KR20060047844A - 신호 분해 장치 및 신호 분해 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 엔티티 도코모
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Abstract

송신 장치들로부터 전송된 수신 신호를 개개의 전송 신호로 분해할 때 필요로 되는 계산들의 수를 감소시킬 수 있는 신호 분해 장치가 개시된다. 이 신호 분해 장치는, 수신된 신호들을 단위 행렬의 각각의 원소들에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하는 신호점 유도 유닛, 신호점 분포도 상에 복수의 섹션들을 정의하는 정의 유닛으로서, 섹션들 각각은 제 1의 미리 결정된 수의 신호점들을 포함하는, 정의 유닛, 섹션들로부터 수신된-신호 섹션을 검출하는 검출 유닛으로서, 수신된-신호 섹션은 수신된-신호 신호점을 포함하는, 검출 유닛, 수신된-신호 섹션내의 신호점들을 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택하는 선택 유닛 및 선택된 신호점들에 기초하여 전송 신호들을 결정하는 결정 유닛을 포함한다.
신호 분해 장치, 단위 행렬, 신호점 분포도, 신호점 유도 유닛, 정의 유닛, 검출 유닛, 선택 유닛

Description

신호 분해 장치 및 신호 분해 방법{Signal decomposition device and signal decomposition method}
도 1은 송신기(102) 및 수신기(104)를 구비하는, MIMO 방식을 도입한 통신 시스템을 도시한 도면.
도 2는 MIMO 방식으로 동작하는 수신기(104)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 QRM-MLD를 이용한 신호 분해 방법의 플로차트.
도 4는 제 1 실시예에 따른 신호 분해 장치의 주요부의 기능적 구성을 도시한 블록도.
도 5는 제 1 실시예에 따른 신호점 선택 동작들을 도시한 플로차트.
도 6a는 제 1 실시예에서의 신호점 분포를 도시한 신호 배치도.
도 6b는 신호 배치도의 원점을 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도.
도 7은 랭킹 동작 후의 신호 배치도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에서의 신호 배치도의 원점을 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에서의 랭킹 동작 후의 신호 배치도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에서의 소영역들로 나누어진 신호 배치도.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에서의 신호 배치도.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에서의 신호 배치도의 원점을 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예에서의 신호 배치도의 원점을 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도.
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에서의 소영역들로 나누어진 신호 배치도.
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에서의 신호 배치도의 원점을 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도.
도 16은 본 발명의 제 5 실시예에서의 소영역들로 나누어진 신호 배치도.
도 17은 본 발명의 제 5 실시예에서의 랭킹 후의 신호 배치도.
도 18은 본 발명의 제 5 실시예에서의 (36 x 36) 소영역들로 나누어진 신호 배치도.
도 19는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 신호 분해 장치의 주요부의 기능적 구성을 도시한 블록도.
도 20은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 신호 분해 장치의 동작들의 플로차트.
도 21은 제 7 실시예에 따른 신호 분해 장치의 동작들을 도시한 도면.
도 22는 MLD, 관련 기술의 QRM-MLD, 및 제 7 실시예의 QRM-MLD에 의한 제곱 유클리드 거리의 계산 수들을 도시한 테이블.
도 23은 제 7 실시예에서의 시뮬레이션 결과들을 도시한 도면.
도 24a 내지 도 24c는 제 6 실시예에 따른 신호점들을 랭킹하는 방법을 설명하기 위한 신호 배치도들.
도 25는 제 6 실시예에 따른 신호점들을 랭킹하는 방법의 플로차트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102 : 송신기 104 : 수신기
106-1 내지 106-N : 송신 안테나
108-1 내지 108-N : 수신 안테나
202 : 신호 검출기 204 : 채널 추정기
1. 발명의 배경
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로서, 특히 송신 장치들로부터 전송되고 수신기에 의해 수신된 복수의 신호들을 개개의 전송 신호들로 분해하는 신호 분해 장치 및 신호 분해 방법에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
무선 통신 기술 분야에서, 현 세대 및 차 세대 통신 시스템들의 대용량 및 고속 통신을 실현하기 위해 연구들이 행해지고 있다. 예를 들면, 기존 SISO(Single Input Single Output) 방식 이외에, 통신 용량을 증가시키기 위한 관점에서, SIMO(Single Input Multi Output) 방식, MISO(Multi Input Single Output) 방식, 게다가 MIMO(Multi Input Multi Output) 방식에 대한 연구들이 행해지고 있다.
