KR20050061754A - Vertical-bell laboratories layered space-time apparatus using simplified multipliers for implementing new calculation scheme, and method thereof - Google Patents

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Abstract

계산량을 줄이는 간소화된 승산기로 구현한 V-BLAST 장치 및 그 방법이 개시된다. 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는, 채널 정보 벡터를 수신하여 상기 채널 정보 벡터에 대한 의사 역행렬 계산시에 존재하는 자코비안 값 계산을 이용하여 의사 역행렬을 구성하는 출력 코팩터와 행렬식을 계산하여 출력하는 의사 역행렬 계산기; 상기 출력 코팩터의 각 행에서 자코비안 값 계산을 이용하여 NORM을 계산하고, 행별 NORM 값 중에서 최소값을 가지는 행을 나타내는 인덱스를 추출하여 출력하는 NORM 및 최소값 판정기; 상기 출력 코팩터로부터 상기 인덱스에 해당하는 행 벡터인 ZF 벡터를 선택하여 출력하는 ZF 벡터 선택기; 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터를 제거한 축소 행렬을 발생시켜 상기 채널 정보 벡터로서 재입력시키는 행렬 축소기; 및 수신 심볼과 상기 ZF 벡터의 승산에 자코비안 값 계산을 이용하여 제1 승산하고, 상기 제1 승산 결과를 상기 행렬식으로 나누어 그 결과를 출력하는 결정 통계 계산기를 구비하는 것을 특징으로 한다.Disclosed are a V-BLAST device and a method embodied in a simplified multiplier for reducing the amount of calculation. The V-BLAST device of the mobile communication receiver receives a channel information vector and calculates an output cofactor and a determinant constituting a pseudo inverse by using a Jacobian value calculation present when calculating a pseudo inverse of the channel information vector. Outputting pseudo inverse calculator; A NORM and minimum value determiner for calculating a NORM using Jacobian value calculation in each row of the output cofactor, and extracting and outputting an index indicating a row having a minimum value among row-specific NORM values; A ZF vector selector for selecting and outputting a ZF vector, which is a row vector corresponding to the index, from the output cofactor; A matrix reducer for generating a reduction matrix from which the column vector corresponding to the index is removed from the channel information vector and re-input as the channel information vector; And a decision statistical calculator for multiplying the received symbol and the ZF vector by using a Jacobian value calculation, dividing the first multiplication result by the determinant, and outputting the result.

Description

계산량을 줄이는 간소화된 승산기로 구현한 V-BLAST 장치 및 그 방법{Vertical-Bell laboratories layered space-time apparatus using simplified multipliers for implementing new calculation scheme, and method thereof} Vertical-Bell laboratories layered space-time apparatus using simplified multipliers for implementing new calculation scheme, and method

본 발명은 MIMO(multiple input multiple output) 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, MIMO 이동 통신 수신기의 V-BLAST(vertical-Bell laboratories layered space-time) 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multiple input multiple output (MIMO) mobile communication system, and more particularly, to a vertical-bell laboratories layered space-time (V-BLAST) apparatus and a method of a MIMO mobile communication receiver.

멀티미디어를 지원하기 위한 이동통신시스템은 고속의 전송이 필수적인 요소이다. 3세대 이후의 통신에서는 이것을 실현하기 위한 방안이 다각도로 연구되고 있는데 그 중의 하나의 방법이 MIMO 통신 시스템이다. 근래의 고속 통신을 위한 연구를 통하여 다중 경로(multipath)를 갖는 무선 채널은 많은 양의 채널 용량을 갖는 것이 발견되었다. 그리고, 다중 경로의 통신 채널상에서 산란은 풍부한 것으로 인식되었다. 이 성질을 사용하여 고속의 통신을 위한 통신 처리 방법이 연구되었다. 1996년 Foschini는 D-BLAST(Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time)의 방식을 소개하였다. 즉, 송수신기에 여러 개의 안테나 배열을 사용하고 대각선으로 배치된 부호구조를 사용하여 통신을 수행하면 각 부호 블록들은 시공간에서 대각선으로 교차되면서 전파된다. 이때 채널 환경은 레일리(Rayleigh) 산란 환경이고 송수신기의 안테나의 수가 동일한 경우 안테나의 수에 따라 전송률이 선형적으로 증가하여 최종적으로 전송률은 Shannon의 채널 용량의 90%까지 접근함을 알 수 있었다. 그러나, 이 방식을 구현하는데 있어서는, 복잡도가 큰 단점을 가지고 있다. 또한, 1998년 Wolniansky는 V-BLAST 방식을 제안하였고, 이 방식은 기존의 D-BLAST에 비하여 하드웨어가 간소화되기는 하였지만, 최대 다이버시티(diversity)를 얻을 수 없어 성능이 저하되는 단점을 가지고 있다.High speed transmission is an essential element in a mobile communication system for supporting multimedia. In the 3rd generation and later communication, a plan for realizing this has been studied in various ways, one of which is the MIMO communication system. In recent years, research for high speed communication has found that a radio channel having a multipath has a large amount of channel capacity. And scattering was recognized as abundant on multipath communication channels. Using this property, a communication processing method for high speed communication has been studied. In 1996 Foschini introduced the method of Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time (D-BLAST). That is, when a plurality of antenna arrays are used in a transceiver and communication is performed using a diagonally arranged code structure, each code block propagates diagonally in space-time. In this case, when the channel environment is Rayleigh scattering environment and the number of antennas of the transceiver is the same, the transmission rate increases linearly with the number of antennas. Finally, the transmission rate approaches 90% of Shannon's channel capacity. However, the implementation of this method has a disadvantage of great complexity. In addition, in 1998, Wolniansky proposed the V-BLAST method, which has a hardware disadvantage compared to the existing D-BLAST, but has a disadvantage in that performance cannot be obtained because maximum diversity cannot be obtained.

도 1은 일반적인 MIMO 이동 통신 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 MIMO 이동 통신 시스템은, 전송 데이터(Tx data)를 인코딩하는 인코더(110), 인코딩된 데이터를 QPSK(quadrature phase shift keying) 등의 방식으로 변조하는 변조기(120), 채널로부터 수신된 신호에서 채널 정보 벡터를 추출하는 채널 추정기(130), 수신 신호의 왜곡을 보상하여 출력하는 V-BLAST 장치(140), QPSK 포맷 등의 복조기(150), 디인터리버 또는 디코더(160)를 구비한다. 디인터리버 또는 디코더(160)는 수신 데이터(Rx data)를 출력한다. V-BLAST 장치(140)에서 수행하는 V-BLAST 알고리즘은 복소수로 이루어진 행렬 합산(matrix addition), 행렬 승산(matrix multiplication), 역행렬(inverse matrix) 계산 등의 다양한 행렬 계산을 포함한다. 이것을 일반적인 방법을 사용하여 하드웨어로 구현할 경우 상당한 크기의 하드웨어가 요구된다. 1 is a block diagram illustrating a general MIMO mobile communication system. Referring to FIG. 1, a general MIMO mobile communication system includes an encoder 110 for encoding Tx data, a modulator 120 for modulating the encoded data by quadrature phase shift keying (QPSK), and a channel. A channel estimator 130 for extracting a channel information vector from a signal received from the signal, a V-BLAST device 140 for compensating and outputting distortion of a received signal, a demodulator 150 such as a QPSK format, a deinterleaver or a decoder 160. It is provided. The deinterleaver or decoder 160 outputs Rx data. The V-BLAST algorithm performed by the V-BLAST apparatus 140 includes various matrix calculations such as matrix addition, matrix multiplication, inverse matrix calculation, and so on. Implementing this in hardware using the usual methods requires a significant amount of hardware.

1998년에 Wolniansky가 제안한 V-BLAST 알고리즘을 구현하는데 있어서 하드웨어의 크기를 줄이기 위한 방안이 필요하다. 먼저, V-BLAST 알고리즘에 대하여 약술한다. V-BLAST의 알고리즘은 최적의 순서의 결정을 포함하는 반복적인 절차를 수행한다.To implement the V-BLAST algorithm proposed by Wolniansky in 1998, we need a way to reduce the size of hardware. First, the V-BLAST algorithm is outlined. V-BLAST's algorithm performs an iterative procedure that includes determining the optimal order.

이하, 알고리즘의 간략화를 위하여, V-BLAST 장치(140)에 수신되는 채널 정보 벡터를 나타내는 벡터 H와 수신 심볼 벡터 r은 4x4 행렬인 것으로 예로들어 설명한다. Hereinafter, for the sake of simplicity of the algorithm, the vector H indicating the channel information vector received by the V-BLAST device 140 and the reception symbol vector r are described as examples of being a 4x4 matrix.

먼저, [수학식 1]과 같이, 처음 수신된 채널 정보 벡터 H의 의사 역행렬을 Gi=1로 나타낸다. [수학식 1]에서 H+는 H에 대한 Moore-Penrose 의사 역행렬(Pseudo-inverse Matrix)을 의미한다.First, as shown in Equation 1, the pseudo inverse of the first received channel information vector H is represented by G i = 1 . In Equation 1, H + denotes a Moore-Penrose pseudo-inverse matrix for H.

[수학식 1][Equation 1]

다음, 아래 [수학식 2]와 같이 G1의 각 행에 대하여 원소들의 제곱의 합인 NORM을 구하고 그 중에서 가장 작은 값을 k1으로 한다. 이때, 가장 작은 값 k1을 가지는 행은 ZF(zero forcing) 벡터 wki라하고 [수학식 3]과 같이 나타낸다.Next, as shown in Equation 2 below, for each row of G 1 , NORM, which is the sum of the squares of the elements, is calculated and the smallest value is k 1 . At this time, the row having the smallest value k 1 is called a ZF (zero forcing) vector w ki and is represented by Equation 3 below.

[수학식 2][Equation 2]

[수학식 3][Equation 3]

다음, 결정 통계(decision statistic) yki는 [수학식 4]와 같이 수신 심볼 ri과 ZF 벡터 wki의 전치 행렬(transpose)을 곱하여 얻는다. 결정 통 yki는 슬라이서(slicer)의 입력으로 되어 경계 조건으로 사용됨으로써, [수학식 5]와 같이 추정된 심볼 정보 가 얻어진다.Next, decision statistic y ki is obtained by multiplying the transpose of the received symbol ri by the ZF vector w ki as shown in [Equation 4]. The decision container y ki is input to a slicer and is used as a boundary condition, thereby estimating symbol information as shown in [Equation 5]. Is obtained.

[수학식 4][Equation 4]

[수학식 5][Equation 5]

이때, [수학식 6]과 같이 추정된 심볼 정보 에 채널 정보 벡터 H의 해당 채널 벡터를 곱하여 원래 수신된 심볼 신호 ri에서 제거하면, 해당 심볼에 관한 성분은 없어지고 나머지 성분에 관한 사항 ri+1만이 수신 심볼에 남게 된다. 즉, [수학식 6]에서 는 추정된 심볼 정보인 와 수신된 채널 정보 벡터 H의 ki 번째의 벡터인 (H)ki의 곱으로 수신된 심볼 중의 성분이 채널을 경유하여 수신 심볼에 영향을 미치는 양이다. 그러므로 새롭게 계산된 ri+1성분을 제외한 나머지 성분의 수신 심볼이 된다.At this time, the estimated symbol information as shown in [Equation 6] When multiplying by the corresponding channel vector of the channel information vector H and removing from the originally received symbol signal r i , the component of the symbol is lost and only the component r i + 1 of the remaining components remains in the received symbol. That is, in [Equation 6] Is estimated symbol information Of the symbols received by the product of (H) ki which is the k i th vector of the received channel information vector H The amount by which components affect received symbols via the channel. Therefore, the newly calculated r i + 1 is It is a received symbol of the remaining components except for the component.

[수학식 6][Equation 6]

따라서, ri+1를 가지고 나머지 심볼을 검출하기 위하여, 원래 수신된 채널 정보 벡터 H에서 ki 번째의 채널 벡터를 제외하고 상기의 과정을 반복한다. 즉, ki 번째의 채널 벡터를 제외한 채널 정보 벡터를 라 할때, [수학식 7]과 같이 그것의 의사 역행렬 Gi+1을 구한다. H의 열 k1, k2, . . ., ki를 "0"으로 한 행렬이다. Therefore, in order to detect the remaining symbols with r i + 1 , the above process is repeated except for the k i th channel vector in the originally received channel information vector H. That is, the channel information vector except for the k i th channel vector is Let us calculate its pseudo inverse G i + 1 as shown in [Equation 7]. Are the columns k1, k2,. . is a matrix with ki as "0".

[수학식 7][Equation 7]

다음에는, 위에서 기술한 바와 동일한 방법으로 행렬의 각 행의 NORM을 구하고 최소값을 [수학식 8]과 같이 찾는 상기와 동일한 과정을 수행한다. [수학식 8]에서 (Gi)j는 Gi의 j번째 행을 나타낸다.Next, the same process as described above is performed by finding the NORM of each row of the matrix and finding the minimum value as shown in [Equation 8] in the same manner as described above. In Equation 8, (G i ) j represents the j th row of G i .

[수학식 8][Equation 8]

이상에서 설명한 V-BLAST 알고리즘을 구현하기 위한 종래의 V-BLAST 장(140)치를 나타내는 블록도는 도 2와 같다. 도 2를 참조하면, 수신되는 채널 정보 벡터 H는 의사 역행렬 계산기(200)로 입력되고, NORM 및 최소값 판정기(201)는 역행렬의 각 행을 기준으로 하여 NORM 및 최소값을 계산하고, 최소값을 가지는 행의 인덱스를 구한다. ZF 벡터 선택기(202)는 역행렬의 행들 중 최소 인덱스에 해당하는 행을 선택하여 ZF 벡터를 출력한다. 이 최소 인덱스는 또한 행렬 축소기(203)로 전달되어 현재의 행렬에서 인덱스에 해당하는 열(column) 성분을 제거한 새로운 행렬을 만든다. 다음 반복 계산은 제1 스위치(208)에 의한 제어를 받아 새로운 축소 행렬에 대하여 진행된다. A block diagram showing a conventional V-BLAST field 140 value for implementing the V-BLAST algorithm described above is shown in FIG. Referring to FIG. 2, the received channel information vector H is input to the pseudo inverse matrix calculator 200, and the NORM and minimum value determiner 201 calculates the NORM and the minimum value based on each row of the inverse matrix and has a minimum value. Get the index of a row. The ZF vector selector 202 selects a row corresponding to the minimum index among the rows of the inverse matrix and outputs a ZF vector. This minimum index is also passed to matrix reducer 203 to create a new matrix that removes the column component corresponding to the index from the current matrix. The next iteration calculation proceeds with respect to the new reduction matrix under control of the first switch 208.

한편, 제1 승산기(204)는 최소 인덱스에 의해 선택된 ZF 벡터와 각 안테나에서 수신된 수신 심볼 r을 승산하고, 그 결과는 디매퍼(demapper)(205)에 의하여 최초의 심볼로 복조된다. 이렇게 복조 된 심볼들 r'은 디인터리버(deinterleaver)나 복호기(decoder)로 전달된다. 제2 승산기(204)는 디매퍼(205)에서 구해진 심볼과 채널 정보 벡터 H 중 최소 인덱스에 해당하는 열을 승산하고, 이때, 각 안테나에서 수신된 심볼 중 최소 성분에 해당하는 심볼들을 재생성하여 출력한다. 감산기(207)는 수신된 심볼에서 수신된 심볼 중 최소 성분에 해당하는 심볼을 감산하고, 최소 성분이 제거된 새로운 수신 심볼들을 생성하여 출력한다. 다음의 반복 계산은 제2 스위치(209)에 의한 제어를 받아 최소 성분이 제거된 새로운 수신 심볼들에 대하여 진행된다. 이와 같은 과정은 마지막 심볼을 복조 할 때까지 반복된다.On the other hand, the first multiplier 204 multiplies the received symbol r received at each antenna by the ZF vector selected by the minimum index, and the result is demodulated by the demapper 205 into the first symbol. The demodulated symbols r 'are transferred to a deinterleaver or decoder. The second multiplier 204 multiplies the column corresponding to the minimum index among the symbols obtained from the demapper 205 and the channel information vector H, and regenerates and outputs the symbols corresponding to the minimum component among the symbols received at each antenna. do. The subtractor 207 subtracts a symbol corresponding to the minimum component among the received symbols from the received symbol, and generates and outputs new received symbols from which the minimum component has been removed. The next iterative calculation is performed on new received symbols with the minimum component removed under the control of the second switch 209. This process is repeated until the last symbol is demodulated.

의사 역행렬 계산기(200)는 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있는 채널 정보 벡터에 대한 의사 역행렬 H+를 계산한다. [수학식 9]에서 HH는 H의 허미션(hermitian)을 의미한다. [수학식 9]에서 H가 정방 행렬이 아니더라도 HH*H는 정방 행렬을 이루게 되며, 따라서 의사 역행렬은 정방 행렬의 역행렬을 구하고 여기에 다시 원래 행렬의 허미션(hermitian)을 곱해주는 것으로 구할 수 있음을 알 수 있다.The pseudo inverse calculator 200 calculates a pseudo inverse H + for the channel information vector, which can be expressed by Equation (9). In Equation 9, H H means a hermitian of H. In Equation 9, even if H is not a square matrix, H H * H forms a square matrix. Therefore, the pseudo inverse matrix can be obtained by obtaining the inverse of the square matrix and multiplying it by the hermitian of the original matrix. It can be seen that.

