코딩 복잡성이 예를 들어 C=0.9×C_th 일 때 인가된 것에 여전히 근접할 때 트리거될 수 있다. 이 경우, 수신기는 제2 파라미터 q₂>q₁을 정의하고, 파라미터화된 디코딩으로 다시 스위칭하고, 이때 생성된 트리 노드에 대한 가중치 메트릭은 단계(305)의 새로운 반복에서 gⁱ(q₂)(fⁱ(s_i)-gⁱ(q₂))로부터 축소된다.

q₂의 값이 클수록, 디코딩 프로세스의 수렴과 예상되는 종료 솔루션의 반환이 빠르다는 것을 유의해야 한다.

또한, 인가된 계산 복잡성 C_th가 정보 심볼 벡터를 디코딩하는데 필요한 것보다 현저히 낮으면, 종료 알람의 수는 증가될 수 있고, 에러 성능 패널티를 감수하면서 메트릭 파라미터 q_i는 큰값을 취하도록 정의되어 고속 디코딩 수렴을 보장할 수 있다.

제2 종료 알람의 모니터링은 동일한 주기 q 또는 다른 주기 q'에 따른 제2 조건의 주기적 점검에 기초할 수 있다. 도 4의 다음의 설명은 설명의 목적으로만 동일한 기간 q를 참조하여 이루어진다.

따라서, 단계(405)는 k를 증가시키고 다음 주기에 도달하면(단계(406)에서), 복잡성 표시기 C가 단계(407)에서 계산되고 제2 조건 C=α₂.C_th는 미리 정의된 α₂의 값, 단계(407)에서 계산된 C의 값 및 C_th의 사전 정의된 값으로부터 단계(408)에서 체크된다.

제2 조건이 검증되면, 제1 종료 알람(A1)의 상태는 단계(409)에서 트리거되지 않은 상태로 설정되고 제2 종료 알람(A2)의 상태는 트리거된 상태로 설정된다. 하위 노드의 메트릭은 따라서, 도 3의 단계(305)에서 메트릭 파라미터 q₂를 고려하여 계산될 것이다. 이때, 디코더는 다음 디코딩 단계 동안 스택의 하위 노드 메트릭으로부터 추론된 제2 메트릭 파라미터 q₂를 도입함으로써 준-최적의 디코딩으로 전환한다.

따라서, 제1 알람의 트리거링까지의 가중치 메트릭이 최적의 방식으로 도출될 수 있지만, 다가올 방문자 노드에 대응하는 가중치 메트릭은 메트릭 파라미터 q_p를 추론함으로써 준-최적으로 계산될 것이다.

단계(304 또는 305)에서 계산된 하위 노드(s_i)와 연관된 메트릭 fⁱ(s_i)는 루트 노드 s_n에서 현재 노드 s_i까지의 경로에 포함된 트리에서 노드의 가중치 메트릭으로부터 결정된다.

행렬 R의 삼각 구조는 순차 트리 검색에 가장 가까운 점의 검색을 줄인다. 트리내의 노드는 심볼 s_i의 상이한 가능한 값을 나타내며, 여기서 i=1,...,n에 대한 s_i는 정보 벡터 S_C의 실수 및 허수 성분을 나타낸다. 트리 분기는 두 개의 연속 노드(s_i+1; s_i)를 나타낸다.

트리의 레벨 j에서의 노드의 가중치 메트릭 w_j(s_j)는 수신 신호를 나타내는 벡터 y의 j번째 성분과 식(9)에 따라 레벨 j에서 루트 노드 s_n에서 노드 s_j까지의 트리의 노드 값을 포함하는 벡터(s_n...s_j)사이의 유클리드 거리로서 결정될 수 있다:

(9)

식(9)의 가중치 메트릭은 브랜치(s_{j + 1}; s_j)의 메트릭을 나타낸다. 행렬 R의 삼각 구조 때문에, 후보 격자점에 대한 검색은 구성 요소 s_n에서 시작된다. 노드 s_j의 누적 가중치 w(s_j)는 경로 s^(j)(루트 노드 s_n에서 노드 s_j로의 경로 s에 포함된 트리 내의 노드의 가중치 메트릭 w_j(s_j)의 합)의 메트릭을 나타낸다는 점에 유의해야 한다. 따라서

에 따라 경로를 형성하는 다른 노드에 대한 모든 가중치의 합과 같다. 이 정의를 사용하면 식(8)의 ML 메트릭 최소화는 누적 가중치가 가장 적은 트리에서 경로를 검색하는 것과 같다.