도 1은 송신기(102) 및 수신기(104)를 구비하는 MIMO 방식을 도입한 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 것과 같이, MIMO 방식에 있어서, 복수의 송신 안테나(106-1 내지 106-N)로부터의 신호들은 동일한 반송 주파수로 동시에 전송된다. 이들 신호들은 복수의 수신 안테나들(108-1 내지 108-N)에 의해 수신된다. 여기서, 단지 설명을 간단히 하기 위해 송신 안테나들의 수는 수신 안테나들의 수와 같다고 가정하지만, 확실히 송신 안테나들의 수는 수신 안테나들의 수와 다를 수 있다.
수신기(104)에서, 수신 안테나들(108-1 내지 108-N)에 의해 집합적으로 수신된 신호들은 송신 안테나들(106-1 내지 106-N)로부터 전송된 이들 개개의 신호들로 분해된다. 분해된 신호들은 변조를 위해 나중-스테이지 요소들에 송신된다.
수신된 신호들을 분해하기 위한 수신기(105)를 위한 여러 가지 방법들이 있다. 하나는 소위 MLD(Maximum Likelihood Detection) 방법이다. MLD에서, 제곱 유클리드 거리(squared Euclidian distance)가 복수의 송신 안테나들로부터 전송된 신호들 및 수신 신호들의 모든 가능한 조합들에 대해 계산되고, 최소 거리로 되는 조합이 선택된다.
MLD를 이용함으로써, 집합적으로 수신된 신호들이 개개의 전송 신호들로 신뢰성 있게 분해되지만, 제곱 유클리드 거리의 추론은 많은 수의 계산들을 요구하기 때문에, MLD에 의한 신호 분해는 높은 계산 능력을 요구한다.
예들 들면, 4개의 신호들(x1, x2, x3, x4)이 16 QAM 변조 방식을 이용하여 4개의 송신 안테나들로부터 전송되면, 이 경우 4개의 전송 신호들 각각은 신호 배치도(신호점들의 분포를 나타낸 도면)의 16개의 신호 지점들 중 하나와 맵핑되고, 수신기에서의 전송 신호들의 모든 가능한 조합들의 수(M)는 PN으로서 표현되고, 여기서 P는 하나의 전송 신호의 신호점들의 수를 나타내고, N은 송신 안테나들의 수를 나타낸다. 이 예에서, 상기한 바와 같이, P=16 및 N=4이고 그러므로 N=164=65536이고, 즉 65536의 다른 조합들만큼 많이 있고, 그것은 매우 큰 수이다.
가장 가능성 있는 조합을 결정하기 위해 모든 이들 조합들에 대해 제곱 유클리드 거리를 계산하기 위해, 매우 높은 계산 능력이 요구되고, 이것은 이동 단말의 크기를 감소시키는 것을 곤란하게 한다. 더욱이, 계산들의 수가 많기 때문에, 전력 소모가 증가하고, 이것은 또한 이동 단말의 크기 감소를 방해한다.
수신된 신호들을 분해하는 다른 방법은 소위 QRM-MLD이며, 이것은 MLD에 대한 정정들을 포함한다. QRM-MLD에 있어서, QR 분해 및 M-알고리즘은 제곱 유클리드 거리 계산에 필요한 계산들의 수를 감소시키도록 MLD에 적용된다.
QRM-MLD의 상세에 대해서는, 예를 들면, "K.J.Kim, 등"의 "MIMO-OFDM 시스템들을 위한 조인트 채널 추정 및 데이터 검출 알고리즘들(Joint channel estimation and data detection algorithms for MIMO-OFDM systems)", Proceedings 36th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Nov. 2002"를 참조한다.
다시 위의 예를 고려하면, QRM-MLD를 이용할 경우, 제곱 유클리드 거리의 계산에서 계산들의 수(MC)는 다음과 같이 표현된다:
MC = NA + NB * NC *ND,
여기서, NA는 신호점 후보들의 수를 나타내고, NB는 새롭게 추가된 신호점 후보들의 수를 나타내고, NC는 이전 스테이지에서의 잔존하는 신호점 후보들의 수를 나타내고, ND는 송신 안테나들의 수를 나타낸다.
NA = 16, NB = 16, NC = 16, ND = 3이기 때문에, MC = 16 + 16 * 16 * 3 = 748이 얻어진다.