[수학식 9][Equation 9]

V-BLAST 알고리즘에서는 의사 역행렬을 구하는 의사 역행렬 계산기(200)와 이 의사 역행렬에서 최소의 행을 찾아 내기 위한 NORM 및 최소값 판정기(201)가 하드웨어의 대부분을 차지하게 된다. 채널 행렬의 각 원소는 복소수(complex value)이고, 이에 따라 이러한 복수의 행렬들을 일반적인 방법으로 계산하여 의사 역행렬을 구하기 위해서는 엄청난 양의 하드웨어를 필요로 한다. 예를 들어, 4x4로 이루어진 행렬의 의사 역행렬을 구하는 경우에, 단순 역행렬 계산에 96개의 복소 승산기와 다수의 복소 합산기가 필요하며, 의사 역행렬 계산에 포함된 두 가지 경우의 행렬의 승산에 32개의 복소 승산기와 다수 개의 복소 합산기가 필요하다. 따라서, 총 128개의 복소 승산기와 다수개의 복소 합산기가 필요하다. 이것을 실수 연산자로 계산을 수행하면, 실수 및 허수 각각을 위하여 총 512개의 승산기와 많은 양의 합산기가 필요하다. 그러므로, 의사 역행렬 계산과 NORM 및 최소값 판정을 위한, 하드웨어의 부담을 줄이고 더 나아가 효율적인 구조의 개발이 필요하다. In the V-BLAST algorithm, a pseudo inverse matrix calculator 200 for obtaining a pseudo inverse and a NORM and a minimum value determiner 201 for finding a minimum row in the pseudo inverse occupy most of the hardware. Each element of the channel matrix is a complex value, and accordingly, a large amount of hardware is required to calculate a pseudo inverse by calculating these plurality of matrices in a general manner. For example, in the case of obtaining a pseudo inverse of a matrix of 4x4, 96 complex multipliers and a large number of complex adders are required for simple inverse calculation, and 32 complexes for multiplication of two cases of matrix included in the pseudo inverse calculation Multipliers and multiple complex adders are required. Thus, a total of 128 complex multipliers and a plurality of complex adders are needed. Performing this calculation with a real operator requires a total of 512 multipliers and a large amount of adders for each real and imaginary number. Therefore, it is necessary to reduce the burden on hardware and further develop an efficient structure for pseudo inverse calculation and NORM and minimum value determination.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 계산량을 줄이는 간소화된 복소수 승산기 및 이를 이용하여 구현되는 다중입력 다중 출력 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the technical problem to be achieved by the present invention is a simplified complex multiplier for reducing the amount of calculation and V-BLAST of a multi-input multiple output mobile communication receiver implemented using the same An apparatus and a method thereof are provided.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는, 채널 정보 벡터를 수신하여, 상기 채널 정보 벡터에 대한 의사 역행렬 계산시에 존재하는 자코비안 값 계산을 이용하여 의사 역행렬을 구성하는 출력 코팩터와 행렬식을 계산하여 출력하는 의사 역행렬 계산기; 상기 출력 코팩터의 각 행에서 자코비안 값 계산을 이용하여 NORM을 계산하고, 행별 NORM 값 중에서 최소값을 가지는 행을 나타내는 인덱스를 추출하여 출력하는 NORM 및 최소값 판정기; 상기 출력 코팩터로부터 상기 인덱스에 해당하는 행 벡터인 ZF 벡터를 선택하여 출력하는 ZF 벡터 선택기; 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터를 제거한 축소 행렬을 발생시켜 상기 채널 정보 벡터로서 재입력시키는 행렬 축소기; 및 수신 심볼과 상기 ZF 벡터의 승산에 자코비안 값 계산을 이용하여 제1 승산하고, 상기 제1 승산 결과를 상기 행렬식으로 나누어 그 결과를 출력하는 결정 통계 계산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 한다. 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는, 상기 나누어진 결과를 디매핑하여 출력하는 디매퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는, 상기 디매퍼 출력을 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터와 제2 승산하여 최소 성분 심볼을 재생성하고, 상기 수신 심볼에서 상기 재성성된 최소 성분 심볼을 감산하여 생성한 최소 성분이 제거된 수신 심볼을 상기 수신 심볼로서 재입력시키는 것을 특징으로 한다.The V-BLAST device of the mobile communication receiver according to the present invention for achieving the above technical problem, receives a channel information vector, by using a pseudo inverse matrix calculation using the Jacobian value present in the calculation of the pseudo inverse of the channel information vector A pseudo inverse matrix calculator for calculating and outputting an output cofactor and a determinant; A NORM and minimum value determiner for calculating a NORM using Jacobian value calculation in each row of the output cofactor, and extracting and outputting an index indicating a row having a minimum value among row-specific NORM values; A ZF vector selector for selecting and outputting a ZF vector, which is a row vector corresponding to the index, from the output cofactor; A matrix reducer for generating a reduction matrix from which the column vector corresponding to the index is removed from the channel information vector and re-input as the channel information vector; And a decision statistic calculator for multiplying the received symbol and the ZF vector by using a Jacobian value calculation and dividing the first multiplication result by the determinant to output the result. The V-BLAST device of the mobile communication receiver may further include a demapper for demapping and outputting the divided result. The V-BLAST device of the mobile communication receiver regenerates the minimum component symbol by second multiplying the demapper output by the column vector corresponding to the index in the channel information vector, and regenerating the minimum component symbol in the received symbol. The received symbol from which the minimum component generated by subtracting the symbol is removed is re-input as the received symbol.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 직렬 자코비안 승산기는, 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값 및 최소값을 분류하여 출력하고, 상기 최대값 및 최소값 각각의 부호를 출력하는 비교기; 상기 두 수의 부호들에 배타적 논리곱을 수행하여 두 수의 부호가 같은 경우 및 다른 경우 각각에 대응하는 먹스 제어 신호를 생성하는 XOR 로직; 상기 최대값에서 상기 최소값을 감산하여 출력하는 감산기; 상기 감산 결과에 대응하는 음의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 음의 자코비안 테이블부; 상기 감산 결과에 대응하는 양의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 양의 자코비안 테이블부; 상기 먹스 제어 신호에 응답하여 선택적으로 상기 음의 자코비안 값 또는 양의 자코비안 값을 출력하는 먹스; 및 상기 최대값에 상기 먹스 출력을 합산하여 출력하는 합산기를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a serial Jacobian multiplier receives two elements and two signs, classifies and outputs the maximum and minimum values of the two elements, and outputs the codes of the maximum and minimum values, respectively. Output comparator; XOR logic for performing an exclusive AND on the two numbers of codes to generate a mux control signal corresponding to each of the same and different cases; A subtractor which subtracts the minimum value from the maximum value and outputs the subtracted value; A negative Jacobian table unit generating and outputting a negative Jacobian value corresponding to the subtraction result; A positive Jacobian table unit generating and outputting a positive Jacobian value corresponding to the subtraction result; A mux for selectively outputting the negative Jacobian value or the positive Jacobian value in response to the mux control signal; And a summer for summing and outputting the MUX output to the maximum value.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 병렬 자코비안 승산기는, 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하고, 두 원소 중 최소값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하며, 상기 최대값 및 상기 최소값 각각의 부호를 출력하는 비교기; 상기 최대값 정수의 2의 지수승을 계산하여 출력하는 2의 지수승 계산기; 2-(CMi-Cmi)×2Cmf(여기서, CMi는 상기 최대값의 정수, Cmi는 상기 최소값의 정수, Cmf는 상기 최소값의 소수)을 제1 계산하고, 상기 제1 계산 결과에 대한 2의 보수를 계산하여, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 같으면 상기 제1 계산 결과를 출력하고, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 다르면 상기 2의 보수값을 출력하는 이진 지수승 계산기; 상기 2의 지수승 계산기 출력과 상기 이진 지수승 계산기 출력을 제1 합산하여 출력하는 제1 합산기; 상기 제1 합산 결과에 대응하는 2진 로그값을 계산하여 출력하는 로그 테이블부; 상기 최대값 정수와 상기 2진 로그값을 제2 합산하여 출력하는 제2 합산기를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a parallel Jacobian multiplier receives two elements and two signs, outputs a maximum value of two elements classified into integers and decimals, and outputs a minimum value of two elements. And a comparator which classifies and outputs a decimal number, and outputs a sign of each of the maximum value and the minimum value. An exponential power of 2 for calculating and outputting an exponential power of 2 of the maximum value integer; 2 − (CMi-Cmi) × 2 Cmf (where C Mi is an integer of the maximum value, Cmi is an integer of the minimum value, Cmf is a decimal of the minimum value), and 2 for the first calculation result A binary exponential calculator for calculating the complement of the second output unit, and outputting the first calculation result if the signs of the maximum value and the minimum value are the same, and outputting the two's complement value if the signs of the maximum value and the minimum value are different; A first adder for first summing and outputting the exponential power output of 2 and the binary power calculator; A log table unit for calculating and outputting a binary log value corresponding to the first sum result; And a second adder configured to secondly add the maximum value integer and the binary log value to output the second sum value.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법은, 채널 정보 벡터를 수신하여, 상기 채널 정보 벡터에 대한 의사 역행렬 계산시에 존재하는 자코비안 값 계산을 이용하여 의사 역행렬을 구성하는 출력 코팩터와 행렬식을 계산하여 출력하는 단계; 상기 출력 코팩터의 각 행에서 자코비안 값 계산을 이용하여 NORM을 계산하고, 행별 NORM 값 중에서 최소값을 가지는 행을 나타내는 인덱스를 추출하여 출력하는 단계; 상기 출력 코팩터로부터 상기 인덱스에 해당하는 행 벡터인 ZF 벡터를 선택하여 출력하는 단계; 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터를 제거한 축소 행렬을 발생시켜 상기 채널 정보 벡터로서 재입력시키는 단계; 및 수신 심볼과 상기 ZF 벡터의 승산에 자코비안 값 계산을 이용하여 제1 승산하고, 상기 제1 승산 결과를 상기 행렬식으로 나누어 그 결과를 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 방법은, 상기 나누어진 결과를 디매핑하여 출력하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 방법은, 상기 디매핑 결과를 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터와 제2 승산하여 최소 성분 심볼을 재생성하고, 상기 수신 심볼에서 상기 재성성된 최소 성분 심볼을 감산하여 생성한 최소 성분이 제거된 수신 심볼을 상기 수신 심볼로서 재입력시키는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a V-BLAST driving method of a mobile communication receiver, which receives a channel information vector and uses calculation of a Jacobian value present when calculating a pseudo inverse of the channel information vector. Calculating and outputting an output cofactor and a determinant constituting a pseudo inverse; Calculating NORM using Jacobian value calculation in each row of the output cofactor, and extracting and outputting an index indicating a row having a minimum value among row-specific NORM values; Selecting and outputting a ZF vector which is a row vector corresponding to the index from the output cofactor; Generating a reduction matrix from which the column vector corresponding to the index is removed from the channel information vector and re-input as the channel information vector; And multiplying the received symbol by the ZF vector using a Jacobian value calculation, and dividing the first multiplication result by the determinant to output the result. The V-BLAST method of the mobile communication receiver may further include demapping and outputting the divided result. The V-BLAST method of the mobile communication receiver regenerates the minimum component symbol by second multiplying the demapping result by the column vector corresponding to the index in the channel information vector, and regenerating the minimum component symbol in the received symbol. The received symbol from which the minimum component generated by subtracting the symbol is removed is re-input as the received symbol.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 직렬 자코비안 승산 방법은, 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값 및 최소값을 분류하여 출력하고, 상기 최대값 및 최소값 각각의 부호를 출력하는 단계; 상기 두 수의 부호들에 배타적 논리곱을 수행하여 두 수의 부호가 같은 경우 및 다른 경우 각각에 대응하는 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 최대값에서 상기 최소값을 감산하여 출력하는 단계; 상기 감산 결과에 대응하는 음의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 단계; 상기 감산 결과에 대응하는 양의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 단계; 상기 제어 신호에 응답하여 선택적으로 상기 음의 자코비안 값 또는 양의 자코비안 값을 출력하는 단계; 및 상기 최대값에 상기 선택적으로 출력된 값을 합산하여 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, a serial Jacobian multiplication method receives two elements and two signs, classifies and outputs a maximum value and a minimum value of two elements, respectively. Outputting a sign; Performing an exclusive AND on the two numbers of codes to generate a control signal corresponding to each of the same and different cases; Subtracting and outputting the minimum value from the maximum value; Generating and outputting a negative Jacobian value corresponding to the subtraction result; Generating and outputting a positive Jacobian value corresponding to the subtraction result; Selectively outputting the negative Jacobian value or the positive Jacobian value in response to the control signal; And summing and outputting the selectively output value to the maximum value.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 병렬 자코비안 승산 방법은, 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하고, 두 원소 중 최소값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하며, 상기 최대값 및 상기 최소값 각각의 부호를 출력하는 단계; 상기 최대값 정수의 2의 지수승을 계산하여 출력하는 단계; 2-(CMi-Cmi)×2Cmf(여기서, C Mi는 상기 최대값의 정수, Cmi는 상기 최소값의 정수, Cmf는 상기 최소값의 소수)을 제1 계산하고, 상기 제1 계산 결과에 대한 2의 보수를 계산하여, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 같으면 상기 제1 계산 결과를 출력하고, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 다르면 상기 2의 보수값을 출력하는 단계; 상기 최대값 정수의 2의 지수승에 상기 선택적으로 출력된 상기 제1 계산 결과 또는 상기 2의 보수값 중 어느 하나를 제1 합산하여 출력하는 단계; 상기 제1 합산 결과에 대응하는 2진 로그값을 계산하여 출력하는 단계; 상기 최대값 정수와 상기 2진 로그값을 제2 합산하여 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a parallel Jacobian multiplication method, which receives two elements and two signs, classifies the maximum value of two elements into integers and decimals, and outputs the minimum value of two elements. Dividing the integer into integers and decimals, and outputting a sign of each of the maximum value and the minimum value; Calculating and outputting an exponential power of 2 of the maximum integer; 2 − (CMi-Cmi) × 2 Cmf (where C Mi is an integer of the maximum value, Cmi is an integer of the minimum value, Cmf is a decimal of the minimum value), and 2 for the first calculation result Calculating a complement of the second output unit and outputting the first calculation result if the signs of the maximum value and the minimum value are the same and outputting the complementary value of 2 if the signs of the maximum value and the minimum value are different; First summating and outputting either the first calculated result or the complementary value of 2 to an exponential power of two of the maximum integer; Calculating and outputting a binary log value corresponding to the first sum result; And summing and outputting the maximum value integer and the binary log value to a second sum.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

종래의 V-BLAST 알고리즘에서는 역행렬을 구하는 부분에 있어서 코팩터(cofactor)들을 행렬식(derterminant)으로 나누어서 전달하기 때문에, 많은 수의 나눗셈기가 필요하여 하드웨어의 낭비를 초래한다. 따라서, 본 발명에서는 완전한 역행렬을 구하지 않고, 코팩터 의사 역행렬(Cofactor pseudo-inverse matrix)을 계산하여 역행렬의 결과를 행렬식과 코팩터들로 분리하여 이 값들을 후속 단으로 전달하도록 한다. In the conventional V-BLAST algorithm, since the cofactors are transferred in a determinant in a part of obtaining an inverse matrix, a large number of dividers are required, resulting in waste of hardware. Therefore, in the present invention, a cofactor pseudo-inverse matrix is calculated without obtaining a complete inverse matrix, and the result of the inverse matrix is separated into a determinant and cofactors, and the values are transferred to a subsequent stage.

먼저, 종래의 V-BLAST 알고리즘에서 의사 역행렬은 [수학식 9]와 같은 식을 이용하여 구할 수 있었다. [수학식 9]에서 H가 정방 행렬이 아니더라도 HH*H는 정방행렬을 이루며, 따라서 의사 역행렬은 정방 행렬의 역행렬을 구하고 여기에 다시 원래 행렬의 허미션을 곱해주는 것으로 구할 수 있음을 알 수 있다. 여기서 정방행렬의 역행렬 (HH*H)-1의 결과를 행렬식 Δ과 그에 대한 코팩터들 A로 분리시키면 [수학식 10]과 같이 나타낼 수 있다. 이때, [수학식 11] 내지 [수학식 13]이 만족된다.First, the pseudo inverse of the conventional V-BLAST algorithm was obtained by using the equation as shown in [Equation 9]. In Equation 9, even if H is not a square matrix, H H * H forms a square matrix. Therefore, the pseudo inverse matrix can be obtained by obtaining the inverse of the square matrix and multiplying it by the hermition of the original matrix. have. Here, if the result of the inverse of the square matrix (H H * H) -1 is separated into the determinant Δ and cofactors A, it can be expressed as shown in [Equation 10]. At this time, Equations 11 to 13 are satisfied.

[수학식 10][Equation 10]

[수학식 11][Equation 11]

[수학식 12][Equation 12]

[수학식 13][Equation 13]

이러한 결과에서 행렬식(Δ)은 각 행에 대하여 공통인자이므로 연산을 수행할 필요가 없으며 NORM 계산은 나머지 코팩터로 이루어진 행렬에 대해서만 수행하면 된다. 이 가장 작은 값을 갖는 행 벡터는 ZF(zero forcing) 벡터(wki)이고, [수학식 14]와 같다. 여기서 행렬식 값은 계산의 제일 마지막에 추가하여 계산하여도 동일한 결과를 얻을 수 있으므로, 실제 하드웨어의 구현에서 ZF 벡터(wki)는 코팩터와 H의 허미션 행렬의 곱에서 추출한 행만 가지고 연산을 수행한 뒤 마지막에 행렬식의 역수를 곱해주는 순서로 구현을 한다. 이어서 수신 심볼과 ZF 벡터(wki)의 전치 행렬을 곱하여 결정 통계(decision statistic) (yki)를 [수학식 15]와 같이 얻는다.In this result, since the determinant Δ is a common factor for each row, there is no need to perform an operation, and the NORM calculation need only be performed on a matrix consisting of the remaining cofactors. The row vector having the smallest value is a ZF (zero forcing) vector (w ki ), and is represented by Equation (14). Since the determinant value can be calculated by adding it to the end of the calculation, in the real hardware implementation, the ZF vector (w ki ) performs an operation with only rows extracted from the product of the cofactor and the hermition matrix of H. Then we implement them in the order of multiplying the inverse of the determinant at the end. Subsequently, a decision statistic (y ki ) is obtained by multiplying the received symbol by the transpose matrix of the ZF vector (w ki ) as shown in [Equation 15].

[수학식 14][Equation 14]

[수학식 15][Equation 15]

종래의 알고리즘과 마찬가지로 wki T는 ZF 벡터(wki)의 전치 행렬이고, r i는 수신 심볼이며, 이들을 곱하여 얻어진 값은 뒷 단의 슬라이서(slicer)의 입력이 되고 그것을 경계 조건으로 사용하여 검출하면 [수학식 5]와 같이 추정된 심볼 정보인 를 얻을 수 있다. 이 결과 종래 알고리즘과 같이 추정된 심볼 정보 에 채널 정보 벡터(H)의 해당 채널 벡터를 곱하여 원래 수신된 심볼 신호에서 제거하면 해당 심볼에 관한 성분은 없어지고 나머지 성분에 관한 사항만이 수신 심볼에 남게 된다. 나머지 과정 역시 전술한 종래 알고리즘과 유사하다.As in the conventional algorithm, w ki T is the transpose matrix of the ZF vector (w ki ), r i is the received symbol, and the value obtained by multiplying them becomes the input of the rear slicer and detects it using the boundary condition. If the estimated symbol information as shown in [Equation 5] Can be obtained. As a result, symbol information estimated as in the conventional algorithm Multiplying the corresponding channel vector of the channel information vector (H) to remove it from the originally received symbol signal, the component of the symbol is lost and only the remaining components remain in the received symbol. The rest of the process is similar to the conventional algorithm described above.

위와 같이 연산을 수행하게 되면, 역행렬을 구할 때 코팩터 값들을 행렬식으로 나누어 주는 데 필요한 나눗셈기(divider)의 수를 줄일 수 있게 되며, 4x4인 경우, 필요한 나눗셈기의 수는 16개에서 1개로 줄게 된다. 또한, Moore-Penrose의 의사 역행렬을 구하는 경우에 중복되는 패턴들이 발생하게 되는데 이를 없애면 요구되는 하드웨어 양을 더욱 줄일 수 있게 된다. Moore-Penrose의 의사 역행렬을 나타내는 [수학식 9]의 계산에서, 먼저 H의 허미션을 구하고 그 결과와 원래의 H를 곱한다. 다음에, 곱한 결과의 역행렬을 구한 후 그 결과를 다시 원래의 행렬을 허미션한 결과와 곱한다. 여기서, HH*H는 항상 정방 행렬이 되어 정방 행렬에 대한 역행렬을 구하는 회로가 필요하다. 행렬 H의 역행렬을 직접 구하는 경우(direct inversion), 각각의 원소에 대하여 1행을 대상으로 코팩터(cofactor)로 전개하면 [수학식 16]과 같이 전개된다. 단, h는 모두 복소수(complex number)이다.Performing the above operation reduces the number of dividers needed to divide the cofactor values into a determinant when obtaining an inverse matrix, and in the case of 4x4, the number of dividers required is 16 to one. You will lose. In addition, in the case of obtaining a pseudo inverse of Moore-Penrose, overlapping patterns occur. Eliminating this can further reduce the amount of hardware required. In the calculation of [Equation 9], which represents Moore-Penrose's pseudo inverse, we first calculate the hermitity of H and multiply the result by the original H. Next, find the inverse of the product and multiply the result by the result of the error of the original matrix. Here, H H * H is always a square matrix, and a circuit for obtaining an inverse of the square matrix is required. When the inverse of the matrix H is directly obtained (direct inversion), a cofactor is developed for one element of each row as shown in Equation 16. However, all h is a complex number.

[수학식 16][Equation 16]

여기서 행렬식은 행(row)이나 열(column) 방향으로 전개하여도 같은 결과가 나오는 값이며, [수학식 16]에서의 행렬식은 제 1행을 대상으로 전개한 것이다. [수학식 16]을 전개하고 중복되는 부분을 제거하고 나면 필요한 연산기의 수는 2입력 복소 승산이 36개, 2입력 복소 감산이 18개가 필요하게 된다. 여기서 고려하는 연산기의 수는, 정방 행렬에 대해서만 고려한 것이며 HH*H의 역행렬 계산과 허미션과 곱하는 과정은 공통된 부분이므로 이 과정에 대한 연산기 수는 포함하지 않았다.Here, the determinant is a value that results in the same result even when developed in the row or column direction, and the determinant in [Equation 16] is developed for the first row. After developing Equation 16 and removing the overlapping portion, the number of necessary operators requires 36 two-input complex multiplications and 18 two-input complex subtractions. The number of operators considered here is considered only for the square matrix, and since the process of multiplying the inverse matrix of H H * H and the hermit is a common part, the number of operators for this process is not included.