가중치 메트릭 w(s_j)의 수정된 계산을 사용함으로써, 복잡성 표시기(종료 알람 중 하나의 트리거링에 대응함)와 관련된 미리 정의된 조건의 검증은 디코딩 프로세스의 종료를 예상하게 한다. 따라서 종료 알람이 활성화되기를 기다리는 대신 알고리즘은 반환될 솔루션뿐만 아니라 디코딩 프로세스의 종료를 순차적으로 준비한다.

일 실시예에서, 종료 알람의 세트 중 하나의 종료 알람 A_p의 트리거링에 응답하여, 디코딩 트리의 레벨 i에서의 하위 노드의 가중치는 단계(305)에서, 모니터되는 종료 알람 A_p에 대하여 다음과 같이 트리에 있는 노드의 레벨 i와 동일하게 설정된 기울기 계수를 가지는 승산 함수로서, 함수 gⁱ(q_p)를 정의함으로써 계산될 수 있다:

gⁱ(q_p)=i.q_p (11)

따라서, 단계(305)에서, 고려되는 하위 노드(s_i)에 대한 가중치 메트릭은 다음의 식에 따라 정의된다:

(12)

하위 노드 s_i에 대한 가중치 메트릭의 계산에서 메트릭 파라미터 q_p를 고려함으로써, 디코딩 프로세스 및 수렴 시간은 가속화될 수 있고 전체 디코딩 복잡성은 감소될 수 있다.

메트릭 파라미터 q_p는 다른 접근법에 따라 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 메트릭 파라미터 q_p는 결정론적 예상 종료에 대해 결정론적으로 정의될 수 있고, 0이 아닌 양의 실수값을 취할 수 있다. 메트릭 파라미터 q_p의 선택은 사용 가능한 하드웨어 자원과 실시간 제약에 따라 디코딩 알고리즘의 컨버전스와 전체 디코딩 복잡성에 모두 영향을 미칠 수 있으며, 메트릭 파라미터 q_p는 에러 레이트 성능 패널티를 희생시키면서 양호한 에러 성능을 제공하지만 높은 디코딩 복잡성, 또는 더 낮은 복잡성을 제공하는 큰 값을 제공하도록 작은 값에 할당될 수 있다.

대안으로, 메트릭 파라미터

는 디코딩 방법의 적응 예상 종료를 촉진하도록 정의될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 메트릭 파라미터는 잡음 레벨로부터 정의될 수 있다. (2≤p≤N 및 N으로 미리 정의된 종료 알람의 수를 지정하는) 메트릭 파라미터 q_p는 결정적으로 q₁≤q₂≤...≤q_N이 되도록 결정될 수 있다.

특히 제1 모니터링된 알람 A₁에 해당하는 제1 메트릭 파라미터 q₁은 다음과 같이 정의할 수 있다:

(13)

여기서 σ²는 MIMO 채널 부가 잡음의 분산이다.

따라서, 제1 메트릭 파라미터 영향의 정의는 전반적인 디코딩 복잡성 및 수렴 지연에 영향을 미치는 잡음 레벨을 고려한다.

또 다른 실시예에서, 메트릭 파라미터는 디코딩 방법의 적응형 순차적 예상 종료를 촉진하도록 정의될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 메트릭 파라미터 q₁은, (특히, 식(13)에 따라) 잡음 레벨로부터 적응적으로 선택될 수 있는 반면에, 연속적으로 모니터링(2≤q≤N일 때, N은 미리 정의된 종료 알람의 수를 나타냄)되는 메트릭 파라미터 q_p의 적어도 일부가 q₁의 선형 함수로 정의될 수 있으며, 이 선형 함수는 (미리 정의된 종료 알람의 수를 지정하는 N으로 간격 [2; N]에 포함된 p에 대하여) 1보다 엄격하게 높은 실수를 나타내는 슬롯 파라미터 a_p에 따라 결정된다:

q_p = a_p. q₁ + b_p (14).