그러므로, QR-MLD를 이용함으로써, 많은 수의 계산들이 MLD에 비해 크게 감소될 수 있다. 그러나, 컴팩트 이동 단말을 고려하면, 계산들의 이러한 수는 여전히 너무 많다.
본 발명의 일반적인 목적은 관련 기술의 하나 이상의 문제들을 해결하는 것이다.
본 발명의 추가의 특정 목적은 송신기들로부터 각각 전송된 복수의 전송 신호들을 포함하는 수신된 신호를 개개의 전송 신호들로 분해할 때 필요로 되는 계산들의 수를 감소시킬 수 있는 신호 분해 장치 및 신호 분해 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고 수신된 신호들을 개개의 전송 신호들로서 분해하는 신호 분해 장치가 제공된다. 신호 분해 장치는 수신된 신호들을 단위 행렬의 각각의 원소들에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하는 신호점 유도 유닛으로서, 상이한 신호들은 신호점 분포도 상의 상이한 위치들에 있는 상이한 신호점들과 관련되고, 수신된-신호 신호점은 수신된 신호들 중 하나에 대응하는 신호점인, 신호점 유도 유닛; 신호점 분포도 상에 복수의 섹션들을 정의하는 정의 유닛으로서, 섹션들 각각은 제 1의 미리 결정된 수의 신호점들을 포함하는, 정의 유닛; 섹션들로부터 수신된-신호 섹션을 검출하는 검출 유닛으로서, 수신된-신호 섹션은 수신된-신호 신호점을 포함하는, 검출 유닛; 수신된-신호 섹션내의 신호점들을 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택하는 선택 유닛; 및 선택된 신호점들에 기초하여 전송 신호들을 결정하는 결정 유닛을 포함한다.
바람직하게는, 정의 유닛은 또한 수신된-신호 섹션에 복수의 서브-섹션들을 정의하고, 서브-섹션들 각각은 제 2의 미리 결정된 수의 신호점들을 포함한다.
더욱이, 수신된-신호 서브-섹션은 수신된-신호 섹션 상의 복수의 서브-섹션들로부터 검출되고, 수신된-신호 서브-섹션은 수신된-신호 신호점을 포함하고; 적어도 수신된-신호 서브-섹션에 포함된 신호점들이 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택된다.
일 실시예로서, 수신된-신호 섹션은 신호점 분포도의 사분면이고; 수신된-신 호 서브-섹션은 원점이 수신된-신호 섹션에 위치되는 신호점 분포도의 사분면이다.
바람직하게는, 신호 분해 장치는 복수의 신호점들의 우선순위 레벨을 결정하는 랭킹 유닛(ranking unit)을 더 포함한다.
바람직하게는, 신호 분해 장치는 수신된-신호 신호점의 후보들의 각각과 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 계산 유닛을 더 포함한다. 예를 들면, 유클리드 거리를 나타내는 양은 미리 추론된 다른 수신된-신호 신호점과 관련된 유클리드 거리의 일부를 포함한다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고 수신된 신호들을 개개의 전송 신호들로 분해하는 신호 분해 방법이 제공된다. 신호 분해 방법은 수신된 신호들을 단위 행렬의 각각의 원소들에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하는 유도 단계로서, 상이한 신호들은 신호점 분포도 상의 상이한 위치들에 있는 상이한 신호점들과 관련되고, 수신된-신호 신호점은 수신된 신호들 중 하나에 대응하는, 유도 단계; 신호점 분포도 상에 복수의 섹션들을 정의하는 제 1 섹션 정의 단계로서, 섹션들 각각은 미리 결정된 수의 신호점들을 포함하는, 제 1 섹션 정의 단계; 복수의 섹션들로부터 수신된-신호 섹션을 검출하는 제 1 검출 단계로서, 수신된-신호 섹션은 수신된-신호 신호점을 포함하는, 제 1 검출 단계; 및 수신된-신호 섹션내의 신호점들을 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택하는 제 1 선택 단계를 포함한다.
바람직하게는, 신호 분해 방법은, 수신된-신호 섹션에 복수의 서브-섹션들을 정의하는 제 2 섹션 정의 단계로서, 서브-섹션들 각각은 다른 미리 결정된 수의 신 호점들을 포함하는, 제 2 섹션 정의 단계; 복수의 서브-섹션들로부터 수신된-신호 서브-섹션을 검출하는 제 2 검출 단계로서, 수신된-신호 서브-섹션은 수신된-신호 신호점을 포함하는, 제 2 검출 단계; 및 적어도 수신된-신호 서브-섹션에 포함된 신호점들을 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택하는 제 2 선택 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 제 2 섹션 정의 단계, 제 2 검출 단계, 및 제 2 선택 단계는 수신된-신호 서브-섹션이 수신된-신호 신호점 중 단지 하나를 포함할 때까지 반복적으로 실행된다.