전체적인 V-BLAST 알고리즘은 반복적으로 적용되어 연산이 이루어지므로, 처음 4×4 행렬은 3×3행렬로 축소되었다가 다시 2×2 행렬로, 마지막으로 하나의 벡터가 될 때까지 계속 축소 된다. 따라서, 3×3 행렬로 축소된 경우, 4×4와 겹치지 않는 부분을 고려하면, 12개의 복소 승산기와 6개의 복소 감산기가 추가되므로, 전체 필요한 연산기의 양은 48개의 2 입력 복소 승산기, 24개의 2 입력 복소 감산기가 필요하게 된다. 하나의 복소 승산기는 실수 연산 영역에서는 승산기 4개와 1개의 감산기, 2개의 합산기로 구성되므로 실제 구현에 필요한 승산기의 수는 4배가 되어, 192개의 승산기가 필요하게 된다. 그러나, [수학식 16]을 살펴보면 각 원소들이 대칭적으로 배열이 되어 있음을 알 수 있는데, 코팩터 행렬의 A1x와 A2x는 1행을 대상으로 코팩터 분해를 하고, A3x와 A4x는 4행을 대상으로 코팩터 분해를 하게 되면, 많은 부분들이 중복되어 표현된다. 예를 들어, 4x4의 경우에 반복되어 없어지는 패턴을 보면, 아래 [예 1] 및 [예 2]와 같다. [예 1] 및 [예 2]에서 밑줄 부분이 윗 부분과 중복되어 없어지는 연산들이다.Since the entire V-BLAST algorithm is applied repeatedly, the operation is reduced, so that the first 4x4 matrix is reduced to 3x3 matrix and then to 2x2 matrix, and continues to shrink until it becomes a vector. Thus, when reduced to a 3x3 matrix, taking into account the portion that does not overlap 4x4, 12 complex multipliers and 6 complex subtractors are added, so the total amount of required operators is 48 two input complex multipliers, 24 2 An input complex subtractor is required. Since one complex multiplier consists of four multipliers, one subtractor, and two adders in the real operation area, the number of multipliers required for the actual implementation is quadrupled, requiring 192 multipliers. However, in Equation 16, each element is arranged symmetrically. A 1x and A 2x of the cofactor matrix perform cofactor decomposition on one row and A 3x and A 4x When cofactor decomposition is performed on four rows, many parts are overlapped. For example, in the case of 4x4, the repeated pattern disappears as shown in [Example 1] and [Example 2] below. In [Example 1] and [Example 2], the underlined parts are overlapped with the upper part.

[예 1] [Example 1]

[예 2][Example 2]

이렇게 1행과 4행을 대상으로 코팩터 분해를 한 경우, 필요한 2입력 복소 승산기의 수는 24개이며, 12개의 2입력 복소 감산기가 필요하게 된다. 또한, 3x3의 경우를 고려해 보면, 중복되는 부분은 다르지만 위의 경우와 동일한 수의 연산기가 필요하게 되어, [표 1]과 같이 총 연산기의 수는 36개의 2입력 승산기와 18개의 2입력 복소 감산기가 필요하게 된다. 이 경우 실제로 필요한 승산기의 수는 144개가 되어 1행에 대해서만 전개한 경우보다 52개의 승산기를 줄일 수 있어 약 26%의 승산기 수를 줄일 수 있다. 또한, 6개의 복소 감산기의 수도 줄어들게 되어 전체적으로 필요한 하드웨어의 양을 감소 시킬 수 있다. 그러나, 아직 여전히 많은 수의 복소 승산기 및 가/감산기가 요구되기 때문에 이를 그대로 하드웨어로 구현할 경우 많은 하드웨어 소모량이 예상된다. 따라서, 이를 실수 연산의 영역에서 계산하지 않고, 로그 영역(Log-domain)으로 옮겨 연산을 수행하면, 실수 영역(Real-domain)의 승산 및 나눗셈이 합산 및 감산으로 표현되고, 실수 영역의 합산 및 감산은 자코비안(Jacobian) 연산으로 구현되기 때문에 구현에 요구되는 하드웨어의 양을 더 줄일 수 있게 된다.In the case of cofactor decomposition for 1 and 4 rows in this way, the number of 2-input complex multipliers required is 24, and 12 2-input complex subtractors are required. In addition, considering the case of 3x3, the overlapping parts are different, but the same number of operators are required as in the above case, and as shown in Table 1, the total number of operators is 36 two-input multipliers and 18 two-input complex subtractors. Will be needed. In this case, the number of multipliers actually required is 144, which can reduce 52 multipliers compared to deploying only one row, which can reduce the number of multipliers by about 26%. In addition, the number of six complex subtractors can be reduced, reducing the overall amount of hardware required. However, since a large number of complex multipliers and adders / subtractors are still required, a large amount of hardware consumption is expected if the hardware is implemented as it is. Therefore, if the calculation is performed by moving to the log domain without performing calculation in the real domain, the multiplication and division of the real domain are expressed as addition and subtraction, and the real and Subtraction is implemented with Jacobian operations, which further reduces the amount of hardware required for the implementation.

[표 1]TABLE 1

구분division 1행을 대상으로 전개한 경우If you deployed to row 1 1행 및 4행을 대상으로 전개한 경우If you deployed to rows 1 and 4 차이Difference 2입력 복소 승산기2-input complex multiplier 4848 3636 12(25%)12 (25%) 2입력 복소 감산기2-input complex subtractor 2424 1818 6(25%)6 (25%)

먼저, 로그 영역에서의 연산 방법을 설명한다. 양수 a의 값에 이진 로그(binary log)를 취한 것을 A라 하면 A=log2a 또는 a=2A이 성립한다. 실수 영역(Real domain)에서는 실수 영역을 강조하기 위해, 임의의 수 a를 R(a)로 표기하기로 한다. 로그 영역(Log domain)을 실수 영역의 값에 로그를 취하여 얻어진 값을 다루는 영역으로 정의하면 log2R(a)=R(log2a)가 성립한다. 여기서 log2 a는 A이므로, 로그 영역을 강조하기 위하여 A는 L(A)로 표기하기로 정의한다. 일반적으로 a의 값은 소수(fractional)를 갖는 값이다. 그러므로, a가 단지 소수부(fractional part) 만의 값을 가질 경우 A의 값은 음수이다.First, the calculation method in the log area is described. If A is the binary log of the value of positive a, then A = log 2 a or a = 2 A holds. In the real domain, in order to emphasize the real domain, an arbitrary number a will be denoted as R (a). If you define a log domain as a domain that handles the value obtained by taking a log of the real domain value, log 2 R (a) = R (log 2 a). Since log 2 a is A, we define A as L (A) to emphasize the log area. In general, the value of a is a fractional value. Therefore, the value of A is negative if a has only a fractional part.

음수의 로그 영역 표기에 대하여 알아보자. 일반적으로 음수에 대해 로그를 취하는 것은 수학적으로 정의되지 않는다. 그러므로, 위의 표현 방법을 음수를 갖는 경우에까지 확장하기 위하여 값을 부호와 크기로 나누어 생각하면 앞서 정의한 표기도 부호를 포함하는 형태로 확장할 수 있다. 즉, 실수 영역에서 음수의 표기는 부호와 그 때의 양수 값 a로 표기할때, R(-,a)와 같이 된다. 또한, 양수인 경우와 같은 방법으로 음수 영역의 표현을 로그 영역으로 변경하면, log2R(-,a)=L(-,log2a)가 성립한다. 여기서, log2a는 A이므로, 로그 영역을 강조하여 나타내면, 음수 A는 L(-,A)로 정의한다. 그러므로, 아래의 각 영역 상에서는 [수학식 17]과 같은 관계가 성립한다. 즉, 로그 영역에서의 부호는 실수 영역에서의 부호와 동일하고, 로그 영역에서의 크기는 실수 영역의 크기의 절대치에 로그를 취한 것과 같다. 여기서 문자 R과 문자L은 부호와 크기를 갖는 실수 영역과 로그 영역을 각각 표현한다. 예를 들어, a가 4이면 앞서 정의한 방법에 의하여 R(-,4)로 쓸 수 있다. A는 2가 되며 그 때의 부호는 음이 되어 앞서 정의한 방법에 의하여 L(-,2)로 표기된다.Let's look at the negative log range notation. In general, taking a log of negative numbers is not mathematically defined. Therefore, in order to extend the above expression method to have a negative number, if a value is divided into a sign and a size, the notation defined above may be extended to include a sign. In other words, the notation of a negative number in the real area is the same as R (-, a) when the sign and the positive value a at that time. In addition, a change in the expression of the negative area in the same way as positive, the log area, log 2 R holds a - - (, log 2 a) (, a) = L. Here, log 2 a is A, so if the log area is highlighted, negative A is defined as L (-, A). Therefore, the relationship shown in [Equation 17] holds in each of the following areas. That is, the sign in the log area is the same as the sign in the real area, and the size in the log area is equal to the log taken at the absolute value of the size of the real area. Here, the letters R and L represent real and log areas each having a sign and a size. For example, if a is 4, it can be written as R (-, 4) by the method defined above. A becomes 2 and the sign at that time becomes negative and is represented as L (-, 2) by the method defined above.

[수학식 17][Equation 17]

이와 같이 정의된 표기법을 음수와 양수를 포함하는 일반적인 표현으로 확대하면, [수학식 18]과 같다. [수학식 18]에서 알 수 있는 바와 같이 로그 영역의 값은 실수 영역의 값에 이진 로그를 취하여 얻을 수 있으며, 반대로 실수 영역의 값은 로그 영역의 값에 2의 지수승(exponential)을 구하여 얻을 수 있다. 실수 영역의 부호는 로그 영역의 부호와 동일하다. 여기서 A의 값은 음과 양의 값을 모두 갖는 실수이며 a의 값은 항상 양의 실수이다.If the notation defined in this way is expanded to a general expression including negative and positive numbers, Equation 18 is used. As can be seen in [Equation 18], the value of the log area can be obtained by taking a binary logarithm of the value of the real area. Can be. The sign of the real area is the same as the sign of the log area. Where A is a real number with both negative and positive values, and a is always a positive real number.

[수학식 18]Equation 18

이와 같은 표기법을 기초로, 로그 영역에서 합산과 감산에 대하여 알아보자. 두 개의 수를 더하는 합산에 대하여 살펴보면, 먼저 실수 영역에서 임의의 두수 R(±,a)와 R(±,b)를 더한 결과는, [수학식 19]와 같이 4가지 경우로 분류된다. 감산의 경우는 뒤의 수 b의 부호를 바꾼 후 더한 것과 동일하므로 합산과 같은 방법으로 계산된다.Based on this notation, let's look at addition and subtraction in the logarithmic domain . Looking at the sum of the two numbers, first, the result of adding any two numbers R (±, a) and R (±, b) in the real area is classified into four cases as shown in [Equation 19]. In the case of subtraction, it is the same as adding after changing the sign of the number b afterwards.

[수학식 19][Equation 19]

위와 같이 합산되는 두 수에 대하여 로그를 취하면, [수학식 20]과 같이 쓸 수 있다. 여기서, a≥b≥0라고 가정한다. [수학식 20]에서 보는 바와 같이 실수 영역에서 원소 a와 b의 합산은 로그 영역에서 원소 A와 B의 자코비안(Jacobian) 형태로 나타난다. [수학식 20]에서 최종 결과인 C에 역 로그인 지수 승을 취하면, [수학식 21]과 같이 실수 영역의 계산과 동일한 결과가 얻어진다.Taking the logarithm of the two numbers summed as above, we can write: Here, assume that a ≧ b ≧ 0. As shown in [Equation 20], the sum of elements a and b in the real area is represented by Jacobian of elements A and B in the log area. If the inverse log-in exponential multiplier is taken for C, the final result in [Equation 20], the same result as the calculation of the real area is obtained as shown in [Equation 21].

[수학식 20][Equation 20]

[수학식 21][Equation 21]

따라서, 위와 같이 실수 영역의 값에 이진 로그를 취하여 로그 영역으로 변환하여 연산을 수행하고, 그 결과를 역 이진 로그(inverse binary log) 즉, 2의 지수 승을 취하여 얻은 값은 실수 영역에서 연산을 수행한 것과 동일한 결과를 얻는다. 실수 영역에서의 합산은 로그 영역으로 변환할 때, 오히려 더 복잡해지나 뒤에서 언급할 실수 영역에서의 승산은 로그 영역으로 변경하였을 때 단순히 합산으로 변환되므로 전체적으로 하드웨어의 수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 실수 영역에서 두 수 4와 -0.25의 합산은, [예 3]과 같다. [예 3]에서, 로그 영역 계산을 수행한 후 다시 실수 영역으로 변환하면 [예 4]와 같이 당연한 결과를 얻는다. 로그의 계산과 지수 승의 계산은, 미리 계산된 표를 이용하여 처리한다.  Therefore, as above, the binary log is taken to the real area value and converted to the log area, and the result is obtained by taking the exponential power of inverse binary log, that is, the power of 2. You get the same results as you did. The sum in the real area becomes more complicated when converted to the log area, but the multiplication in the real area, which will be described later, is simply converted to the sum when the log area is changed, thereby reducing the overall number of hardware. For example, the sum of two numbers 4 and -0.25 in the real area is the same as in [Example 3]. In [Example 3], if the log area calculation is performed and then converted to the real area again, a natural result is obtained as shown in [Example 4]. The calculation of the logarithm and the calculation of the exponential power are handled using a precalculated table.

[예 3]Example 3

[예 4]Example 4

로그 영역에서 합산과 감산에 대하여, 일반적인 표현은 [수학식 22]와 같다. [수학식 22]의 값들을 부호와 크기로 나누어서 단순화된 자코비안(Jacobian)으로 변경하면 [수학식 23]과 같다. 여기서, 부호 Sc는 a와 b의 값 중 큰 것의 부호를 취하게 되며, 크기 C는 [수학식 23]과 같이 A와 B중에서 큰 값을 로그 밖으로 뽑아내고 A와 B의 차이에 대한 자코비안(Jacobian) 값을 구하면 된다. 이때 두 부호가 같으면 일반적으로 알려진 자코비안 테이블(JT:Jacobian Table)를 사용하고, 그렇지 않고 로그 내에 음의 부호가 있으면 그것을 음의 자코비안(Negative Jacobian)으로 새롭게 정의한 음의 자코비안 테이블(NJT:Negative Jacobian Table)을 이용한다.For addition and subtraction in the logarithmic domain, the general expression is given by Equation 22. When the value of Equation 22 is divided into a sign and a size and converted into a simplified Jacobian, Equation 23 is obtained. Here, the sign S c takes the sign of the larger value of a and b, and the size C extracts the larger value out of the logarithm of A and B as shown in [Equation 23], and the Jacobian for the difference between A and B. Get the value (Jacobian). If the two signs are the same, a commonly used Jacobian table (JT) is used. Otherwise, if there is a negative sign in the log, the negative Jacobian table (NJT :) is newly defined as negative Jacobian. Negative Jacobian Table).

[수학식 22][Equation 22]

[수학식 23][Equation 23]

두 개의 수에 대하여 가질 수 있는 모든 경우에 대한 자코비안 값이 [표 2]에 나타나 있다. [표 2]에서, 연산자를 포함하여 부호가 같으면 양의 자코비안 값이 되며 부호가 다르면 음의 자코비안 값이 된다. Jacobian values for all cases that can have for two numbers are shown in Table 2. In Table 2, if the sign is the same, including the operator, it is a positive Jacobian value. If the sign is different, it is a negative Jacobian value.

[표 2]TABLE 2

연산자Operator Sa S a Sb S b 부호(sign)Sign 자코비안 값Jacobian value ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ -- +@a≥b/-@a<b+ @ a≥b /-@ a <b -/--/- ++ -- ++ -@a≥b/+@a<b-@ a≥b / + @ a <b -/--/- ++ -- -- -- ++ -- ++ ++ +@a≥b/-@a<b+ @ a≥b /-@ a <b -/--/- -- ++ -- ++ ++ -- -- ++ -- ++ -- -- -- -@a≥b/+@a<b-@ a≥b / + @ a <b

일반적으로 양의 자코비안의 성질은 잘 알려져 있으므로 설명을 생략하고, 여기서는 새롭게 정의된 음의 자코비안에 대하여 살펴본다. [수학식 24]에서 보는 바와 같이 2의 지수항의 계산결과는 항상 음의 값을 갖고 A와 B 가 같은 경우 최대 0을 가진다. 그러므로, [수학식 24]의 이진 로그의 범위는 0에서 음의 무한대까지의 값을 가질 수 있다. In general, the nature of positive Jacobian is well known, so the explanation is omitted, and the newly defined negative Jacobian is described here. As shown in [Equation 24], the calculation result of the exponent term of 2 always has a negative value and has a maximum of 0 when A and B are equal. Therefore, the range of binary logarithm of Equation 24 may range from 0 to negative infinity.

[수학식 24] [Equation 24]

예를 들어, 실수 영역과 로그 영역의 다양한 경우에 대한 계산 결과는 [표 3]에 나타나 있다. [표 3]에서 부호는 연산자를 고려하고 난 후 큰 값을 갖는 값의 부호에 따른다. 자코비안 내의 부호는 연산자를 고려하고 난 후의 부호가 서로 같으면 양이고 다르면 음이다. 특히, 연산하고자 하는 두수의 크기가 같은 경우 [표 4]와 같이 음의 자코비안의 계산에서 음의 무한대의 값이 발생한다. [표 4]에서 +/-b는 연산의 부호를 고려한 후의 값이다. 자코비안 내의 부호는 연산자를 고려된 부호가 서로 같으면 음의 값이고 다르면 양의 값이다. 음의 무한대의 값은 실제 하드웨어의 구현에서는 값이 지닐 수 있는 음의 최대값으로 설정되며 그 이하의 값은 포화 오류(saturation error)로 취급한다. For example, the calculation results for various cases of real and log areas are shown in Table 3. In Table 3, the sign follows the sign of a large value after considering the operator. The sign in Jacobian is positive if the signs are the same after considering the operator and negative if they are different. In particular, when two numbers to be calculated are the same, negative infinity occurs in the calculation of negative Jacobian as shown in [Table 4]. In Table 4, +/- b is the value after considering the sign of the operation. The sign in Jacobian is negative if the signs that consider the operators are equal to each other and positive if they are different. Negative infinity is set to the maximum negative value that a hardware implementation can have, and values below it are treated as saturation errors.