특히 절편 계수 b_p는 다음과 같이 0이 될 수 있다:

q_p = a_p.q₁ (15).

슬롯 계수 a_p는 다음 조건이 만족되도록 선택될 수 있다:

q₁≤q₂≤...≤q_N.

또 다른 실시예에서, 적어도 일부 알람에 대해, 메트릭 파라미터 q_p(2≤q≤N 및 N은 미리 정의된 종료 알람의 수를 지정함)는 이전에 트리거된 알람 q_{p - 1}의 선형 함수로 정의될 수 있고, 이 선형 함수는 절편 계수 d_p에 따라 메트릭 파라미터 q_p 를 정의하기 위해 사용되며, 슬롯 파라미터 c_p는 1보다 매우 큰 실수를 나타낸다:

q_p =c_p.q_p-1 +d_p (16)

특히, 기울기 계수 c_p는 엄격하게 음의 계수로 설정될 수 있고(c_p < 0), 절편 계수는 q₁≤q₂≤...≤q_N 조건을 만족시키도록 선택될 수 있다.

본 발명은 단계(302)에서 하위 노드를 생성하기 위해 사용된 방법 및/또는 단계(309)에서 스택에 삽입될 하위 노드의 선택 기준에 관계없이 임의의 유형의 순차적 디코더에 적용될 수 있음에 유의해야 한다. 한 실시예에서, 단계(309)는 반경 C_s의 구 내에 포함된 하위 노드들의 세트만을 선택하는 것을 포함할 수 있다(구 제약은 SB 스텍 디코더에서 수행된 바와 같이 부등식

에 표현됨). 이것은 간격I_i=[b_inf,i;b_sup,i]에 포함된 값을 갖는 노드들만이 방문된다는 것을 포함하며, 여기서, b_inf,i 및 b_sup,i는 스텍에 저장된 구 반경에 의존한다. 디코딩될 신호의 심볼의 성분을 나타내는 각 노드에 대해 간격이 결정된다. b_inf,i ≤s_i ≤ b_sup,i가 되도록 검출된 각 심볼 s_i를 다음과 같은 경계에 의해 정의될 수 있다:

(18)

(19)

여기서:

P_ii=R_ii ² 여기서 i=1,...,n

P_ij = R_ij/R_ii 여기서 j=i+1,...,n

(20)

따라서 각 하위 노드는 하위 노드의 노드값이 검색 간격에 포함되는 경우에만 후보 격자점의 구성 요소로 선택된다. 따라서, 디코딩 프로세스 동안 방문 노드의 수는 각 심볼 s_i에 대한 간격 I_i에 의존하며, 검색 간격의 경계는 구 반경 C_s에 의존한다.

본 발명은 유럽 특허 출원 제14306517.5호에 기술된 지그재그 디코더와 같은 다른 유형의 순차 디코더에도 적용될 수 있다. 지그재그 디코더는 구의 후보 격자점을 검색하는 대신에, SB 스택 디코더와 유사하게 스택을 사용하며, 단계(302)에서, 지그재그 디코딩 알고리즘은 수신된 데이터 신호를 나타내는 벡터로부터 결정된 현재 노드의 기준 하위 노드를 포함하는 기껏해야 3개의 하위 노드를 생성하며, 제1 이웃 하위 노드는 기준 노드의 값으로부터 양의 정수 파라미터를 감산함으로써 결정되고, 제2 이웃의 하위 노드는 기준 하위 노드의 양의 정수 파라미터를 가산함으로써 결정된다. 하위 노드는 단계(309)에서 세 개의 하위 노드 중 선택된다. 그 후, 선택된 하위 노드는 각 메트릭과 함께 SB-스택 디코더와 유사하게 스택에 저장될 수 있으며, 스택은 노드 메트릭의 증가 순서에 의해 재정렬된다. 이와 같이 얻어진 스택의 최상위 노드는 새로운 현재 노드로서 선택되어 재귀적 검색 동작을 반복한다.