[표 3] TABLE 3

실수영역계산Real area calculation 로그영역계산Calculation of log area aa BB +/-+/- CC 부호sign AA BB 최대maximum 자코비안 값Jacobian value CC cc +4+4 +2+2 ++ +6+6 ++ +2+2 +1+1 +2+2 Pos,+0.586Pos, + 0.586 2.5852.585 +6+6 +4+4 +2+2 -- +2+2 ++ +2+2 +1+1 +2+2 Neg,-1Neg, -1 1One +2+2 +4+4 -2-2 ++ +2+2 ++ +2+2 +1+1 +2+2 Neg,-1Neg, -1 1One +2+2 +4+4 -2-2 -- +6+6 ++ +2+2 +1+1 +2+2 Pos,+0.586Pos, + 0.586 2.5852.585 +6+6 -4-4 +2+2 ++ -2-2 -- +2+2 +1+1 +2+2 Neg,-1Neg, -1 1One -2-2 -4-4 +2+2 -- -6-6 -- +2+2 +1+1 +2+2 Pos,+0.586Pos, + 0.586 2.5852.585 -6-6 -4-4 -2-2 ++ -6-6 -- +2+2 +1+1 +2+2 Pos,+0.586Pos, + 0.586 2.5852.585 -6-6 -4-4 -2-2 -- -2-2 -- +2+2 +1+1 +2+2 Neg,-1Neg, -1 1One -2-2 +0.25+0.25 +0.5+0.5 ++ +0.75+0.75 ++ -2-2 -1-One -1-One Pos,+0.586Pos, + 0.586 -0.414-0.414 +0.75+0.75 +0.25+0.25 +0.5+0.5 -- -0.25-0.25 -- -2-2 -1-One -1-One Neg,-1Neg, -1 -2-2 -0.25-0.25 +0.25+0.25 -0.5-0.5 ++ -0.25-0.25 -- -2-2 -1-One -1-One Neg,-1Neg, -1 -2-2 -0.25-0.25 +0.25+0.25 -0.5-0.5 -- +0.75+0.75 ++ -2-2 -1-One -1-One Pos,+0.586Pos, + 0.586 -0.414-0.414 +0.75+0.75 -0.25-0.25 +0.5+0.5 ++ +0.25+0.25 ++ -2-2 -1-One -1-One Neg,-1Neg, -1 -2-2 -0.25-0.25 -0.25-0.25 +0.5+0.5 -- -0.75-0.75 -- -2-2 -1-One -1-One Pos,+0.586Pos, + 0.586 -0.414-0.414 -0.75-0.75 -0.25-0.25 -0.5-0.5 ++ -0.75-0.75 -- -2-2 -1-One -1-One Pos,+0.586Pos, + 0.586 -0.414-0.414 -0.75-0.75 -0.25-0.25 -0.5-0.5 -- +0.25+0.25 ++ -2-2 -1-One -1-One Neg,-1Neg, -1 -2-2 +0.25+0.25

[표 4] TABLE 4

실수영역계산Real area calculation 로그영역계산Calculation of log area AA +/-b+/- b CC 부호sign AA BB 최대maximum 자코비안값Jacobian Price CC cc +4+4 +4+4 +8+8 ++ +2+2 +2+2 +2+2 Pos,+1Pos, + 1 +3+3 +8+8 +4+4 -4-4 00 ++ +2+2 +2+2 +2+2 Neg,음의무한Neg, negative 음의무한Indefinite 00 -4-4 +4+4 00 ++ +2+2 +2+2 +2+2 Neg,음의무한Neg, negative 음의무한Indefinite 00 -4-4 -4-4 -8-8 -- +2+2 +2+2 +2+2 Pos,+1Pos, + 1 +3+3 -8-8 +0.5+0.5 +0.5+0.5 +1+1 ++ -1-One -1-One -1-One Pos,+1Pos, + 1 00 +1+1 +0.5+0.5 -0.5-0.5 00 ++ -1-One -1-One -1-One Neg,음의무한Neg, negative 음의무한Indefinite 00 -0.5-0.5 +0.5+0.5 00 ++ -1-One -1-One -1-One Neg,음의무한Neg, negative 음의무한Indefinite 00 -0.5-0.5 -0.5-0.5 -1-One -- -1-One -1-One -1-One Pos,+1Pos, + 1 00 -1-One

다음은, 로그 영역에서 두 개의 수를 곱하는 승산에 대하여 살펴보자. 먼저, 실수 영역에서 임의의 두 수 R(±,a), R(±,b)를 곱한 결과는 [수학식 25]와 같이 4가지 경우로 나타낼 수 있다. 위와 같이 승산되는 두 수에 대하여 로그를 취하면, [수학식 26]과 같이 쓸 수 있다. [수학식 26]에서 보는 바와 같이 실수 영역에서 원소 a와 b의 승산은 로그 영역에서 원소 A와 B의 합산으로 나타나며 부호는 a의 부호와 b의 부호의 승산으로 나타난다. 이 부호에 대한 승산은 논리 연산자 배타적 논리곱(XOR)로 쉽게 계산된다.Next, let's look at the multiplication of two numbers in the log area . First, the result of multiplying any two numbers R (±, a) and R (±, b) in the real area may be represented by four cases as shown in Equation 25. Taking the logarithm of the two numbers multiplied as above, we can write: As shown in Equation 26, the multiplication of the elements a and b in the real area is represented by the sum of the elements A and B in the log area, and the sign is represented by the multiplication of the sign of a and the sign of b. The multiplication for this sign is easily calculated with the logical operator exclusive logical product (XOR).

[수학식 25][Equation 25]

[수학식 26][Equation 26]

[수학식 26]에서, C 값에 역 로그, 즉, 지수승을 취하면 [수학식 27]과 같이 실수 영역의 계산과 동일한 결과를 얻을 수 있다. [수학식 27]에서 부호는 음임을 알 수 있다.In Equation 26, if the inverse logarithm to the C value, that is, the exponential power, the same result as in the calculation of the real area can be obtained as shown in Equation 27. In Equation 27, the sign is negative.

[수학식 27][Equation 27]

이와 같이하여 실수 영역의 값을 이진 로그를 취하여 로그 영역으로 변환하여 연산을 수행하고, 그 결과를 역 이진 로그(inverse binary log) 즉, 2의 지수 승을 취하여 얻은 값은, 실수 영역에서 연산을 수행한 것과 동일한 결과를 얻는다. 이 실수 영역에서의 승산은 로그 영역으로 변환하면 단순히 합산으로 변환되므로 전체적으로 하드웨어의 수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 실수 영역에서 두 수 4와 -0.25의 승산은 [예 5]와 같이 계산된다. [예 5]의 식을 로그 영역 계산을 수행한 후 다시 실수 영역으로 변환하면 [예 6]과 같다. 여기서, 로그의 계산과 지수승의 계산은 미리 계산된 표를 사용한다. In this way, the operation is performed by converting the value of the real area into a binary log and converting the result to a log area. The result obtained by taking the exponential power of 2, the inverse binary log, is calculated in the real area. You get the same results as you did. The multiplication in this real area is simply converted to a sum when converted to a log area, thereby reducing the overall number of hardware. For example, the multiplication of the two numbers 4 and -0.25 in the real area is calculated as shown in [Example 5]. If the equation in [Example 5] is converted to the real area after performing the log area calculation, it is as in [Example 6]. Here, the logarithm calculation and the exponential power calculation use a precalculated table.

[예 5]Example 5

[예 6]Example 6

로그 영역에서 승산과 나눗셈에 관한 일반식은, L(Sc,C)=L(SaSb,A±B)와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 승산은 합산으로 치환되고, 나눗셈은 감산으로 치환되며, 부호는 두 실수 값의 부호의 곱이 된다. 이와 같이 로그 영역에서 연산을 수행하는 것과 실수 영역에서 연산을 수행하는 것은 동일한 연산 결과를 얻을 수 있으나 로그 영역의 연산 과정을 사용하여 하드웨어를 설계하면 크기 및 그에 따른 소모전력을 저하시킬 수 있다. 이 효과는 연산이 복잡해지고 하드웨어 비트의 할당이 커질수록 현저하게 나타난다.The general formula for multiplication and division in the logarithmic domain can be expressed as L (S c , C) = L (S a S b , A ± B). That is, the multiplication is replaced by a sum, the division is replaced by a subtraction, and the sign is the product of the sign of two real values. As described above, performing the operation in the log area and performing the operation in the real area can obtain the same operation result, but designing hardware using the operation of the log area can reduce the size and the power consumption thereof. This effect is more pronounced as the operation becomes more complex and the allocation of hardware bits increases.

이하, 위와 같이 새로이 정의된 새로운 V-BLAST 알고리즘에 따라, 실수 영역 또는 로그 영역에서의 합산, 승산 방법과 자코비안 계산 방법을, 복소수의 승산 및 복소수 행렬 승산에 적용하여 V-BLAST 장치를 구현하는 과정을 살펴보자. 단, 복소수 또는 복소수 행렬의 합산과 감산은 실수부(real part)와 허수부(imaginary part)로 분리되어 수행될 뿐 상기 언급한 합산과 감산의 방식과 동일하게 JT(Jacobian Table) 및 NJT(Negative Jacobian Table)을 사용하여 구현한다. Hereinafter, according to the newly defined new V-BLAST algorithm as described above, the V-BLAST device is implemented by applying the sum, multiplication, and Jacobian calculation methods in real or log domains to complex multiplication and complex matrix multiplication. Let's look at the process. However, the addition and subtraction of complex numbers or complex matrices is performed by separating the real part and the imaginary part, but the JT (Jacobian Table) and the NJT (Negative) are performed in the same way as the above summation and subtraction. Implemented using Jacobian Table).

먼저, 복소수의 승산은 실수 영역에서 [수학식 28]과 같이 승산과 합산으로 이루어진다. 여기서, Sar, Sbr, 및 Scr은 부호이고 ar, a r, 및 ar 각각은 복소수 a, b, 및 c의 실수 부분의 크기이다. 그리고, SarSbr은 부호비트 Sar와 S br의 곱을 의미하는 것으로 같은 부호이면 결과가 +이고 다른 부호이면 결과가 - 이다. 이것은 하드웨어로 구현할 때 +를 논리값 0에 -를 논리값 1에 매핑(mapping)하면 배타적 논 리곱(XOR)으로 쉽게 구현된다.First, the multiplication of a complex number consists of a multiplication and a sum, as shown in Equation 28, in the real area. Where S ar , S br , and S cr are signs and a r , a r , and a r are each the magnitude of the real part of the complex numbers a, b, and c. And, S ar S br means the product of the sign bits S ar and S br . If the same sign is used, the result is +. This is easily implemented as an exclusive logical product (XOR) by mapping + to logical value 0 and-to logical value 1 when implemented in hardware.

[수학식 28][Equation 28]

위와 같은 실수 영역의 연산 과정에 대응하는 연산 과정을 로그 영역에서 수행하면, 복소수에 로그를 취하게 되므로 의도되지 않은 복잡한 수식이 발생한다. 그러므로, 복소수의 로그 영역으로 변경은 실수부와 허수부를 분리하여 수행한다. 실수부와 허수부를 분리하고 각각에 이진 로그를 취하면 [수학식 29] 또는 [수학식 30]과 같다. If the operation process corresponding to the operation process of the real area as described above is performed in the log area, a logarithm to a complex number is generated and an unintended complex expression occurs. Therefore, the change to the complex logarithmic area is performed separately from the real part and the imaginary part. If you separate the real part and the imaginary part, and take the logarithm of each, you can see Equation 29 or Equation 30.

[수학식 29][Equation 29]

[수학식 30]Equation 30

[수학식 30]의 계산은 부호와 크기의 계산으로 나누어 수행한다. 이상의 값의 크기를, Ar+Br=Crr, Ai+Bi=Cii, A r+Bi=Cri, 및 Ai+Br=Cir로 바꾸고, 부호를 sarsbr=Scrr, -saisbi=Scii, sarsbi=Scri, 및 s aisbi=Scii, 로 치환하면 [수학식 31]과 같은 식이 된다. 여기서 Scr은 L(Scrr,2Crr)과 L(Scii,2Cii)의 크기가 큰 것의 부호를 선택하며, Sci도 동일하게 선택된다. 그리고, 크기 Cr의 계산은 log2|2Crr±2Cii|으로 구해지며, 자코비안 연산내의 부호는 Scrr와 Scii의 부호에 의하여 결정되는데, 이들이 서로 같으면 +이고 다르면 -로 된다. Ci의 계산도 동일하게 수행된다.Calculation of Equation 30 is performed by dividing the sign and the magnitude. Change the magnitude of the above values to A r + B r = C rr , A i + B i = C ii , A r + B i = C ri , and A i + B r = C ir , and change the sign to s ar s When br = crr s, substituted with -s ai bi s = s cii, s ar bi = s s cri, s ai and bi = s s cii, expression is as shown in [equation 31]. Cr where S is the sign selection of what the size of the L (S crr, 2 Crr) and L (S cii, 2 Cii) greater, and is also selected in the same S ci. The size C r is calculated by log2 | 2Crr ± 2Cii |, and the sign in the Jacobian operation is determined by the signs of S crr and S cii , which are + if they are the same and-if they are different. The calculation of C i is performed in the same way.

[수학식 31]Equation 31

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복소수 승산기를 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 위에서 기술한 복소수 승산 과정을 하드웨어로 구현한 예가 도시되어있다. 도 3에서, 본 발명의 일실시예에 따른 복소수 승산기는, 로그 변환부(310), 부호 결정 및 로그 합산부(320), 비교 및 역로그 변환부(330), 및 실수 합산부(340), 및 최종 결정부(340)를 구비한다. 상기 로그 변환부(310)는 도 3과 같이 입력되는 복소수에 대하여, [수학식 32]와 같이 실수 영역의 각 값에 이진로그를 취하여 로그 영역의 값을 계산한다. 여기서 실수에 대하여 로그를 취하는 테이블인 LT(Log Table)(311)가 이용된다. 3 is a block diagram illustrating a complex multiplier according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, an example in which the complex multiplication process described above is implemented in hardware is illustrated. In FIG. 3, a complex multiplier according to an embodiment of the present invention includes a log converter 310, a code determiner and log adder 320, a comparison and inverse log converter 330, and a real adder 340. , And the final decision unit 340. The log converter 310 calculates a value of the log area by taking a binary log on each value of the real area as shown in Equation 32 with respect to the complex number input as shown in FIG. 3. Here, a log table (LT) 311, which is a table that logs a mistake, is used.

[수학식 32]Equation 32

상기 부호 결정 및 로그 합산부(320)는, 각 실수 영역의 부호 비트를 로그영역의 부호 비트로 한 후 XOR(321)를 통하여 부호 비트로부터 Scrr, Scii, Scri , 및 Scir를 구한다. 또한, 상기 부호 결정 및 로그 합산부(320)는, 합산기들(322)을 통하여 로그 영역에서의 값(실수 영역에서 승산에 해당하는 값)인 Crr, Cii, Cri , Cir를 구한다. 상기 비교 및 역로그 변환부(330)는 역로그 테이블(ILT:Inverse Log Table)(332)을 사용하여 그 값의 지수승을 구하여 로그 영역의 값을 다시 실수 영역으로 변환한다. 최종 부호의 결과 Scr은 비교기(CMP:Comparator)(331)와 선택기(Mux:Multiplexor)(352)를 통하여 입력된 값 Crr과 Cii중에 큰 것에 대한 부호로 결정된다. 마찬가지로, 최종 부호의 결과 Sci은 비교기(CMP:Comparator)(332)와 선택기(Mux:Multiplexor)(353)를 통하여 입력된 값 Cri과 Cir중에 큰 것에 대한 부호로 결정된다. 또한, 크기 실수 영역의 값 Cr은 max(Crr, Cii)에서 min(C rr, Cii)를 감산함으로써 구해지는데, 이 과정은 실수 합산부(340)에 구비된 2의 보수(2's complement)를 구하는 유니트(341), 선택기(342) 및 합산기(343)를 통하여 쉽게 구해짐을 알 수 있다. 다음 단이 실수 영역이면 계산은 여기서 종료되나, 로그 영역이면 최종 결정부(340)는 여기서 로그 테이블(LT)(352, 354)를 사용하여 로그 영역의 값으로 변경한다. 이상의 과정은 승산만을 로그 영역에서 수행하고 합산은 실수 영역에서 수행하는 과정을 보여준다. 이 구조는 단순 복소 승산기(complex multiplier)를 사용하는 구조에는 효과적이나 로그 영역에서 많은 계산을 수행 해야 하는 V-BLAST 알고리즘 수행에는 적합한 구조가 아니므로 다음과 같이 개선된 구조로 복소수 영역의 승산을 로그 영역에서 수행한다.The sign determination and a log summation unit 320, the sign bit of each real area and then the sign bit in the log domain from the coded bit through the XOR (321) S crr, S cii, S is obtained cri, and S cir. In addition, the sign determination and log summing unit 320, through the summers 322, C rr , C ii , C ri , C ir, which are values in the log area (values corresponding to multiplication in the real area), are obtained. Obtain The comparison and inverse log converter 330 obtains an exponential power of the value using an inverse log table (ILT) 332 and converts the log area value back to the real area. The result S cr of the final sign is determined as the sign of the larger of the values C rr and C ii input through the comparator (CMP) 331 and the selector (Mux: Multiplexor) 352. Similarly, the result S ci of the final sign is determined as the sign of the greater of the values C ri and C ir input through the comparator (CMP) 332 and the selector (Mux: Multiplexor) 353. Further, the value C r of the magnitude real area is obtained by subtracting min (C rr , C ii ) from max (C rr , C ii ), which is a two's complement (2's) provided in the real summing unit 340. It can be seen that it is easily obtained through the unit 341, the selector 342, and the summer 343 to find the complement. If the next stage is a real area, the calculation ends here, but if it is a log area, the final decision unit 340 uses the log tables (LT) 352 and 354 to change the value of the log area. The above process shows that only multiplication is performed in the log area, and the sum is performed in the real area. This structure is effective for complex complex multipliers but is not suitable for the V-BLAST algorithm, which requires many calculations in the log domain. Perform in the area.

위에서 정의한 자코비안(Jacobian) 계산 방식을 사용하여 개선한 로그 영역에서 복소 승산은 다음과 같이 변형된다. 먼저, 직렬로 자코비안을 계산하는 방식을 설명한다. 위에서 언급한 Cr에 관한 결과식은 [수학식 33]과 같다. [수학식 33]을 부호 및 크기로 나누어서 단순화된 자코비안으로 변경하면 [수학식 34]와 같다. 여기서 Scr은 최종 결과식의 부호로서 Crr과 Cii 중에서 큰 값의 부호이다. 그리고, 크기는 Crr과 Cii중에서 큰 값을 취한 값에 두 값의 자코비안을 계산하여 더하면 된다. 이때, 로그 내의 부호는 Crr과 Cii의 부호가 같으면 +가 되어 일반적인 양의 자코비안을 나타낸다. 한편, Crr과 Cii의 부호가 다르면 -가 되어 자코비안이 되질 않는데, 여기서는 위에서 설명한 음의 자코비안(Negative Jacobian)을 사용하고 하드웨어 구현에 있어서는 자코비안의 연산과 동일하게 음의 자코비안 테이블인 NJT(Negative Jacobian Table)을 사용한다.In the log area improved using the Jacobian method defined above, the complex multiplication is transformed as follows. First, the method of calculating Jacobian in series is explained. The resulting equation for C r mentioned above is shown in [Equation 33]. Equation (33) is divided into a sign and a size to change to simplified Jacobian as shown in [Equation 34]. Where S cr is the sign of the final result and is the sign of the larger value among C rr and C ii . Then, the size is calculated by adding the Jacobian of the two values to the value of the larger value among C rr and C ii . At this time, the sign in the log becomes + when the sign of C rr and C ii is the same, indicating a general amount of Jacobian. On the other hand, if the sign of C rr and C ii is different, it becomes-and does not become Jacobian. In this case, we use the negative Jacobian described above, and in hardware implementation, it is a negative Jacobian table as the operation of Jacobian. Negative Jacobian Table (NJT) is used.

[수학식 33][Equation 33]

[수학식 34][Equation 34]

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 자코비안 복소수 승산기를 나타내는 블록도이다. 도 5는 도 4의 직렬 자코비안 복소수 승산기의 구체적인 블록도이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 양 및 음의 자코비안 계산을 이용하는 직렬 자코비안 복소수 승산기를 나타낸다. 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 자코비안 복소수 승산기는, 로그 변환부(410) 및 로그 영역에서 직렬 자코비안 방식으로 승산하는 승산부(420)을 구비한다. 상기 승산부(420)는 다수의 XOR 로직들(421) 및 합산기들(422)로 구성된 부호 결정 및 로그 합산부(432), 및 비교기(425), XOR 로직(426), 감산기(427), 양의 자코비안 테이블부(429), 음의 자코비안 테이블부(428), 먹스(430) 및 합산기(431)로 구성된 실수부 직렬 자코비안 계산부(423)를 구비한다. 또한, 상기 승산부(420)는 상기 실수부 직렬 자코비안 계산부(423)와 같은 대칭적인 구성 요소들(425~431)을 구비하는 허수부 직렬 자코비안 계산부(424)를 구비한다. 4 is a block diagram illustrating a serial Jacobian complex multiplier according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a detailed block diagram of the serial Jacobian complex multiplier of FIG. 4. 4 and 5 illustrate a serial Jacobian complex multiplier using positive and negative Jacobian calculations in accordance with one embodiment of the present invention. The serial Jacobian complex multiplier according to an embodiment of the present invention includes a log converter 410 and a multiplier 420 that multiplies in a log Jacob region by the serial Jacobian. The multiplier 420 includes a sign determination and log adder 432 composed of a plurality of XOR logics 421 and summers 422, and a comparator 425, an XOR logic 426, and a subtractor 427. And a real part serial Jacobian calculation part 423 composed of a positive Jacobian table part 429, a negative Jacobian table part 428, a mux 430, and a summer 431. In addition, the multiplier 420 includes an imaginary part serial Jacobian calculator 424 having symmetrical elements 425 to 431 such as the real part serial Jacobian calculator 423.