도 5 및 6은 심볼 에러율 및 SER 공간 멀티플렉싱 및 16-QAM 변조를 사용하고, 105개 채널 구현을 통해 구형 디코더를 포함하는 각각 2×2 MIMO 통신 시스템(n_t=2 및 n_r=2)에서 종래의 ZF-DFE 종료 접근법(곡선 50)을 포함하는 상이한 종료 접근법의 시뮬레이션에 대해 획득된 총 계산을 도시한다.

도 7은 도 5와 유사하게, 공간 멀티플렉싱 및 16-QAM 변조를 사용하고, 105개 채널 구현을 통해 구형 디코더를 포함하는 4×4 MIMO 통신 시스템(n_t=4 및 n_r=4)에서의 심볼 에러율을 도시한다.

도 5 내지 도 7은 2개의 종료 알람 A₁ 및 A₂를 사용하는 실시예에 대응하며;

- 제1 종료 알람의 알람 파라미터 α₁은 0.7로 설정된다(현재의 복잡성이 인가된 1차 C_th의 70%에 도달하면 디코더는 제1 메트릭 파라미터 q₁을 사용하여 준-최적의 파라미터화된 디코딩으로 전환).

- 제2 종료 알람의 알람 파라미터 α₂는 0.9로 설정된다(디코더가 C_th의 90%에 도달할 때까지 계속한 다음 제2 메트릭 파라미터 q₂로 준-최적의 디코딩으로 전환).

도 5와 도 6의 시뮬레이션 결과는 다음 파라미터 정의를 기반으로 한다:

- 결정론적 종료(곡선 51)의 경우, 다음 값 q₁=0.1, q₂=5 이 사용된다.

- 적응 종료(곡선 52)에 대해, q₁은 식(13) 및 q₂=5에 따라 선택된다.

- 적응성 순차적 종료(곡선 53)에 대해, q₁은 식(13)에 정의된 바와 같이 선택되고, 이때 q₂=a₂.q₁이고 a₂=1.25이다.

도 7의 시뮬레이션 결과는 다음 파라미터 정의를 기반으로 한다:

- 결정론적 종료(곡선 51)의 경우, 다음 값이 사용되고 이때 q₁=0.1, q₂=10이다.

- 적응 종료(곡선 52)에 대해, q₁은 식(13) 및 q₂=10에 따라 선택된다.

- 적응성 순차적 종료(곡선 53)에 대해, q₁은 식(13)에 정의된 바와 같이 선택되며, 이때 q₂=a₂,q₁이고, a₂=1.25이다.

도 5 내지 도 7에서:

- 곡선(50)은 종래의 ZF-DFE 종료에 대응한다;

- 곡선(51)은 본 발명의 결정론적 예상 종료 실시예에 대응한다;

- 곡선(52)은 본 발명의 결정론적 예상 종료 실시예에 대응한다;

- 곡선(53)은 본 발명의 결정론적 예상 종료 실시예에 대응하고;

- 커브(54)는 통상적인 최적 ML 검출에 대응하며; 그리고

- 곡선(55)은 가중치 메트릭의 계산을 위해 고정된 바이어스값을 사용하는 종래의 스택 디코딩에 대응한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 특정 실시예에 따른 예상 종료 방법의 이점 및 종래의 접근법(곡선 50, 54 및 55)과 비교하여 이점을 도시한다. 순차적 종료 실시예(곡선 53)가 더 나은 심볼 에러율을 제공한다는 것을 알 수 있다. 특히, 곡선(50)에 의해 표시되는 종래 ZF-DFE 종료 방법에 대한 이득이 SER=2×10^-3에서 6.5dB이 되며, 종래 최적 ML 검출(곡선(54)으로 표시됨)에 비해 그 손실은 동일한 SER에서 1dB로 제한된다는 것을 관찰할 수 있다.

도 5의 다이어그램(n_t=2에 대응)을 도 7의 다이어그램(n_t=4에 대응)과 비교함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 예상 종료의 수행이 안테나의 수가 증가함에 따라 더 많이 중요하다는 것을 관찰할 수 있다.