상기 로그 변환부(410)는 도 4 및 도 5와 같이 입력되는 복소수에 대하여, [수학식 32]와 같이 실수 영역의 각 값에 이진로그를 취하여 로그 영역의 값을 계산한다. 이 계산은 실수에 대하여 로그를 취하는 테이블 LT(Log Table)을 가지는 로그 테이블부(411)에서 이루어진다. 부호 비트 Scrr, Scii, Scri, 및 S cir는 XOR 로직들(421)에서 계산되고, Crr, Cii, Cri, 및 Cir는 합산기들(422)에서 계산된다. 비교기(425)는 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값(MAX) 및 최소값(MIN)을 분류하여 출력하고, 상기 최대값(MAX) 및 최소값(MIN) 각각의 부호를 출력한다. 즉, 비교기(425)에서 최대값(MAX)을 가지는 부호가 선택되며, 최종 값의 부호 Scr이 출력된다. 그리고, 감산기(427)는 입력된 값의 최대값(MAX)과 최소값(MIN)의 차이를 구하고, 이에 따라 양의 자코비안 테이블부(429), 및 음의 자코비안 테이블부(428) 각각은 그 차이 값에 대하여 JT(Jacobian Table)를 이용하여 양의 자코비안 값을 구하고, NJT(Negative Jacobian Table)를 이용하여 음의 자코비안 값을 구한다. 실수부 직렬 자코비안 계산부(423)에서 최대값(MAX) 및 최소값(MIN)은 Crr, 및 Cii 중 더 큰 값 및 더 작은 값이고, 허수부 직렬 자코비안 계산부(424)에서 최대값(MAX) 및 최소값(MIN)은 Cri, 및 Cir 중 더 큰 값 및 더 작은 값이다.The log converting unit 410 calculates the value of the log area by taking a binary log on each value of the real area, as shown in Equation 32, with respect to the complex number input as shown in FIGS. 4 and 5. This calculation is made in the log table section 411 having a table LT (Log Table) that logs on real numbers. Sign bits S crr, S cii , S cri, and S cir are calculated in XOR logics 421, and C rr , C ii , C ri , and C ir are calculated in summers 422. The comparator 425 receives two elements and two signs, classifies and outputs the maximum value MAX and the minimum value MIN among the two elements, and outputs the signs of the maximum value MAX and the minimum value MIN, respectively. That is, the sign having the maximum value MAX is selected in the comparator 425, and the sign S cr of the final value is output. The subtractor 427 obtains a difference between the maximum value MAX and the minimum value MIN of the input value, and thus, each of the positive Jacobian table portion 429 and the negative Jacobian table portion 428 For the difference value, a positive Jacobian value is obtained using JT (Jacobian Table), and a negative Jacobian value is obtained using NJT (Negative Jacobian Table). In the real part serial Jacobian calculator 423, the maximum value MAX and the minimum value MIN are the larger and smaller values of C rr and C ii , and the maximum value is the imaginary part serial Jacobian calculator 424. The value MAX and the minimum value MIN are the larger and smaller of C ri , and C ir .

XOR 로직(426)은 상기 두 수의 부호들에 배타적 논리곱을 수행하여 두 수의 부호가 같은 경우 및 다른 경우 각각에 대응하는 먹스 제어 신호를 생성한다. 먹스(430)는 상기 먹스 제어 신호에 응답하여 선택적으로 상기 음의 자코비안 값(JT) 또는 양의 자코비안 값(NJT)을 출력한다. 즉, 두 입력 신호(Crr, Cii)의 부호가 같으면 XOR 로직(426)의 제어를 받는 먹스(430)는 이들 값(JT, NJT) 중에서 JT 값을 선택하고, 다르면 NJT 값을 선택한다. 합산기(431)는 먹스(430)에서 선택된 값과 큰값(MAX)을 더하여 최종 Cr을 구한다. 허수부 직렬 자코비안 계산부(424)는 같은 방법으로 SCi, 및 Ci를 계산한다. 그리고 더 이상의 로그 영역에서의 계산이 없으면 결과를 역로그 테이블(ILT)를 사용하여 최종 실수값을 얻고, 계속하여 로그영역의 연산이 수행되면 역로그 테이블(ILT)을 통한 값의 변화없이 계속하여 연산을 수행한다. 도 4 및 도 5의 구조는 자코비안을 구성하는 원소가 2개인 경우로 일단(1 stage)의 자코비안으로 정의 할 수 있다. 자코비안의 수학적인 특성상 구성요소가 여러 개가 존재하는 경우 여러 단계의 자코비안이 정의 될 수 있으며 이것은 다음 복소수 행렬의 승산에서 설명된다.XOR logic 426 performs an exclusive AND on the two numbers of codes to generate a mux control signal corresponding to each of the same and different cases. The mux 430 selectively outputs the negative Jacobian value JT or the positive Jacobian value NJT in response to the mux control signal. That is, when two input signals C rr and C ii have the same sign, the mux 430 under the control of the XOR logic 426 selects a JT value among these values JT and NJT and selects an NJT value if different. . The summer 431 adds a value MAX selected from the mux 430 to obtain a final C r . The imaginary serial Jacobian calculator 424 calculates S Ci and C i in the same manner. If there are no more calculations in the log area, the result is obtained using the inverted log table (ILT) and the final real value is obtained. If the log area operation is performed continuously, the result is continuously changed without changing the value through the inverted log table (ILT). Perform the operation. 4 and 5 may be defined as one stage of Jacobian in the case of two elements constituting the Jacobian. Because of Jacobian's mathematical nature, there are several levels of Jacobian that can be defined when there are multiple components, which is explained in the multiplication of the next complex matrix.

다음, 병렬로 자코비안을 계산하는 방식을 설명한다. 병렬 자코비안을 구성하기 위하여 수식을 [수학식 35]와 같이 변환한다. [수학식 35]와 같이 변환하고 각 값을 정수부와 소수부로 분리하면, 자코비안을 계산하는 수식은 [수학식 36]과 같이 되며 이것은 자코비안의 원소의 항 수가 늘어 났을 때에도 성립한다. 여기서 CMi및 Cmi 각각은 CM 및 Cm의 정수부를 의미하고, CMf 및 Cmf 각각은 CM 및 Cm의 소수부를 의미한다. [수학식 35] 및 [수학식 36]의 전개는 허수부에 대하여 동일하게 전개될 수 있다.Next, we explain how to calculate Jacobian in parallel. To construct a parallel Jacobian, the equation is converted as shown in Equation 35. If the equation is converted as shown in [Equation 35] and each value is separated into the integer part and the decimal part, the equation for calculating Jacobian is as shown in [Equation 36]. This is true even when the number of terms of Jacobian elements is increased. Where C and C mi Mi each of C M and C mean the integer m, and C and C Mf mf of the respective means the fractional portion of the C M and C m. Equations 35 and 36 can be developed in the same way for the imaginary part.

[수학식 35][Equation 35]

[수학식 36][Equation 36]

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 자코비안 복소수 승산기를 나타내는 블록도이다. 도 7은 도 6의 병렬 자코비안 복소수 승산기의 구체적인 블록도이다. 도 8은 도 7의 이진 지수승 계산기(627)의 구체적인 블록도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 양 및 음의 자코비안 계산을 이용하는 병렬 자코비안 복소수 승산기를 나타낸다. 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 자코비안 복소수 승산기는, 로그 변환부(610) 및 로그 영역에서 병렬 자코비안 방식으로 승산하는 승산부(620)을 구비한다. 상기 승산부(620)는 다수의 XOR 로직들(621) 및 합산기들(622)로 구성된 부호 결정 및 로그 합산부(631), 및 비교기(625), 2의 지수승 계산기(626), 이진 지수승 계산기(627), 제1 합산기(628), 로그 테이블부(629), 및 제2 합산기(630)로 구성된 실수부 병렬 자코비안 계산부(623)를 구비한다. 또한, 상기 승산부(620)는 상기 실수부 병렬 자코비안 계산부(623)와 같은 대칭적인 구성 요소들(625~630)을 구비하는 허수부 병렬 자코비안 계산부(624)를 구비한다.6 is a block diagram illustrating a parallel Jacobian complex multiplier according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a detailed block diagram of the parallel Jacobian complex multiplier of FIG. FIG. 8 is a detailed block diagram of the binary exponential calculator 627 of FIG. 7. 6 and 7 illustrate parallel Jacobian complex multipliers using positive and negative Jacobian calculations in accordance with one embodiment of the present invention. The parallel Jacobian complex multiplier according to an embodiment of the present invention includes a log converter 610 and a multiplier 620 that multiplies in a parallel Jacobian manner in the log region. The multiplier 620 is a code determination and log adder 631 consisting of a plurality of XOR logics 621 and summers 622, and a comparator 625, power of two calculators 626, binary A real part parallel Jacobian calculation unit 623 composed of an exponential power calculator 627, a first summer 628, a log table unit 629, and a second summer 630 is provided. In addition, the multiplier 620 includes an imaginary part parallel Jacobian calculator 624 having symmetrical elements 625 to 630 such as the real part parallel Jacobian calculator 623.

도 7에 도시된 바와 같이, 로그 영역으로 변환하여 그것을 더하는 연산 과정은 위에서 설명한 직렬 자코비안 계산부들(423, 424)과 동일하다. 부호 결정 및 로그 합산부(631)가 합산한 결과는 비교기(625)로 입력된다. 비교기(625)는 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하고, 두 원소 중 최소값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하며, 상기 최대값 및 상기 최소값 각각의 부호를 출력한다. 즉, 비교기(625)는 합산 결과인 두 원소 및 두 부호를 이용하여 부호를 고려하지 않은 큰 값인 CM과 작은 값 Cm을 결정하고 그에 따른 부호 SM과 Sm을 각각 결정한다. SM 은 SCr로서 출력된다. 그런후 위에서 기술한 병렬 자코비안 계산 과정을 수행한다. 2의 지수승 계산기(626)는 큰 수 CM의 소수부의 2의 지수승인 2CMf을 계산한다.As shown in FIG. 7, the calculation process of converting to a log area and adding the same is the same as the serial Jacobian calculation units 423 and 424 described above. The result of the sum of the sign determination and log summing unit 631 is input to the comparator 625. The comparator 625 receives two elements and two signs, classifies and outputs the maximum value of the two elements into integers and decimals, and classifies and outputs the minimum value of the two elements into integers and decimals, respectively. Output the sign. That is, the comparator 625 determines a large value C M and a small value C m without considering the sign by using two elements and two signs that are the summation results, and determines the signs S M and S m , respectively. S M is output as S Cr . Then perform the parallel Jacobian calculation described above. Exponential power calculator 626 of 2 calculates the exponential power 2 CMf of the fractional part of the large number C M.

이진 지수승 계산기(627)는 도 7과 같이, 2-(CMi-Cmi)×2Cmf(여기서, CMi 는 상기 최대값의 정수, Cmi는 상기 최소값의 정수, Cmf는 상기 최소값의 소수)을 제1 계산하고, 상기 제1 계산 결과에 대한 2의 보수를 계산하여, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 같으면 상기 제1 계산 결과를 출력하고, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 다르면 상기 2의 보수값을 출력한다. 즉, 이진 지수승 계산기(627)에서, 2의 지수승 계산기(632)는 작은 수 Cm의 소수부의 2의 지수승 2Cmf을 구하고, 감산기(633)은 (CMi-Cmi)을 계산하며, 이에 따라 쉬프트 레지스터(634)는 2Cmf 을 CMi-Cmi 비트수 만큼 오른쪽으로 쉬프트(shift) 시킴으로써 2-(CMi-Cmi)×2Cmf 을 발생시킨다. 부호 SM과 Sm의 부호가 서로 같으면 양의 자코비안이고 그렇지 않으면 음의 자코비안으로 판단하는 XOR 로직(631)의 제어를 받는 먹스(636)는 2-(CMi-Cmi)×2Cmf 또는 그에 대한 2의 보수(2's complement) 값을 출력한다. 2의 보수기(635)는 음의 자코비안인 경우를 위하여 2-(CMi-Cmi)×2Cmf 에 대한 2의 보수값을 계산한다.As shown in FIG. 7, the binary exponential calculator 627 calculates 2 − (CMi-Cmi) × 2 Cmf (where C Mi is an integer of the maximum value, Cmi is an integer of the minimum value, and Cmf is a decimal of the minimum value). Calculate a two's complement to the first calculation result, and output the first calculation result if the signs of the maximum value and the minimum value are the same; and if the signs of the maximum value and the minimum value are different, the two Outputs the complement's value. That is, in the binary exponential calculator 627, the exponential power calculator 632 of 2 obtains the exponential power 2 Cmf of the fractional part of the small number C m , and the subtractor 633 calculates (C Mi -C mi ). Accordingly, the shift register 634 shifts 2 Cmf to the right by the number of C Mi -C mi bits to generate 2- (CMi-Cmi) x 2 Cmf . The mux 636 under the control of the XOR logic 631, which is considered to be positive Jacobian if the signs S M and S m are equal to each other and negative Jacobian, is 2- (CMi-Cmi) x 2 Cmf or the like. It outputs a 2's complement value. The two's complement 635 calculates a two's complement value for 2 − (CMi-Cmi) × 2 Cmf for the case of negative Jacobian.

2의 지수승 계산기(626)와 이진 지수승 계산기(627)의 출력 결과는 제1 합산기(628)에서 제1 합산되고, 이에 따라 로그 테이블부(629)는 제1 합산 결과에 2진 로그를 취한다. 제2 합산기(630)는 2진 로그 결과와 CM의 정수부인 CMi와 합산하여 최종 결과 Cr을 출력한다. 허수부 병렬 자코비안 계산부(624)는 실수부 병렬 자코비안 계산부(623)과 같은 방식으로 SCi, 및 Ci를 출력한다.The output results of the exponential power calculator 626 and the binary power multiplier 627 of 2 are first summed by the first summer 628, so that the log table portion 629 is a binary logarithm to the first sum result. Take The second summer 630 adds the binary log result and C Mi , which is an integer part of C M , and outputs the final result C r . The imaginary part parallel Jacobian calculator 624 outputs S Ci and C i in the same manner as the real part parallel Jacobian calculator 623.

다음으로, 복소수 행렬의 승산에 대하여 설명한다. 먼저, 복소수 행렬에 대하여 직렬로 자코비안을 계산하는 방식을 설명한다. 일반적으로 복소수로 이루어진 행렬의 승산은 각 복소수 원소의 승산과 그에 대한 합산으로 이루어진다. 그러므로, 그것을 구현하기 위한 방법은 위에서 기술한 로그 영역에서의 복소수 합산 과정과 그 결과에 자코비안을 취하는 과정으로 이루어진다. 즉, 로그 영역에서 합산기와 여러 단의 자코비안 계산기를 사용하는 직렬구조로 구성될수 있다. 행렬의 각 원소를 로그 영역으로 변환한 후 합산(실수 영역에서 승산에 해당)을 수행하여 실수부와 허수부로 이루어진 결과를 얻고, 로 그영역에서 자코비안(실수 영역에서 합산 또는 감산에 해당) 계산기를 통하여 결과를 얻는다. Next, the multiplication of the complex matrix will be described. First, a method of calculating Jacobian in series with respect to a complex matrix will be described. In general, the multiplication of a matrix of complex numbers consists of a multiplication of each complex element and the addition thereof. Therefore, the method for implementing it consists of a complex summation process in the log region described above and a Jacobian on the result. That is, it can be configured as a serial structure using a summer and a multi-stage Jacobian calculator in the log area. Convert each element of the matrix to a logarithmic domain and add it (corresponding to a real area) to obtain a real and imaginary part, and a Jacobian (login or subtract in a real area) calculator. Get results through

[수학식 37]은 1x2복소행렬과 2x1복소행렬의 승산 과정을 보여준다. 이러한 방법은 자코비안 값이 직렬로 나타나므로 간단한 행렬의 계산 과정의 구현에 효과적이다. [수학식 37]에 이진 로그를 취하면 그 결과는 [수학식 37]과 같다. Equation 37 shows the multiplication process of a 1x2 complex matrix and a 2x1 complex matrix. This method is effective for implementing simple matrix computations because Jacobian values appear in series. Take the binary log in Equation 37, and the result is shown in Equation 37.

[수학식 37][Equation 37]

[수학식 38][Equation 38]

사용되는 변수에 대하여 로그 영역의 변수로 표시하면 [수학식 39]와 같고, 첫번째단의 자코비안 계산에서 구한다. 각 승산 결과의 성분으로 표현되는 최종 결과 C는 [수학식 40]과 같이 표현될 수 있다. 즉, 각 승산기의 실수 성분과 허수 성분을 분리하여 각각 자코비안을 취하면 된다. 이것은 두번째 단의 자코비안 계산에서 구한다. If the variable used is expressed as a variable in the log area, it is as shown in [Equation 39], and is obtained from the Jacobian calculation of the first stage. The final result C expressed as a component of each multiplication result may be expressed as shown in [Equation 40]. That is, the Jacobian may be obtained by separating the real component and the imaginary component of each multiplier. This is obtained from the Jacobian calculation of the second stage.

[수학식 39][Equation 39]

[수학식 40][Equation 40]

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 자코비안 복소수 행렬 승산기를 나타내는 블록도이다. 즉, 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 자코비안 복소수 행렬 승산기(900)는, 서로 다른 원소들의 각성분에 대한 로그 영역 값으로부터, 그것을 실수부와 허수부에 대하여 각각 2 단계 직렬로 자코비안을 취함으로 로그 영역의 복소 행렬 승산 결과를 얻을 수 있다. 상기 복소수 행렬 승산기(900)는 로그 영역에서 행렬의 서로 다른 원소들 각각에 대하여 제1 단계 직렬 자코비안 값을 계산하는 제1 승산부(910)와 제2 승산부(920), 및 제2 단계 직렬 자코비안 값을 계산하는 제3 승산부(950)을 구비한다. 상기 제1 승산부(910)는 다수의 XOR 로직들(911) 및 합산기들(912)로 구성된 부호 결정 및 로그 합산부(915), 실수부 직렬 자코비안 계산부(913), 및 허수부 직렬 자코비안 계산부(914)를 구비한다. 마찬가지로, 상기 제2 승산부(920)는 다수의 XOR 로직들(921) 및 합산기들(922)로 구성된 부호 결정 및 로그 합산부(925), 실수부 직렬 자코비안 계산부(923), 및 허수부 직렬 자코비안 계산부(924)를 구비한다. 상기 제1 승산부(910) 및 상기 제2 승산부(920)의 구조는 도 5와 같고 동작도 도 5와 같다. 다만, 입력되는 신호가 복소수에 대응하는 신호이다. 제3 승산부(950)는 실수부 직렬 자코비안 계산부(930), 및 허수부 직렬 자코비안 계산부(940)를 구비하여, 제1 단계 직렬 자코비안 값을 받아, 제2 단계 직렬 자코비안 값을 계산하여 출력한다. 9 is a block diagram illustrating a serial Jacobian complex matrix multiplier according to an embodiment of the present invention. That is, referring to FIG. 9, the serial Jacobian complex matrix multiplier 900 according to an embodiment of the present invention may be configured to obtain two values of the real part and the imaginary part, respectively, from logarithmic domain values for respective components of different elements. By taking Jacobian in step series, we can get the result of complex matrix multiplication of the log region. The complex matrix multiplier 900 includes a first multiplier 910, a second multiplier 920, and a second step of calculating a first step serial Jacobian value for each of the different elements of the matrix in a logarithmic region. And a third multiplier 950 for calculating the serial Jacobian value. The first multiplier 910 includes a sign determination and log adder 915 consisting of a plurality of XOR logics 911 and summers 912, a real part serial Jacobian calculator 913, and an imaginary part. A serial Jacobian calculator 914 is provided. Similarly, the second multiplier 920 includes a sign determination and log adder 925 consisting of a plurality of XOR logics 921 and summers 922, a real part serial Jacobian calculator 923, and An imaginary serial Jacobian calculation unit 924 is provided. The structures of the first multiplier 910 and the second multiplier 920 are the same as those of FIG. 5, and the operations thereof are the same as those of FIG. 5. However, the input signal is a signal corresponding to a complex number. The third multiplier 950 includes a real part serial Jacobian calculator 930 and an imaginary part serial Jacobian calculator 940 to receive a first step serial Jacobian value and to receive a second step serial Jacobian. Calculate and print the value.

다음, 복소수 행렬에 대하여 병렬로 자코비안을 계산하는 방식을 설명한다. 복소 행렬 승산의 가장 작은 단위는 복소수 승산을 수행하고 그것을 더하는 과정이다. 여기서는, 복소수 행렬 승산을 수행하는데 있어서, 실수 영역에서 모든 계산을 완료하고 그것을 로그 영역으로 변환하여 하드웨어를 구성하는 방법을 설명한다. 이 방법은 상기한 복소수 행렬 승산 직렬 연산과 다르게 로그 영역에서 합산을 수행하고, 이들의 결과에 한 번의 자코비안 계산을 취하는 병렬 구조로 구성될 수 있다. Next, a method of calculating Jacobian in parallel with respect to a complex matrix will be described. The smallest unit of complex matrix multiplication is the process of performing a complex multiplication and adding it. Here, in performing complex matrix multiplication, a method of configuring hardware by completing all calculations in a real area and converting it to a log area will be described. Unlike the complex matrix multiplication serial operation described above, the method may be configured in a parallel structure that performs summation in a log domain and takes one Jacobian calculation on the result.

두 복소 행렬의 승산은 [수학식 41]과 같이 나타낼 수 있다. [수학식 41]에서 실수부와 허수부 각각에 이진 로그를 취하면 로그 영역으로 변환되며, 그 결과는 [수학식 42]와 같다. 여기서, A와 B의 해당 성분을 더한 것을 C로 나타내면 [수학식 43]과 같다. [수학식 43]에서 보는 바와 같이, 로그 영역에서의 행렬 승산의 결과는 로그 영역에서 각 행렬 성분의 합산과 1 단계 자코비안(Jacobian) 계산으로 이루지는 것을 알 수 있다. 단, 로그 영역의 계산 결과 C 값은 실수부 Cr과 허수부 Ci로 구성된다. 이 방식을 사용한 후의 최종값은 실수부와 허수부 각각에 지수승(또는 역로그)를 취하여 실수영역에서의 최종 값을 얻을 수 있다.The multiplication of two complex matrices can be expressed as Equation 41. In Equation 41, a binary log is taken for each of the real part and the imaginary part, and the result is converted into a log area. The result is shown in Equation 42. Here, when adding the relevant components of A and B is represented by C, it is the same as [Equation 43]. As shown in [Equation 43], it can be seen that the result of the matrix multiplication in the log region consists of the summation of each matrix component in the log region and a one-step Jacobian calculation. However, the calculation result C value of the log area consists of the real part C r and the imaginary part C i . After using this method, the final value can be obtained by taking an exponential power (or inverse log) on each of the real part and the imaginary part.

[수학식 41][Equation 41]

[수학식 42][Equation 42]

[수학식 43][Equation 43]

[수학식 44]Equation 44

병렬 자코비안을 구성하기 위하여 [수학식 43]을 [수학식 45]와 같이 변환한다. [수학식 45]에서 각 값을 정수부와 소수부로 분리하면, 자코비안을 계산하는 수식은 [수학식 46]과 같이 되며, 위에서 설명하였듯이 자코비안의 원소의 수가 4개로 늘어 났을때도 성립함을 알 수 있다. 여기서 CMi 및 Cm1i 각각은 CM 및 Cm1의 정수부를 의미하고, CMf 및 Cm1f 각각은 CM 및 Cm1의 소수부를 의미한다. [수학식 46]의 전개는 허수부에 대하여 동일하게 전개될 수 있다.In order to construct a parallel Jacobian, Equation 43 is converted to Equation 45. If each value is separated into the integer and decimal parts in [Equation 45], the formula for calculating Jacobian becomes as shown in [Equation 46], and as explained above, it is found that the number of elements of Jacobian is satisfied even when the number of elements in Jacobian is increased to four. have. Here, C Mi and C m1i each mean an integer part of C M and C m1 , and C Mf and C m1f each mean a minor part of C M and C m1 . The development of Equation 46 may be identically developed for the imaginary part.

[수학식 45][Equation 45]

[수학식 46][Equation 46]

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 자코비안 복소수 행렬 승산기를 나타내는 블록도이다. 도 11은 도 10의 병렬 자코비안 복소수 행렬 승산기의 구체적인 블록도이다. 즉, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 자코비안 복소수 행렬 승산기는, 로그 변환부(1100)을 통하여 서로 다른 원소들의 각성분에 대한 로그 영역 값을 얻고, 그것을 실수부와 허수부에 대하여 각각 병렬로 자코비안을 취함으로 로그 영역의 복소 행렬 승산 결과를 얻을 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 자코비안 계산기를 구비하는 복소수 행렬 승산기는, 로그 변환부(1100) 및 로그 영역에서 병렬 자코비안 방식으로 승산하는 승산부(1200)을 구비한다. 상기 승산부(1200)는 다수의 XOR 로직들(1210) 및 합산기들(1220)로 구성된 부호 결정 및 로그 합산부(1270), 및 비교기(1231), 2의 지수승 계산기(1232), 제1 이진 지수승 계산기(1233), 제2 이진 지수승 계산기(1234), 제3 이진 지수승 계산기(1234), 제1 합산기(1236), 로그 테이블부(1237), 및 제2 합산기(1238)로 구성된 실수부 병렬 자코비안 계산부(1230)를 구비한다. 또한, 상기 승산부(1200)는 상기 실수부 병렬 자코비안 계산부(1230)와 같은 대칭적인 구성 요소들(1231~1238)을 구비하는 허수부 병렬 자코비안 계산부(1260)를 구비한다. 부호와 크기의 계산, 2의 지수승 계산기(1232)의 동작, 및 이진 지수승 계산기들(1233~1235)의 구조와 동작은 모두 도 7의 병렬 자코비안 계산에서와 같다. 다만, 입력되는 신호가 복소수에 대응하는 신호이다. 여기서 사용되는 자코비안의 구조는 병렬 구조를 가지므로, 단수가 증가하면 직렬구조에 비하여 상대적으로 임계경로의 길이가 짧아져 고속의 하드웨어 설계에 용이하다. 10 is a block diagram illustrating a parallel Jacobian complex matrix multiplier according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a detailed block diagram of the parallel Jacobian complex matrix multiplier of FIG. 10. That is, referring to FIGS. 10 and 11, the parallel Jacobian complex matrix multiplier according to an embodiment of the present invention obtains log region values for each component of different elements through the log transform unit 1100, and the same. By taking Jacobian in parallel with respect to the real part and the imaginary part, a complex matrix multiplication result of the log region can be obtained. A complex matrix multiplier having a parallel Jacobian calculator according to an embodiment of the present invention includes a log converter 1100 and a multiplier 1200 that multiplies in a parallel Jacobian manner in a log region. The multiplier 1200 includes a sign determination and log adder 1270 composed of a plurality of XOR logics 1210 and summers 1220, a comparator 1231, an exponential power calculator 1232 of the second, 1 binary exponential calculator 1233, second binary exponential calculator 1234, third binary exponential calculator 1234, first summer 1236, log table portion 1237, and second summer ( And a real part parallel Jacobian calculator 1230 composed of 1238. In addition, the multiplier 1200 includes an imaginary part parallel Jacobian calculator 1260 having symmetrical elements 1231 to 1238, such as the real part parallel Jacobian calculator 1230. The calculation of the sign and magnitude, the operation of the exponential power calculator 1232 of 2, and the structure and operation of the binary power calculators 1233-1235 are all the same as in the parallel Jacobian calculation of FIG. However, the input signal is a signal corresponding to a complex number. Since the Jacobian structure used here has a parallel structure, the number of stages increases, so the length of the critical path is shorter than that of the serial structure, which facilitates high-speed hardware design.

도 12는 1x4복소수 행렬과 4x1복소수 행렬의 승산기(1290)를 나타내는 블록도이다. 도 12를 참조하면, 도 11에서의 1x2행렬과 2x1행렬의 승산 구조의 두배 하드웨어로 구성된다. 4x4행렬의 승산은 1x4행렬과 4x1행렬의 승산을 16번 수행하므로 도 12의 16배 하드웨어로 이루어진다. 이러한 1x4행렬과 4x1행렬 승산 과정은 위에서 기술한 1x2행렬과 2x1행렬의 승산 과정과 유사하며, 그 수식은 [수학식 47]과 같다. 12 is a block diagram illustrating a multiplier 1290 of a 1x4 complex matrix and a 4x1 complex matrix. Referring to FIG. 12, the hardware is configured to double the multiplication structure of the 1x2 matrix and the 2x1 matrix in FIG. The multiplication of the 4x4 matrix is performed 16 times by the hardware of FIG. 12 since the multiplication of the 1x4 matrix and the 4x1 matrix is performed 16 times. The 1x4 matrix and the 4x1 matrix multiplication process are similar to the multiplication process of the 1x2 matrix and the 2x1 matrix described above, and the formula is shown in [Equation 47].

[수학식 47][Equation 47]

이하, 위와 같은 병렬 자코비안 계산기를 구비하는 복소수 행렬 승산기를 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치에 적용하여 수신 심볼의 왜곡을 보상하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of compensating for distortion of a received symbol by applying a complex matrix multiplier having a parallel Jacobian calculator as described above to a V-BLAST device of a mobile communication receiver according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치를 나타내는 블록도이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는, 제1 스위치(1304), 의사 역행렬 계산기(1300), NORM 및 최소값 판정기(1301), ZF(zero forcing) 벡터 선택기(1302), 행렬 축소기(1303), 결정 통계 계산기(1311), 디매퍼(demapper)(1307), 제2 스위치(1310), 제2 승산기(1308), 감산기(1309)를 구비한다. 도 13을 참조하면, 제안된 의사 역행렬 계산기(1300)로 채널 정보 벡터(H)가 입력되어 의사 역행렬이 구해지는데, 여기서는 완전한 역행렬이 아닌 행렬식(determinant)(Δ)과, 코팩터(cofactor)(A) 값을 따로 구한다. 여기서, 자코비안 값 계산은, 위에서 기술된 바와 같이, 양의 자코비안 값 계산 및 음의 자코비안 값 계산을 포함하고, 상기 음의 자코비안 값 계산은, 두 실수 a, b의 감산에서, [수학식 24]와 같이 정의되는 부호와 크기를 이용한다.13 is a block diagram illustrating a V-BLAST device of a mobile communication receiver according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, a V-BLAST device of a mobile communication receiver according to an embodiment of the present invention may include a first switch 1304, a pseudo inverse matrix calculator 1300, a NORM and a minimum value determiner 1301, and a ZF (zero). forcing) vector selector 1302, matrix reducer 1303, decision statistic calculator 1311, demapper 1307, second switch 1310, second multiplier 1308, subtractor 1309. Equipped. Referring to FIG. 13, the channel information vector H is input to the proposed pseudo inverse calculator 1300 to obtain a pseudo inverse, where a determinant Δ and a cofactor (not a complete inverse matrix) are obtained. A) Get the value separately. Here, the Jacobian value calculation includes a positive Jacobian value calculation and a negative Jacobian value calculation, as described above, wherein the negative Jacobian value calculation is performed by subtracting two real numbers a, b, [ A code and a size defined as in Equation 24 are used.

의사 역행렬 계산기(1300)는 채널 정보 벡터(H)를 수신하여, 상기 채널 정보 벡터(H)에 대한 의사 역행렬 계산시에 존재하는 자코비안 값 계산을 이용하여 의사 역행렬을 구성하는 출력 코팩터와 행렬식을 계산하여 출력한다. 이러한 의사 역행렬 계산기(1300)에 대해서는 아래에서 좀더 자세히 기술된다.The pseudo inverse calculator 1300 receives the channel information vector H, and output cofactor and determinant constituting the pseudo inverse by using the Jacobian value calculation present when calculating the pseudo inverse of the channel information vector H. Calculate and output This pseudo inverse calculator 1300 is described in more detail below.

NORM 및 최소값 판정기(1301)는 상기 출력 코팩터의 각 행에서 자코비안 값 계산을 이용하여 NORM을 계산하고, 행별 NORM 값 중에서 최소값을 가지는 행을 나타내는 인덱스를 추출하여 출력한다. The NORM and minimum value determiner 1301 calculates NORM by using Jacobian value calculation in each row of the output cofactor, and extracts and outputs an index indicating a row having a minimum value among the NORM values for each row.

ZF 벡터 선택기(1302)는 상기 출력 코팩터로부터 상기 인덱스에 해당하는 행 벡터인 ZF 벡터를 선택하여 출력한다. 행렬 축소기(1303)는 상기 채널 정보 벡터(H)에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터를 제거한 축소 행렬을 발생시켜 상기 채널 정보 벡터(H)로서 재입력시킨다. 즉, 다음의 반복 계산은 새롭게 만들어진 축소 행렬을 가지고 진행하는데, 이는 제1 스위치(1304)에 의하여 제어되어 축소 행렬이 의사 역행렬 계산기(1300)로 입력된다.The ZF vector selector 1302 selects and outputs a ZF vector, which is a row vector corresponding to the index, from the output cofactor. The matrix reducer 1303 generates a reduction matrix from which the column vector corresponding to the index is removed from the channel information vector H, and re-inputs it as the channel information vector H. That is, the next iterative calculation proceeds with the newly created reduction matrix, which is controlled by the first switch 1304 so that the reduction matrix is input to the pseudo inverse calculator 1300.

결정 통계 계산기(1311)는 제1 승산기(1305)를 통하여 수신 심볼과 상기 ZF 벡터의 승산에 자코비안 값 계산을 이용하여 제1 승산하고, 나눗셈기(1306)을 통하여 상기 제1 승산 결과를 상기 행렬식으로 나누어 그 결과를 출력한다. 디매퍼(1307)는 상기 나누어진 결과를 QPSK(quadrature phase shift keying) 등의 포맷으로 디매핑하여 출력한다. 여기서, 디매핑된 결과는 디인터리버(deinterleaver)나 채널 복호기(channel decoder)로 전달된다. The decision statistic calculator 1311 performs a first multiplication by using a Jacobian value calculation to multiply the received symbol and the ZF vector by a first multiplier 1305 and divides the first multiplication result through a divider 1306. Divide by determinant and print the result. The demapper 1307 demaps the divided result into a format such as quadrature phase shift keying (QPSK) and outputs the result. Here, the demapped result is transmitted to a deinterleaver or a channel decoder.

한편, 상기 제2 승산기(1308)는 상기 디매퍼(1307) 출력을 상기 채널 정보 벡터(H)에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터와 제2 승산하여 최소 성분 심볼을 재생성한다. 이에 따라, 감산기(1309)는 상기 수신 심볼에서 상기 재성성된 최소 성분 심볼을 감산하여 최소 성분이 제거된 수신 심볼 생성하여 출력한다. 이때, 최소 성분이 제거된 수신 심볼은 제2 스위치(1310)에 상기 수신 심볼로서 재입력되고, 제2 스위치(1310)는 다음의 반복 계산을 위하여 새로이 만들어져 재입력된 수신 심볼들을 결정 통계 계산기(1311)로 출력한다. 이와 같은 과정은 마지막 심볼을 복조할 때까지 반복된다.The second multiplier 1308 multiplies the demapper 1307 output by the column vector corresponding to the index in the channel information vector H to regenerate the minimum component symbol. Accordingly, the subtractor 1309 subtracts the regenerated minimum component symbol from the received symbol to generate and output a received symbol from which the minimum component has been removed. At this time, the received symbol from which the minimum component is removed is re-entered as the received symbol to the second switch 1310, and the second switch 1310 determines newly generated and re-entered received symbols for the next iteration calculation. 1311). This process is repeated until the last symbol is demodulated.

도 14는 도 13의 의사 역행렬 계산기의 구체적인 블록도이다. 도 14를 참조하면, 상기 의사 역행렬 계산기는, 복소 행렬 허미션 변환기(1401), 제1 복소 행렬 승산기(1402), 역행렬 계산기(1403), 및 제2 복소 행렬 승산기(1415)를 구비한다.FIG. 14 is a detailed block diagram of the pseudo inverse calculator of FIG. Referring to FIG. 14, the pseudo inverse matrix calculator includes a complex matrix hermetic converter 1401, a first complex matrix multiplier 1402, an inverse matrix calculator 1403, and a second complex matrix multiplier 1415.

상기 복소 행렬 허미션 변환기(1401)는 상기 채널 정보 벡터(H)를 실수부와 허수부 각각으로 분류하여 로그영역의 허미션 벡터를 계산하여 출력한다. 여기서, 상기 채널 정보 벡터(H)는 4차원 정방행렬인 것으로 가정한다. 주지된 바와 같이, 허미션을 취하는 것은 원래의 실수 영역에서의 연산과 동일하므로, 허수부의 부호를 반전하고 그 결과를 전치(transpose)하는 것에 해당한다. The complex matrix hermission converter 1401 classifies the channel information vector H into a real part and an imaginary part, respectively, and calculates and outputs a hermition vector of a log area. Here, it is assumed that the channel information vector H is a four-dimensional square matrix. As is well known, taking a hermit is equivalent to the operation in the original real area, and thus corresponds to inverting the sign of the imaginary part and transposing the result.

상기 제1 복소 행렬 승산기(1402)는 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 허미션 벡터(HH)를 상기 채널 정보 벡터(H)와 승산하여 중간 결과(HH*H)를 출력한다. 여기서, 허미션 벡터(HH)와 채널 정보 벡터(H)와의 실수 영역에서의 곱은, 위에서 기술한 복소수 행렬의 승산에서 살펴본 바와 같이, 로그 영역에서 합산과 자코비안(Jacobian) 연산으로 쉽게 구현된다. 상기 중간 결과는 정방행렬이 되어 정방행렬에 대한 역행렬 계산기(1403)로 전달된다.The first complex matrix multiplier 1402 multiplies the hermition vector (H H ) by the channel information vector (H) by using Jacobian value calculation to output an intermediate result (H H * H). Here, the product in the real area of the mission vector (H H ) and the channel information vector (H) is easily implemented by summing and Jacobian operations in the log area, as described in the multiplication of the complex matrix described above. . The intermediate result becomes a square matrix and is passed to an inverse matrix calculator 1403 for the square matrix.