특히, 도 7은 적응적 순차가 종래의 종료 접근법에 비해 매우 중요한 에러 성능 이득을 제공한다는 것을 나타낸다. 평균적으로 낮은 SNR 체제에서 다른 2개 기술보다 더 큰 디코딩 복잡성이 필요하지만 매우 중요한 에러 성능 이득을 제공한다. 예를 들어 SER=3×10-3 에서 기존 ZF-DFE 종료 방식보다 13dB의 이득을 제공한다.

도 8은 본 발명의 SB 스택 실시예에서 수신기(3)의 시공간 디코더(30)의 예시적인 아키텍처를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 시공간 디코더(30)는 데이터 및 어드레스 버스(64)에 의해 서로 링크되는 다음 요소를 포함할 수 있다:

- 예를 들어 디지털 신호 프로세서(DSP)인 마이크로 프로세서(61)(또는 CPU);

- 비 휘발성 메모리(62)(또는 ROM, 판독 전용 메모리);

- 랜덤 액세스 메모리 RAM(63);

- 시간/주파수 변환기로부터의 입력 신호를 수신하는 인터페이스(65);

- 디코딩된 데이터를 복조기(31)로 전송하기 위한 인터페이스(66).

비 휘발성 ROM 메모리(62)는 예를 들어 다음을 포함할 수 있다:

- 레지스터 "Prog"(620);

- 본 발명의 결정론적 종료 실시예에서 모든 파라미터 q_p 또는 적응형 또는 순차적 본 발명의 종료 실시예에 포함[2, N]된 p에 대한 메트릭 파라미터 q_p와 같은, 블록(621)에 의해 결정적으로 표시될 때 메트릭 파라미터 q_p의 적어도 일부;

- 복잡성 임계치 C_th, 622;

- 알람 파라미터 α_p, 623.

본 발명의 이 실시예에 따른 방법을 구현하기 위한 알고리즘은 프로그램(620)에 저장될 수 있다. CPU 프로세서(41)는 프로그램(620)을 RAM 메모리에 다운로드하고 대응하는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 특히, CPU는 수신된 신호에 의해 운반되는 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정하기 위한 명령을 포함하고, 추정된 심볼은 각 노드와 연관된 가중치 메트릭에 따라 디코딩 트리의 노드로부터 결정되며, 트리의 노드는 상기 데이터 신호의 심볼의 가능한 성분에 대응하며, 노드와 관련된 상기 가중치 메트릭은 상기 디코딩 트리의 루트 노드와 상기 노드 사이의 경로 및 수신된 신호 사이의 유클리드 거리의 함수를 나타내는 노드와 관련된다.

CPU는 종료 알람의 세트(A_P)를 모니터링하기 위한 명령들을 더 포함하며, 각각의 종료 알람은 이 종료 알람에 대해 정의된 각각의 트리거링 조건의 검증에 응답하여 트리거되고, 상기 조건은 현재 디코딩 계산 복잡성을 나타내는 계산 복잡성 표시기에 관련되며, 그리고 상기 종료 알람 중 하나의 트리거에 응답하여, 상기 디코더는 상기 트리거된 종료 알람과 관련된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양의 유클리드 거리를 감소시킴으로써 처리되는 하위 노드의 가중치 메트릭을 결정한다.

RAM 메모리(63)는,

- 레지스터(Prog)(630)에서, 마이크로 프로세서(61)에 의해 실행되고 시공간 디코더(30)의 활성 모드에서 다운로드되는 프로그램;

- 레지스터(631)의 입력 데이터;

- 레지스터(632)내의 노드에 관련된 데이터;

- 가능성(likelihood) 확률 또는 레지스터(634) 내의 LLR을 포함한다.

레지스터(632)에 저장된 데이터는 디코딩 트리의 노드에 대해, 이 노드(루트로부터 상기 노드로의 경로 및/또는 트리 내의 깊이)와 연관된 메트릭 파라미터를 포함할 수 있다.

보다 일반적으로는, 여기에 기술된 디코딩 기술은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 디코더의 프로세싱 요소는 예를 들어 하드웨어 전용 구성(예를 들어, 대응하는 메모리를 갖는 하나 이상의 FPGA, ASIC 또는 VLSI 집적 회로에서) 또는 VLSI 및 DSP 둘 다를 사용하는 구성에 따라 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예가 다양한 예에 대한 설명에 의해 예시되고, 이들 실시예가 상당히 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구 범위의 범위를 제한하거나 한정하는 것은 본 출원인의 의도는 아니다. 특히, 본 발명은 특정 유형의 순차적 디코더에 제한되지 않는다. 보다 일반적으로 본 발명은 스택 디코더, Fano 디코더, M-알고리즘을 구현하는 디코더, SB-스택 및 지그재그 스택 디코더(예를 들어, EP특허 14306517.5에 개시)를 사용하는 임의의 순차 디코더에 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 알람 파라미터 α_p가 결정론적으로 설정되는 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 알람 파라미터 α_p의 임의의 유형의 사전 결정에 적용될 수 있다. 유사하게, 선형 함수 또는 곱셈 함수의 사용이 특정 이점을 제공하지만, 본 발명은 이러한 유형의 함수에 제한되지 않는다. 또한, 각각의 종료 알람 A_p에 대한 메트릭 파라미터 q_p를 결정하기 위해 소정의 실시예가 설명되었더라도, 본 발명은 이러한 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 특정 접근법에서, 메트릭 파라미터 q_p는 이전 종료 알람 A_{p -1}에 대해 사용된 메트릭 파라미터 q_{p -1}의 함수로서, 또는 보다 일반적으로 이전의 메트릭 파라미터(q_{p - 1},..., q₁)의 적어도 일부의 함수로서 결정될 수 있다.

또한, 도 4는 종료 알람의 주기적인 모니터링을 위해 고정된 주기 T로 도시되었지만, 대안적으로 종료 알람의 모니터링은 상이한 주파수에서 수행될 수 있거나 주기 T는 디코딩 프로세스에서 선택적으로 가변될 수 있다. 특히, 종료 알람 감시 기간T은 알람 A_p의 트리거에 응답하여 변경될 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예는 특정 유형의 검출에 한정되지 않으며, 경성 및 연성 검출 모두에 적용된다.

또한, 본 발명의 일 실시예가 단일 쌍의 송신기/수신기를 포함하는 무선 MIMO시스템과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 응용에 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 발명은 채널 출력의 선형 표현을 특징으로 하는 임의의 선형 통신 시스템에서 동작하는 임의의 수신기 장치에 통합될 수 있다. 통신 시스템은 단일 또는 다중 안테나를 사용하는 단일 또는 다중 사용자를 수용하는 유선, 무선 또는 광섬유 기반, 단일 또는 다중-캐리어 통신 기술일 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 무선 분산 MIMO 시스템에 구현된 수신기 장치에 통합될 수 있다. 분산형 MIMO는 예를 들어 3G, 4G, LTE 및 미래 5G 표준에 적용되는 셀룰러 통신에 사용될 수 있다. 애드혹 네트워크(무선 센서 네트워크, 기계 간 통신, 사물의 인터넷 등)에 적용되는 협업 통신도 분산 MIMO 시스템의 예이다. 무선 네트워크에 부가하여, 본 발명은 편광 분할 멀티플렉싱 OFDM(PDM-OFDM) 시스템과 같은 광섬유 기반 통신 시스템에 구현되는 광 수신기 장치에 통합될 수 있다.

또한, 본 발명은 통신 장치에 제한되지 않으며 오디오 크로스오버 및 오디오 마스터링과 같은 오디오 애플리케이션에 사용되는 유한 임펄스 응답(FIR)의 전자 필터와 같은 신호 처리 장치에 통합될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들은 M차의 FIR 필터의 출력 시퀀스가 주어질 때 입력 시퀀스의 추정을 결정하는데 사용될 수 있다.

다른 응용에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품은 IRNSS, Beidou, GLONASS, Galileo 및; 예를 들어 적어도 반송파 위상 측정을 사용하여 위치 결정 파라미터를 추정하기 위한 적어도 하나의 GPS수신기를 포함하는 GPS와 같은 GNSS(Global Navigation Satellite System)에서 실행될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품은 그들의 저장, 처리 또는 통신 중에 데이터 또는 메시지를 암호화/해독하기 위한 암호 알고리즘에 사용되는 개인 비밀값에 대한 추정을 결정하기 위한 암호화 시스템에서 구현될 수 있다. 격자 기반 암호화 응용 프로그램에서 데이터/메시지는 격자점 형식으로 암호화된다. 그러한 암호화된 데이터의 복호화는 본 발명의 일 실시예에 따라 유리하게 수행될 수 있으며, 복잡성이 감소된 비밀값의 성공적인 성공 확률을 가능하게 한다.