상기 역행렬 계산기(1403)는 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 중간 결과로부터 제1 코팩터와 상기 행렬식을 발생시켜 출력한다. 즉, 상기 역행렬 계산기(1403)는 승산기(1413) 및 선택기(1412)를 구비한다. 상기 승산기(1413)는 N 차원 정방행렬인 상기 중간 결과로부터 N 차원 정방행렬부터 2차원 정방행렬까지 N-1개의 코팩터들 및 행렬식들을 계산한다. 여기서는 위에서 기술한 바와 같이, 4차원 정방행렬로 가정하였다. 상기 승산기는 두 복소 원소를 입력받아 로그영역으로 변환한 두 복소수를 실수부 및 허수부 각각으로 분류하여 합산하고, 상기 합산 결과들을 병렬 자코비안 방식으로 복소수 승산한다. 상기 승산기는 상기 합산 결과들을 직렬 자코비안 방식으로 복소수 승산할 수도 있다. 상기 선택기(1412)는 상기 코팩터들 및 행렬식들 중 동작 모드에따라 선택하여 상기 제1 코팩터 및 상기 행렬식을 출력한다. 상기 제2 복소 행렬 승산기(1415)는 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 제1 코팩터를 상기 허미션 벡터와 승산하여 상기 출력 코팩터를 생성시켜 출력한다. 만약, 위의 결과, 즉, 상기 출력 코팩터와 상기 행렬식를 외부로 출력할 때 다시 실수 영역으로 바꾸어야 할 필요가 있다면, 역 로그(Inverse Log) 테이블을 통하여 실수 영역의 값으로 변환한다.The inverse matrix calculator 1403 generates and outputs a first cofactor and the determinant from the intermediate result using a Jacobian value calculation. In other words, the inverse calculator 1403 includes a multiplier 1413 and a selector 1412. The multiplier 1413 calculates N-1 cofactors and determinants from the N-dimensional square matrix to the 2-dimensional square matrix from the intermediate result which is the N-dimensional square matrix. As described above, it is assumed as a four-dimensional square matrix. The multiplier receives two complex elements and divides two complex numbers converted into a log region into real and imaginary parts, respectively, and multiplies the sum results by a parallel Jacobian method. The multiplier may complex multiply the summation results in a serial Jacobian fashion. The selector 1412 selects one of the cofactors and the determinant according to an operation mode, and outputs the first cofactor and the determinant. The second complex matrix multiplier 1415 generates and outputs the output cofactor by multiplying the first cofactor by the hermition vector using a Jacobian value calculation. If the above result, that is, the output cofactor and the determinant needs to be changed back to the real area when outputting to the outside, it is converted to the real area value through an inverse log table.

여기서, 4 차원 정방행렬인 상기 중간 결과를 수신하는 상기 승산기는, 제1 단계 승산부(1404), 제2 단계 승산부(1408), 및 제3 단계 승산부(1411)를 구비한다. 상기 제1 단계 승산부(1404)는 상기 중간 결과로부터 3×3 행렬의 코팩터(3×3CF) 및 2×2 행렬의 행렬식(2×2DT)을 계산하여 출력한다. 즉, 상기 제1 단계 승산부(1404)는 2개의 복소수들에 대한 승산을 수행하는데 있어서, 제1 승산부(1405) 및 제2 승산부(1407) 각각을 통하여 그 복소수를 구성하는 4x4 행렬과 3x3 행렬 각각의 기본 원소들을 이용하여 승산을 수행한다. 2x2 행렬의 원소들은 4x4 행렬과 3x3 행렬에 포함되어 있으므로, 2×2 행렬의 코팩터(2×2CF)는 따로 구할 필요가 없이 출력된다. 상기 제1 단계 승산부(1404)의 기본 연산 구조는 합산기와 자코비안(jacobian) 연산으로 구성되므로, 로그 영역 값으로 바뀐 복소수를 더하고 그 결과에 자코비안 연산을 해주는 과정으로 이루어진다. 여기에서는 2x2 행렬의 행렬식(2×2DT) 및 3x3 행렬의 코팩터(3×3CF)를 구할 수 있다.Here, the multiplier for receiving the intermediate result, which is a four-dimensional square matrix, includes a first step multiplier 1404, a second step multiplier 1408, and a third step multiplier 1411. The first step multiplier 1404 calculates and outputs a 3 × 3 matrix cofactor (3 × 3CF) and a 2 × 2 matrix determinant (2 × 2DT) from the intermediate result. That is, in performing the multiplication of two complex numbers, the first step multiplier 1404 includes a 4x4 matrix constituting the complex number through each of the first multiplier 1405 and the second multiplier 1407. Multiplication is performed using the basic elements of each 3x3 matrix. Since the elements of the 2x2 matrix are included in the 4x4 matrix and the 3x3 matrix, the cofactor (2x2CF) of the 2x2 matrix is output without needing to be separately obtained. Since the basic operation structure of the first step multiplier 1404 includes a summer and a Jacobian operation, a complex number changed into a log region value is added, and a Jacobian operation is performed on the result. Here, the determinant (2x2DT) of the 2x2 matrix and the cofactor (3x3CF) of the 3x3 matrix can be obtained.

상기 제2 단계 승산부(1408)는 상기 제1 단계 승산부 출력으로부터 4×4 행렬의 코팩터(4×4CF) 및 3×3 행렬의 행렬식(3×3DT)을 계산하여 출력한다. 즉, 상기 제2 단계 승산부(1408)는 실수 영역에서 생각할 때, 3개의 복소수들이 곱해져서 더해지는 형태를 가지는 연산들을 수행하는 제1 승산부(1409) 및 제2 승산부(1410) 각각을 통하여, 4x4 행렬의 코팩터(4×4CF)와 3x3 행렬의 행렬식(3×3DT)을 구할 수 있다. 로그 영역에서 고려할 때 이는 전달된 복소수들을 모두 더하고, 그 결과에 자코비안 연산을 취하는 형태로 생각할 수 있다. 따라서, 제1 번째 단계의 승산들과 유사한 형태를 가지는 연산기를 사용하여 구현이 가능하다. The second step multiplier 1408 calculates and outputs a 4 × 4 matrix cofactor (4 × 4CF) and a 3 × 3 matrix determinant (3 × 3DT) from the first step multiplier output. That is, when the second step multiplier 1408 is considered in the real area, the second multiplier 1408 may be configured to perform operations having a form in which three complex numbers are multiplied and added, respectively, through the first multiplier 1409 and the second multiplier 1410. The cofactor (4x4CF) of the 4x4 matrix and the determinant (3x3DT) of the 3x3 matrix can be obtained. Considered in the log space, this can be thought of as adding up all of the passed complex numbers and taking Jacobian operations on the result. Therefore, it is possible to implement using an operator having a form similar to the multiplications of the first step.

상기 제3 단계 승산부(1411)는 상기 제1 단계 승산부 출력으로부터 4×4 행렬의 행렬식(4×4DT)을 계산하여 출력한다. 즉, 상기 제3 단계 승산부(1411)는 실수 영역에서 생각할 때 4개의 복소수들이 곱해지고 그 결과를 모두 더하는 형태를 가진 것으로 로그 영역에서는 이들 복소수들을 모두 더하고 그 결과에 자코비안 연산을 취하는 형태가 된다. 그 결과 4x4 행렬의 행렬식(4×4DT)을 구할 수 있게 된다. The third step multiplier 1411 calculates and outputs a determinant (4 × 4 DT) of a 4 × 4 matrix from the output of the first step multiplier. That is, the third step multiplier 1411 has a form in which four complex numbers are multiplied and all of the results are added when considered in the real area. do. As a result, a determinant of 4x4 matrix (4x4DT) can be obtained.

도 15는 도 13의 NORM 및 최소값 판정기(1301) 및 ZF(zero forcing) 벡터 선택기(1302)의 구체적인 블록도이다. 도 15를 참조하면, 의사 역행렬 계산기에서 의사 역행렬을 구성하는 출력 코팩터(A:A1~A4)가 구해지면, NORM 및 최소값 판정기(1301)는 이 행렬(A:A1~A4)에서 행을 중심으로 가장 작은 NORM을 가지는 행의 인덱스를 찾고, 이에 따라 ZF 벡터 선택기(1302)는 이 인덱스에 해당하는 행벡터를 ZF 벡터로 출력한다. 이때, 실수 영역에서의 NORM은 각 행의 원소를 제곱하여 이들을 각각 더해야 구할 수 있다. 그러나, 로그 영역에서의 NORM은 각 원소(A:A1~A4)를 2배 하여 그 결과에 자코비안 연산을 하는 것으로 구현할 수 있다. 그런데, 각 원소를 2배 하는 것은 좌측으로 1비트 쉬프트(shift) 하는 것과 동일하며, 이 연산 역시 모든 원소에 동일하게 적용되고 또 각 행의 NORM의 상대적인 크기를 비교하는 것이므로 실제로는 수행할 필요가 없다. 따라서, 로그 영역에서 ZF 벡터를 찾기 위해서는, 자코비안 연산기들(1322~1325) 각각을 통하여 전달된 행렬(A:A1~A4)의 각 행별로 자코비안 연산을 수행한 후, 최소값 추출부들(1332~1334)을 통하여 그 자코비안 연산 결과에서 최소값을 가지는 행을 찾아 멀티플렉서(multiplexor)인 ZF(zero forcing) 벡터 선택기(1302)를 통해 그 원소들을 출력하면 된다.FIG. 15 is a detailed block diagram of the NORM and minimum value determiner 1301 and zero forcing vector selector 1302 of FIG. 13. Referring to FIG. 15, when the output cofactors A: A 1 to A 4 constituting the pseudo inverse are obtained in the pseudo inverse calculator, the NORM and the minimum value determiner 1301 determine the matrix A: A 1 to A 4. ), The index of the row having the smallest NORM around the row is found, and accordingly, the ZF vector selector 1302 outputs the row vector corresponding to the index as the ZF vector. At this time, the NORM in the real area can be obtained by adding up the squared elements of each row. However, NORM in the log region can be implemented by doubling each element (A: A 1 to A 4 ) and performing Jacobian on the result. By the way, doubling each element is equivalent to shifting one bit to the left, and this operation also applies to all elements equally and compares the relative sizes of the NORMs in each row. none. Accordingly, in order to find the ZF vector in the log region, after performing Jacobian operations for each row of the matrixes A: A 1 to A 4 transmitted through each of the Jacobian operators 1322 to 1325, the minimum value extractors are performed. Finding the row having the minimum value in the Jacobian operation through 1133 to 1334, and outputting the elements through the multiplexer zero forcing (ZF) vector selector 1302.

도 16은 도 13의 결정 통계(decision statistic) 계산기(1311)의 구체적인 블록도이다. 도 16을 참조하면, 수신 심볼과 ZF 벡터{wki:ZF1~ZF4}를 이용하여 결정 통계(decision statistic)를 계산할 경우 실수 영역에서 생각하면, 수신된 심볼들(r:r1~r4)과 코팩터로 ZF 벡터의 원소들{wki:ZF1~ZF 4}을 각각 곱하여 더한 후 그 결과를 행렬식(determinant)으로 나누어 주는 연산을 수행하면 된다. 이를 로그 영역에서 고려하면, 수신 심볼(r:r1~r4)을 로그 영역의 값으로 변환한 후 각각 코팩터로 이루어진 ZF 벡터의 원소들{wki:ZF1~ZF4}과 더한 후 자코비안 연산을 수행하고, 그 결과에서 행렬식 값을 빼면 결정 통계(decision statistic)를 구할 수 있게 된다. 그 결과는 역 로그 테이블부(inverse log table)(1341)을 이용하여 실수 영역의 값으로 변환한 뒤 디매퍼(1604)에 전달하여 왜곡 보상된 심볼(r')로 복조한다.FIG. 16 is a detailed block diagram of the decision statistic calculator 1311 of FIG. Referring to FIG. 16, when calculating a decision statistic using a received symbol and a ZF vector {w ki : ZF 1 to ZF 4 }, the received symbols r: r 1 to r 4 ) and cofactor to multiply the elements of the ZF vector {w ki : ZF 1 ~ ZF 4 }, add them, and divide the result by a determinant. Considering this in the log area, after converting the received symbols (r: r 1 to r 4 ) into values in the log area, and adding them together with elements of the ZF vector {w ki : ZF 1 ~ ZF 4 } consisting of cofactors, By performing Jacobian operations and subtracting the determinant value from the result, decision statistics can be obtained. The result is converted to a real region value using an inverse log table 1321 and then transferred to the demapper 1604 to demodulate the distortion-compensated symbol r '.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는, 수신된 채널 정보 벡터(H)에 대하여 V-BLAST 알고리즘 연산을 줄이기 위하여 중복되는 부분이 제거된 3단계의 로그 영역 합산 연산을 이용하여 의사 역행렬의 코팩터(cofactor)를 연산하고, 이 코팩터(cofactor)만으로 최소 NORM 값을 구하여, 최소 NORM의 인덱스에 해당하는 행 ZF 벡터(wki)와 수신 심볼을 승산한 후, 마지막으로 행렬식(Δ)으로 나누어줌으로써, 보상된 수신 신호(r')를 구하는데 필요한 연산량 및 하드웨어의 크기를 줄일 수 있다. 본 발명에서는, 수신된 채널 정보 벡터(H)에 대한 의사 역행렬 연산에서 필요한 계산량을 최소화하기 위하여, 일반적인 양의 자코비안(positive Jacobian) 이외에 음의 자코비안(Negative Jacobian) 계산이 새로이 정의되었고, 수신된 채널 정보 벡터(H)에 대하여 실수 영역 연산을 수행하지 않고, 간단한 합산기와 자코비안 계산기에 의하여 이진 로그(binary log)가 취해진 로그 영역의 값을 계산한다. 이에 따라, 의사 역행렬을 구하는데 필요한 연산량 및 하드웨어의 크기가 줄어 든다.As described above, the V-BLAST device of the mobile communication receiver according to an embodiment of the present invention includes three steps in which overlapping portions are removed to reduce V-BLAST algorithm operation on the received channel information vector (H). Calculate the cofactor of the pseudo inverse matrix using the log area summing operation of, obtain the minimum NORM value using only this cofactor, and obtain the row ZF vector (w ki ) and the received symbol corresponding to the index of the minimum NORM. After multiplying by and finally dividing by the determinant (Δ), it is possible to reduce the amount of computation and hardware required to obtain the compensated received signal r '. In the present invention, in order to minimize the amount of computation required in the pseudo inverse operation on the received channel information vector (H), a negative Jacobian calculation is newly defined in addition to the general positive Jacobian. Rather than performing real area operation on the obtained channel information vector H, a value of a log area in which a binary log is taken by a simple adder and Jacobian calculator is calculated. As a result, the amount of computation and hardware required to obtain a pseudo inverse is reduced.

본 명세서에서 개시된 장치 및 방법에서 사용되는 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. The functions used in the devices and methods disclosed herein can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). do. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는, 일반적인 양의 자코비안(positive Jacobian) 이외에 새로이 정의된 음의 자코비안(Negative Jacobian) 계산에서, 실수 영역 연산을 수행하지 않고, 간단한 합산기와 자코비안 계산기에 의하여 이진 로그(binary log)가 취해진 로그 영역의 값을 계산하므로, 수신된 채널 정보 벡터에 대하여 의사 역행렬을 구하는데 필요한 연산량 및 하드웨어의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다. The V-BLAST device of the mobile communication receiver according to the present invention, in addition to the usual positive Jacobian, in a newly defined negative Jacobian calculation, does not perform a real domain operation, but a simple adder and ruler. Since the binary log is calculated by the Kobian calculator, the size of the hardware and the amount of computation required to obtain a pseudo inverse of the received channel information vector can be reduced.

도 1은 일반적인 MIMO 이동 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a general MIMO mobile communication system.

도 2는 종래의 V-BLAST 장치를 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram showing a conventional V-BLAST device.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복소수 승산기를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a complex multiplier according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 자코비안 복소수 승산기를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a serial Jacobian complex multiplier according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 직렬 자코비안 복소수 승산기의 구체적인 블록도이다.FIG. 5 is a detailed block diagram of the serial Jacobian complex multiplier of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 자코비안 복소수 승산기를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a parallel Jacobian complex multiplier according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 병렬 자코비안 복소수 승산기의 구체적인 블록도이다.FIG. 7 is a detailed block diagram of the parallel Jacobian complex multiplier of FIG.

도 8은 도 7의 이진 지수승 계산기의 구체적인 블록도이다.FIG. 8 is a detailed block diagram of the binary exponential calculator of FIG. 7.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 자코비안 복소수 행렬 승산기를 나타내는 블록도이다.9 is a block diagram illustrating a serial Jacobian complex matrix multiplier according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 자코비안 복소수 행렬 승산기를 나타내는 블록도이다.10 is a block diagram illustrating a parallel Jacobian complex matrix multiplier according to an embodiment of the present invention.

도 11은 도 10의 병렬 자코비안 복소수 행렬 승산기의 구체적인 블록도이다.FIG. 11 is a detailed block diagram of the parallel Jacobian complex matrix multiplier of FIG. 10.

도 12는 1x4복소수 행렬과 4x1복소수 행렬의 승산기를 나타내는 블록도이다.12 is a block diagram illustrating a multiplier of a 1x4 complex matrix and a 4x1 complex matrix.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치를 나타내는 블록도이다.13 is a block diagram illustrating a V-BLAST device of a mobile communication receiver according to an embodiment of the present invention.

도 14는 도 13의 의사 역행렬 계산기의 구체적인 블록도이다.FIG. 14 is a detailed block diagram of the pseudo inverse calculator of FIG.

도 15는 도 13의 NORM 및 최소값 판정기 및 ZF(zero forcing) 벡터 선택기의 구체적인 블록도이다.FIG. 15 is a detailed block diagram of the NORM and minimum value determiner and zero forcing vector selector of FIG. 13.