Claims (20)

1. 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 데이터 신호를 디코딩하는 순차적 디코더로서,
   상기 디코더(310)는 상기 수신된 신호에 의해 운반되는 상기 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정하도록 구성된 심볼 추정 유닛(311)을 포함하고, 상기 추정된 심볼은 노드 각각과 관련된 가중치 메트릭에 기초하여 디코딩 트리의 노드로부터 결정되며, 상기 디코딩 트리의 각 노드는 상기 디코딩 트리의 주어진 레벨에 대응하고, 상기 디코더는 현재 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람을 모니터링하는 종료 알람 모니터링 유닛(312)을 더 포함하고, 상기 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되며, 상기 심볼 추정 유닛은 상기 종료 알람의 트리거링에 응답하여 상기 종료 알람과 관련된 상기 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치 메트릭을 감소시키도록 구성되고, 상기 함수는 상기 디코딩 트리의 노드의 레벨에 의존하는, 디코더.
2. 제1항에 있어서, 상기 종료 알람 모니터링 유닛(312)은 현재 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람의 한 세트를 모니터링하도록 구성되고, 각 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되며, 적어도 하나의 종료 알람의 트리거링에 응답하여, 상기 심볼 추정 유닛은 상기 트리거된 종료 알람과 관련된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치를 감소시키도록 구성되는, 디코더.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노드와 관련된 가중치 메트릭은 수신된 신호와 상기 디코딩 트리의 루트 노드 및 상기 노드 사이의 경로 간의 유클리드 거리의 함수인, 디코더.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 종료 알람은 현재의 디코딩 계산 복잡성을 나타내는 계산 복잡성 표시기와 관련된 트리거링 조건에 의존하며, 상기 종료 알람과 관련된 트리거링 조건은 미리 정의된 복잡성 임계치의 일부와 상기 계산 복잡성 표시기의 비교를 포함하는, 디코더.
5. 제4항에 있어서, 상기 계산 복잡성 표시기는 곱셈 연산의 수를 나타내는, 디코더.
6. 제4항에 있어서, 각 트리거링 조건은 상기 계산 복잡성 표시기가 상기 미리 정의된 복잡성 임계치의 상기 일부에 도달하는지를 결정하는 것을 포함하는, 디코더.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 종료 알람과 관련된 상기 양은 상기 메트릭 파라미터의 선형 함수이고, 상기 선형 함수의 기울기 파라미터는 상기 노드의 트리의 레벨에 대응하는, 디코더.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 종료 알람과 관련된 상기 메트릭 파라미터는 0 아닌 양의 값 파라미터인, 디코더.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 종료 알람과 관련된 상기 메트릭 파라미터는 잡음 레벨로부터 정의되는, 디코더.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 종료 알람과 관련된 상기 메트릭 파라미터는 이전에 트리거된 알람의 메트릭 파라미터의 값으로부터 결정되는, 디코더.
11. 제2항에 있어서, 상기 종료 알람의 적어도 일부에 대하여, 종료 알람과 관련된 상기 메트릭 파라미터는 이전에 트리거된 알람의 메트릭 파라미터의 선형 함수로서 결정되는, 디코더.
12. 제2항에 있어서, 상기 종료 알람 중 적어도 일부에 대하여, 종료 알람과 관련된 상기 메트릭 파라미터는 이전에 트리거된 알람의 메트릭 파라미터값보다 우수하거나 동일한 것으로 결정되는, 디코더.
13. 제2항에 있어서, 상기 종료 알람의 적어도 일부에 대하여, 상기 종료 알람의 메트릭 파라미터는 제1 트리거된 알람의 메트릭 파라미터의 선형 함수로서 결정되는, 디코더.
14. 제2항에 있어서, 상기 종료 알람의 총 개수는 미리 정의된 복잡성 임계치(C_th)의 함수인, 디코더.
15. 제1항에 있어서, 상기 디코더는 상기 디코딩 트리를 반복적으로 구성하는 단계를 포함하는 스택 디코딩 방법을 사용하며, 상기 디코딩 트리를 구성하는 상기 단계는, 스택의 상단에 저장된 트리의 현재 노드에 대하여, 다음 단계들:
    - 상기 수신된 데이터 신호를 나타내는 벡터로부터 상기 현재 노드의 하위 노드(s1)의 세트를 생성하는 단계, 그리고 상기 가중치를 결정하는 각 하위 노드에 대하여,
    - 상기 스택으로부터 상기 현재 노드를 제거하는 단계(308);
    - 상기 생성된 하위 노드들 중 선택된 노드를 상기 스택에 저장하는 단계(310)로서, 상기 각 하위 노드는 상기 가중치 메트릭을 포함하는 노드 정보와 관련하여 상기 스택에 저장되고, 상기 스택의 노드는 메트릭들의 증가하는 값에 의해 정렬되는, 상기 저장하는 단계;
    - 상기 스택의 최상위 노드를 새로운 현재 노드로서 선택하는 단계(312)
    중 적어도 하나의 반복을 구현하는 단계이며,
    상기 수신된 신호에 의해 반송된 상기 전송된 심볼을 나타내는 심볼의 상기 추정은 상기 스택에 저장된 상기 노드 정보로부터 결정되는, 디코더.
16. 인코딩된 데이터 신호를 수신 및 디코딩하기 위한 수신기로서, 상기 데이터 신호를 디코딩하기 위한 제1항에 따른 디코더를 포함하는 수신기.
17. 무선 통신 네트워크에서 데이터를 송신 및 수신할 수 있는 이동 장치로서, 데이터 신호를 수신하기 위한 청구항 제16항에 따른 수신기를 포함하는, 이동 장치.
18. 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 데이터 신호의 순차적 디코딩을 수행하는 방법으로서,
    상기 방법은 상기 수신된 신호에 의해 운반되는 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정하는 단계를 포함하되, 상기 추정된 심볼은 각 노드와 관련되는 가중치 메트릭에 기초하여 디코딩 트리의 노드로부터 결정되고, 상기 디코딩 트리의 각 노드는 상기 디코딩 트리의 주어진 레벨에 대응하고, 상기 방법은 현재의 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람을 모니터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되고, 상기 추정된 심볼을 결정하는 단계는, 상기 노드의 각각의 트리거링에 응답하여, 상기 종료 알람과 관련된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치를 감소시키는 단계를 더 포함하되, 상기 함수는 상기 디코딩 트리의 노드의 레벨에 의존하는, 데이터 신호를 디코딩하는 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 방법은 현재의 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람의 한 세트를 모니터링하는 단계를 더 포함하고, 각 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되며, 적어도 하나의 종료의 트리거링에 응답하여, 추정된 심볼을 결정하는 단계는 상기 트리거된 종료 알람과 연관된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치를 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
20. 하드웨어와 결합되어, 수신된 신호에 의해 운반되는 전송된 심볼을 나타내는 추정된 심볼을 결정함으로써 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 데이터 신호의 순차적 디코딩을 수행하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 추정된 심볼은 각 노드에 연관되는 가중치 메트릭에 기초하여 디코딩 트리의 노드로부터 결정되고, 상기 디코딩 트리의 각 노드는 상기 디코딩 트리의 주어진 레벨에 대응하고,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 디바이스 상에서 프로세서에 의해 실행될 때, 현재의 디코딩 계산 복잡성에 따라 종료 알람을 모니터링하는 단계로서, 상기 종료 알람은 메트릭 파라미터와 관련되는, 단계, 및 상기 종료 알람의 트리거링에 응답하여, 상기 종료 알람과 관련된 메트릭 파라미터의 함수에 대응하는 양만큼 상기 디코딩 트리의 각 노드의 가중치 메트릭을 감소시킴으로써 추정된 심볼을 결정하는 단계를 실행하기 위한 명령을 포함하되, 상기 함수는 상기 디코딩 트리의 노드의 레벨에 의존하는, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.

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