도 16은 도 13의 결정 통계(decision statistic) 계산기의 구체적인 블록도이다.FIG. 16 is a detailed block diagram of the decision statistic calculator of FIG.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

423:직렬 자코비안 계산부 423: Serial Jacobian calculator

623:병렬 자코비안 계산부 623: parallel Jacobian calculation

1300:의사 역행렬 계산기 1301:NORM 및 최소값 판정기 1300: Pseudo inverse calculator 1301: NORM and minimum value determiner

1302:ZF 벡터 선택기 1303:채널 축소기1302: ZF vector selector 1303: channel reducer

1307:디매퍼 1311:결정 통계 계산기 1307: Demapper 1311: Decision Statistics Calculator

Claims (24)

채널 정보 벡터를 수신하여, 상기 채널 정보 벡터에 대한 의사 역행렬 계산시에 존재하는 자코비안 값 계산을 이용하여 의사 역행렬을 구성하는 출력 코팩터와 행렬식을 계산하여 출력하는 의사 역행렬 계산기;A pseudo inverse calculator for receiving a channel information vector and calculating and outputting an output cofactor and a determinant constituting a pseudo inverse using a Jacobian value calculation present when calculating a pseudo inverse of the channel information vector; 상기 출력 코팩터의 각 행에서 자코비안 값 계산을 이용하여 NORM을 계산하고, 행별 NORM 값 중에서 최소값을 가지는 행을 나타내는 인덱스를 추출하여 출력하는 NORM 및 최소값 판정기;A NORM and minimum value determiner for calculating a NORM using Jacobian value calculation in each row of the output cofactor, and extracting and outputting an index indicating a row having a minimum value among row-specific NORM values; 상기 출력 코팩터로부터 상기 인덱스에 해당하는 행 벡터인 ZF 벡터를 선택하여 출력하는 ZF 벡터 선택기;A ZF vector selector for selecting and outputting a ZF vector, which is a row vector corresponding to the index, from the output cofactor; 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터를 제거한 축소 행렬을 발생시켜 상기 채널 정보 벡터로서 재입력시키는 행렬 축소기; 및A matrix reducer for generating a reduction matrix from which the column vector corresponding to the index is removed from the channel information vector and re-input as the channel information vector; And 수신 심볼과 상기 ZF 벡터의 승산에 자코비안 값 계산을 이용하여 제1 승산하고, 상기 제1 승산 결과를 상기 행렬식으로 나누어 그 결과를 출력하는 결정 통계 계산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.And a decision statistic calculator for multiplying the received symbol and the ZF vector by using Jacobian value calculation and dividing the first multiplication result by the determinant to output the result. V-BLAST device. 제 1항에 있어서, 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는,The V-BLAST device of the mobile communication receiver, 상기 나누어진 결과를 디매핑하여 출력하는 디매퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.And a demapper for demapping and outputting the divided result. 제 2항에 있어서, 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치는,The V-BLAST device of the mobile communication receiver, 상기 디매퍼 출력을 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터와 제2 승산하여 최소 성분 심볼을 재생성하고, 상기 수신 심볼에서 상기 재성성된 최소 성분 심볼을 감산하여 생성한 최소 성분이 제거된 수신 심볼을 상기 수신 심볼로서 재입력시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.The second component is multiplied by the column vector corresponding to the index in the channel information vector to regenerate the minimum component symbol, and the minimum component generated by subtracting the regenerated minimum component symbol from the received symbol is removed. A V-BLAST device of a mobile communication receiver, characterized in that the received symbol is re-input as the received symbol. 제 1항에 있어서, 상기 의사 역행렬 계산기는,The method of claim 1, wherein the pseudo inverse calculator, 상기 채널 정보 벡터를 실수부와 허수부 각각으로 분류하여 로그영역의 허미션 벡터를 계산하여 출력하는 복소 행렬 허미션 변환기;A complex matrix hermission converter for classifying the channel information vector into a real part and an imaginary part, respectively, and calculating and outputting a hermit vector of a log area; 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 허미션 벡터를 상기 채널 정보 벡터와 승산하여 중간 결과를 출력하는 제1 복소 행렬 승산기;A first complex matrix multiplier for multiplying the hermition vector with the channel information vector by using a Jacobian value calculation to output an intermediate result; 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 중간 결과로부터 제1 코팩터와 상기 행렬식을 발생시켜 출력하는 역행렬 계산기; 및An inverse matrix calculator for generating and outputting a first cofactor and the determinant from the intermediate result using a Jacobian value calculation; And 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 제1 코팩터를 상기 허미션 벡터와 승산하여 상기 출력 코팩터를 생성시켜 출력하는 제2 복소 행렬 승산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.And a second complex matrix multiplier configured to multiply the first cofactor by the hermition vector using a Jacobian value calculation to generate and output the output cofactor. 제 4항에 있어서, 상기 역행렬 계산기는,The method of claim 4, wherein the inverse matrix calculator, N 차원 정방행렬인 상기 중간 결과로부터 N 차원 정방행렬부터 2차원 정방행렬까지 N-1개의 코팩터들 및 행렬식들을 계산하는 승산기; 및A multiplier that calculates N-1 cofactors and determinants from the N-dimensional square matrix to the 2-dimensional square matrix from the intermediate result that is the N-dimensional square matrix; And 상기 코팩터들 및 행렬식들 중 동작 모드에따라 선택하여 상기 제1 코팩터 및 상기 행렬식을 출력하는 선택기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.And a selector for outputting the first cofactor and the determinant according to an operation mode among the cofactors and the determinant. 제 5항에 있어서, 상기 승산기는,The method of claim 5, wherein the multiplier, 4 차원 정방행렬인 상기 중간 결과를 수신하고,Receive the intermediate result as a four-dimensional square matrix, 상기 중간 결과로부터 3×3 행렬의 코팩터 및 2×2 행렬의 행렬식을 계산하여 출력하는 제1 단계 승산부;A first step multiplier for calculating and outputting a cofactor of a 3x3 matrix and a determinant of a 2x2 matrix from the intermediate result; 상기 제1 단계 승산부 출력으로부터 4×4 행렬의 코팩터 및 3×3 행렬의 행렬식을 계산하여 출력하는 제2 단계 승산부; 및A second step multiplier for calculating and outputting a cofactor of a 4x4 matrix and a determinant of a 3x3 matrix from the output of the first step multiplier; And 상기 제1 단계 승산부 출력으로부터 4×4 행렬의 행렬식을 계산하여 출력하는 제3 단계 승산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.And a third stage multiplier for calculating and outputting a determinant of a 4x4 matrix from the output of the first stage multiplier. 제 5항에 있어서, 상기 승산기는,The method of claim 5, wherein the multiplier, 두 복소 원소를 입력받아 로그영역으로 변환한 두 복소수를 실수부 및 허수부 각각으로 분류하여 합산하고, 상기 합산 결과들을 병렬 자코비안 방식으로 복소수 승산하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.A V-BLAST device of a mobile communication receiver, characterized by receiving two complex elements and converting two complex numbers converted into a log region into real and imaginary parts, respectively, and multiplying the addition results by a parallel Jacobian method. . 제 5항에 있어서, 상기 승산기는,The method of claim 5, wherein the multiplier, 두 복소 원소를 입력받아 로그영역으로 변환한 두 복소수를 실수부 및 허수부 각각으로 분류하여 합산하고, 상기 합산 결과들을 직렬 자코비안 방식으로 복소수 승산하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.V-BLAST device of a mobile communication receiver characterized by receiving two complex elements and converting two complex numbers converted into a log region into real and imaginary parts, respectively, and multiplying the sum result by serial Jacobian method. . 제 1항에 있어서, 상기 자코비안 값 계산은,The method of claim 1, wherein the Jacobian value calculation, 양의 자코비안 값 계산 및 음의 자코비안 값 계산을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.A V-BLAST device in a mobile communication receiver, comprising calculating a positive Jacobian value and a negative Jacobian value. 제 9항에 있어서, 상기 음의 자코비안 값 계산은,The method of claim 9, wherein the negative Jacobian value calculation, 두 실수 a, b의 감산에서In the subtraction of two real numbers a and b (여기서, L()은 새로이 정의된 이지로그 값, Sc는 부호, C는 크기, a=2A, b=2B, 및 max()는 괄호안의 원소들 중 최대값)(Where L () is the newly defined easylog value, S c is the sign, C is the magnitude, a = 2 A , b = 2 B , and max () is the maximum of the elements in parentheses) 로 정의되는 부호와 크기를 이용하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 장치.V-BLAST device of a mobile communication receiver, characterized by using the code and the size defined by. 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값 및 최소값을 분류하여 출력하고, 상기 최대값 및 최소값 각각의 부호를 출력하는 비교기;A comparator that receives two elements and two signs, classifies and outputs the maximum and minimum values of the two elements, and outputs the signs of each of the maximum and minimum values; 상기 두 수의 부호들에 배타적 논리곱을 수행하여 두 수의 부호가 같은 경우 및 다른 경우 각각에 대응하는 먹스 제어 신호를 생성하는 XOR 로직;XOR logic for performing an exclusive AND on the two numbers of codes to generate a mux control signal corresponding to each of the same and different cases; 상기 최대값에서 상기 최소값을 감산하여 출력하는 감산기;A subtractor which subtracts the minimum value from the maximum value and outputs the subtracted value; 상기 감산 결과에 대응하는 음의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 음의 자코비안 테이블부;A negative Jacobian table unit generating and outputting a negative Jacobian value corresponding to the subtraction result; 상기 감산 결과에 대응하는 양의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 양의 자코비안 테이블부;A positive Jacobian table unit generating and outputting a positive Jacobian value corresponding to the subtraction result; 상기 먹스 제어 신호에 응답하여 선택적으로 상기 음의 자코비안 값 또는 양의 자코비안 값을 출력하는 먹스; 및A mux for selectively outputting the negative Jacobian value or the positive Jacobian value in response to the mux control signal; And 상기 최대값에 상기 먹스 출력을 합산하여 출력하는 합산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 직렬 자코비안 승산기.And a summer for adding the mux output to the maximum value for outputting the sum. 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하고, 두 원소 중 최소값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하며, 상기 최대값 및 상기 최소값 각각의 부호를 출력하는 비교기;A comparator that receives two elements and two signs, classifies and outputs the maximum value of the two elements into integers and decimals, classifies and outputs the minimum value of the two elements into integers and decimals, and outputs the sign of each of the maximum and minimum values. ; 상기 최대값 정수의 2의 지수승을 계산하여 출력하는 2의 지수승 계산기;A power of two calculator for calculating and outputting a power of two of the maximum integer; 2-(CMi-Cmi)×2Cmf(여기서, CMi는 상기 최대값의 정수, Cmi는 상기 최소값의 정수, Cmf는 상기 최소값의 소수)을 제1 계산하고, 상기 제1 계산 결과에 대한 2의 보수를 계산하여, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 같으면 상기 제1 계산 결과를 출력하고, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 다르면 상기 2의 보수값을 출력하는 이진 지수승 계산기;2 − (CMi-Cmi) × 2 Cmf (where C Mi is an integer of the maximum value, Cmi is an integer of the minimum value, Cmf is a decimal of the minimum value), and 2 for the first calculation result A binary exponential calculator for calculating the complement of the second output unit, and outputting the first calculation result if the signs of the maximum value and the minimum value are the same, and outputting the two's complement value if the signs of the maximum value and the minimum value are different; 상기 2의 지수승 계산기 출력과 상기 이진 지수승 계산기 출력을 제1 합산하여 출력하는 제1 합산기;A first adder for first summing and outputting the exponential power output of 2 and the binary power calculator; 상기 제1 합산 결과에 대응하는 2진 로그값을 계산하여 출력하는 로그 테이블부;A log table unit for calculating and outputting a binary log value corresponding to the first sum result; 상기 최대값 정수와 상기 2진 로그값을 제2 합산하여 출력하는 제2 합산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 병렬 자코비안 복소수 승산기.And a second summer for adding the maximum value integer and the binary log value to the second sum and outputting the second sum values. 채널 정보 벡터를 수신하여, 상기 채널 정보 벡터에 대한 의사 역행렬 계산시에 존재하는 자코비안 값 계산을 이용하여 의사 역행렬을 구성하는 출력 코팩터와 행렬식을 계산하여 출력하는 단계;Receiving a channel information vector, calculating and outputting an output cofactor and a determinant constituting a pseudo inverse using a Jacobian value calculation present when calculating a pseudo inverse of the channel information vector; 상기 출력 코팩터의 각 행에서 자코비안 값 계산을 이용하여 NORM을 계산하고, 행별 NORM 값 중에서 최소값을 가지는 행을 나타내는 인덱스를 추출하여 출력하는 단계;Calculating NORM using Jacobian value calculation in each row of the output cofactor, and extracting and outputting an index indicating a row having a minimum value among row-specific NORM values; 상기 출력 코팩터로부터 상기 인덱스에 해당하는 행 벡터인 ZF 벡터를 선택하여 출력하는 단계;Selecting and outputting a ZF vector which is a row vector corresponding to the index from the output cofactor; 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터를 제거한 축소 행렬을 발생시켜 상기 채널 정보 벡터로서 재입력시키는 단계; 및Generating a reduction matrix from which the column vector corresponding to the index is removed from the channel information vector and re-input as the channel information vector; And 수신 심볼과 상기 ZF 벡터의 승산에 자코비안 값 계산을 이용하여 제1 승산하고, 상기 제1 승산 결과를 상기 행렬식으로 나누어 그 결과를 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.Multiplying the received symbol by the ZF vector using a Jacobian value calculation, and dividing the first multiplication result by the determinant and outputting the result; BLAST drive method. 제 13항에 있어서, 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 방법은,The method of claim 13, wherein the V-BLAST method of the mobile communication receiver, 상기 나누어진 결과를 디매핑하여 출력하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.And demapping the divided result and outputting the divided result. 제 14항에 있어서, 상기 이동 통신 수신기의 V-BLAST 방법은,The method of claim 14, wherein the V-BLAST method of the mobile communication receiver, 상기 디매핑 결과를 상기 채널 정보 벡터에서 상기 인덱스에 해당하는 열 벡터와 제2 승산하여 최소 성분 심볼을 재생성하고, 상기 수신 심볼에서 상기 재성성된 최소 성분 심볼을 감산하여 생성한 최소 성분이 제거된 수신 심볼을 상기 수신 심볼로서 재입력시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.The second component is multiplied by the column vector corresponding to the index in the channel information vector to regenerate a minimum component symbol, and the minimum component generated by subtracting the regenerated minimum component symbol from the received symbol is removed. And re-entering a received symbol as the received symbol. 제 13항에 있어서, 상기 의사 역행렬 계산 단계는,The method of claim 13, wherein the pseudo inverse calculation step comprises: 상기 채널 정보 벡터를 실수부와 허수부 각각으로 분류하여 로그영역의 허미션 벡터를 계산하여 출력하는 단계;Classifying the channel information vector into a real part and an imaginary part, respectively, and calculating and outputting a mission vector of a log area; 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 허미션 벡터를 상기 채널 정보 벡터와 승산하여 중간 결과를 출력하는 단계;Multiplying the mission vector by the channel information vector using a Jacobian value calculation to output an intermediate result; 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 중간 결과로부터 제1 코팩터와 상기 행렬식을 발생시켜 출력하는 단계; 및Generating and outputting a first cofactor and the determinant from the intermediate result using a Jacobian value calculation; And 자코비안 값 계산을 이용하여 상기 제1 코팩터를 상기 허미션 벡터와 승산하여 상기 출력 코팩터를 생성시켜 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.And generating and outputting the output cofactor by multiplying the first cofactor by the hermition vector using a Jacobian value calculation. 제 16항에 있어서, 상기 제1 코팩터와 상기 행렬식 출력 단계는,The method of claim 16, wherein the first cofactor and the deterministic output step, N 차원 정방행렬인 상기 중간 결과로부터 N 차원 정방행렬부터 2차원 정방행렬까지 N-1개의 코팩터들 및 행렬식들을 계산하는 단계; 및Calculating N-1 cofactors and determinants from the N-dimensional square matrix to the 2-dimensional square matrix from the intermediate result which is the N-dimensional square matrix; And 상기 코팩터들 및 행렬식들 중 동작 모드에따라 선택하여 상기 제1 코팩터 및 상기 행렬식을 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.And selecting the cofactors and the determinant in accordance with an operation mode to output the first cofactor and the determinant. 제 17항에 있어서, 상기 코팩터들 및 행렬식들 계산 단계는,18. The method of claim 17, wherein calculating the cofactors and determinants 4 차원 정방행렬인 상기 중간 결과를 수신하고,Receive the intermediate result as a four-dimensional square matrix, 상기 중간 결과로부터 3×3 행렬의 코팩터 및 2×2 행렬의 행렬식을 계산하여 출력하는 제1 단계;A first step of calculating and outputting a cofactor of a 3x3 matrix and a determinant of a 2x2 matrix from the intermediate result; 상기 제1 단계 출력으로부터 4×4 행렬의 코팩터 및 3×3 행렬의 행렬식을 계산하여 출력하는 제2 단계; 및A second step of calculating and outputting a cofactor of a 4x4 matrix and a determinant of a 3x3 matrix from the output of the first step; And 상기 제2 단계 출력으로부터 4×4 행렬의 행렬식을 계산하여 출력하는 제3 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.And a third step of calculating and outputting a determinant of a 4x4 matrix from the output of the second step. 제 17항에 있어서, 상기 코팩터들 및 행렬식들 계산 단계는,18. The method of claim 17, wherein calculating the cofactors and determinants 두 복소 원소를 입력받아 로그영역으로 변환한 두 복소수를 실수부 및 허수부 각각으로 분류하여 합산하고, 상기 합산 결과들을 병렬 자코비안 방식으로 복소수 승산하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.V-BLAST driving of a mobile communication receiver, characterized by receiving two complex elements and converting two complex numbers converted into a log region into a real part and an imaginary part, respectively, and multiplying the sum result by a parallel Jacobian method. Way. 제 17항에 있어서, 상기 코팩터들 및 행렬식들 계산 단계는,18. The method of claim 17, wherein calculating the cofactors and determinants 두 복소 원소를 입력받아 로그영역으로 변환한 두 복소수를 실수부 및 허수부 각각으로 분류하여 합산하고, 상기 합산 결과들을 직렬 자코비안 방식으로 복소수 승산하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.V-BLAST driving of a mobile communication receiver, characterized by receiving two complex elements and converting two complex numbers converted into a log region into a real part and an imaginary part, respectively, and multiplying the sum result by a serial Jacobian method. Way. 제 13항에 있어서, 상기 자코비안 값 계산은,The method of claim 13, wherein the Jacobian value calculation, 양의 자코비안 값 계산 및 음의 자코비안 값 계산을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.A method for driving a V-BLAST in a mobile communication receiver, comprising calculating a positive Jacobian value and a negative Jacobian value. 제 21항에 있어서, 상기 음의 자코비안 값 계산은,The method of claim 21, wherein the negative Jacobian value calculation, 두 실수 a, b의 감산에서In the subtraction of two real numbers a and b (여기서, L()은 새로이 정의된 이지로그 값, Sc는 부호, C는 크기, a=2A, b=2B, 및 max()는 괄호안의 원소들 중 최대값)(Where L () is the newly defined easylog value, S c is the sign, C is the magnitude, a = 2 A , b = 2 B , and max () is the maximum of the elements in parentheses) 로 정의되는 부호와 크기를 이용하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 수신기의 V-BLAST 구동 방법.The V-BLAST driving method of the mobile communication receiver, characterized by using the code and the size defined by. 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값 및 최소값을 분류하여 출력하고, 상기 최대값 및 최소값 각각의 부호를 출력하는 단계;Receiving two elements and two signs, classifying and outputting a maximum value and a minimum value among the two elements, and outputting a sign of each of the maximum and minimum values; 상기 두 수의 부호들에 배타적 논리곱을 수행하여 두 수의 부호가 같은 경우 및 다른 경우 각각에 대응하는 제어 신호를 생성하는 단계;Performing an exclusive AND on the two numbers of codes to generate a control signal corresponding to each of the same and different cases; 상기 최대값에서 상기 최소값을 감산하여 출력하는 단계;Subtracting and outputting the minimum value from the maximum value; 상기 감산 결과에 대응하는 음의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 단계;Generating and outputting a negative Jacobian value corresponding to the subtraction result; 상기 감산 결과에 대응하는 양의 자코비안 값을 생성하여 출력하는 단계;Generating and outputting a positive Jacobian value corresponding to the subtraction result; 상기 제어 신호에 응답하여 선택적으로 상기 음의 자코비안 값 또는 양의 자코비안 값을 출력하는 단계; 및Selectively outputting the negative Jacobian value or the positive Jacobian value in response to the control signal; And 상기 최대값에 상기 선택적으로 출력된 값을 합산하여 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 직렬 자코비안 승산 방법.And summing and outputting the selectively output value to the maximum value. 두 원소 및 두 부호를 입력받아 두 원소 중 최대값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하고, 두 원소 중 최소값을 정수 및 소수로 분류하여 출력하며, 상기 최대값 및 상기 최소값 각각의 부호를 출력하는 단계;Receiving two elements and two signs and classifying the maximum value of the two elements into integers and decimals, outputting the minimum values of the two elements classified into integers and decimals, and outputting the signs of the maximum and minimum values, respectively ; 상기 최대값 정수의 2의 지수승을 계산하여 출력하는 단계 ;Calculating and outputting an exponential power of two of the maximum integer; 2-(CMi-Cmi)×2Cmf(여기서, CMi는 상기 최대값의 정수, Cmi는 상기 최소값의 정수, Cmf는 상기 최소값의 소수)을 제1 계산하고, 상기 제1 계산 결과에 대한 2의 보수를 계산하여, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 같으면 상기 제1 계산 결과를 출력하고, 상기 최대값 및 상기 최소값의 부호가 다르면 상기 2의 보수값을 출력하는 단계;2 − (CMi-Cmi) × 2 Cmf (where C Mi is an integer of the maximum value, Cmi is an integer of the minimum value, Cmf is a decimal of the minimum value), and 2 for the first calculation result Calculating a complement of the second output unit and outputting the first calculation result if the signs of the maximum value and the minimum value are the same and outputting the complementary value of 2 if the signs of the maximum value and the minimum value are different; 상기 최대값 정수의 2의 지수승에 상기 선택적으로 출력된 상기 제1 계산 결과 또는 상기 2의 보수값 중 어느 하나를 제1 합산하여 출력하는 단계;First summating and outputting either the first calculated result or the complementary value of 2 to an exponential power of two of the maximum integer; 상기 제1 합산 결과에 대응하는 2진 로그값을 계산하여 출력하는 단계;Calculating and outputting a binary log value corresponding to the first sum result; 상기 최대값 정수와 상기 2진 로그값을 제2 합산하여 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 병렬 자코비안 복소수 승산 방법.And summing and outputting said maximum value integer and said binary log value to a second sum.
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