바람직하게는, 수신된 신호 섹션은 신호점 분포도의 사분면이고, 수신된-신호 서브-섹션은 원점이 수신된-신호 섹션에 위치되는 신호점 분포도의 사분면이다. 일 실시예로서, 신호점 분포도의 원점은 신호점들 중 하나에 설정되고, 수신된-신호 섹션에 대응하는 사분면이 검출되고, 신호점 분포도의 원점은 수신된-신호 섹션에 대응하는 사분면으로 이동되고, 수신된-신호 서브-섹션에 대응하는 사분면이 검출된다. 바람직하게는, 신호점 분포도의 원점을 수신된-신호 섹션에 대응하는 사분면으로 이동시키는 단계 및 수신된-신호 서브-섹션에 대응하는 사분면을 검출하는 단계는 반복적으로 실행된다.
일 실시예로서, 신호 분해 방법은 복수의 신호점들의 우선순위 레벨들을 결정하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예로서, 신호 분해 방법은 수신된-신호 신호점의 후보들의 각각과 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 단계를 더 포함 한다. 예를 들면, 유클리드 거리를 나타내는 양은 미리추론된 다른 수신된-신호 신호점과 관련된 유클리드 거리의 일부를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고, 수신된 신호들을 단위 행렬에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하고, 개개의 전송 신호들을 결정하는 신호 분해 장치가 제공된다. 신호 분해 장치는, 복수의 신호점들의 우선순위 레벨들의 복수의 시퀀스들을 결정하고, 시퀀스들 각각을 누적 메트릭으로 할당하는 랭킹 유닛; 2이상의 누적 메트릭들을 비교하고, 우선순위 레벨의 미리 결정된 시퀀스를 선택하고, 우선순위 레벨의 선택된 시퀀스에 따라 신호점을 지정하기 위한 선택 신호를 출력하는 선택 유닛으로서, 우선순위 레벨들의 미리 결정된 시퀀스의 누적 메트릭은 미리 결정된 값을 가지는, 선택 유닛; 선택 신호를 이용하여 지정된 신호점과 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 계산 유닛; 및 유클리드 거리를 나타내는 양을 누적 메트릭의 미리 결정된 값에 가산함으로써 미리 결정된 시퀀스의 누적 메트릭의 미리 결정된 값을 업데이트하는 업데이트 유닛을 포함한다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고, 수신된 신호들을 단위 행렬에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하고, 개개의 전송 신호들을 결정하는데 이용되는 신호 분해 방법이 제공된다. 신호 분해 방법은, 복수의 신호점들의 우선순위 레벨들의 복수의 시퀀스들을 결정하고, 시퀀스들 각각을 누적 메트릭으로 할당 하는 단계; 2이상의 누적 메트릭들을 비교하고, 우선순위 레벨의 미리 결정된 시퀀스를 선택하고, 우선순위 레벨의 선택된 시퀀스에 따라 신호점을 지정하기 위한 선택 신호를 출력하는 단계로서, 우선순위 레벨들의 미리 결정된 시퀀스의 누적 메트릭은 미리 결정된 값을 가지는, 비교, 선택 및 출력하는 단계; 선택 신호를 이용하여 지정된 신호점과 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 단계; 및 유클리드 거리를 나타내는 양을 누적 메트릭의 미리 결정된 값에 가산함으로써 미리 결정된 시퀀스의 누적 메트릭의 미리 결정된 값을 업데이트하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, MLD와 비교하여, 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고 수신된 신호들을 개개의 전송 신호들로 분해할 때 필요로 되는 계산들의 수를 감소시키는 것이 가능하다.
본 발명의 상기의 및 다른 목적들, 특징, 및 이점들이 첨부 도면들과 관련하여 주어진 최선의 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
최선의 실시예의 상세한 설명
이하, 본 발명의 최선의 실시예들을 첨부 도면들과 관련하여 설명한다.
본 발명에 따른 신호 분해 장치의 실시예에 있어서, 신호 분해 장치는 수신된 신호들을 단위 행렬의 각각의 원소들에 승산하고, 수신된 신호들 중 하나에 대응하는 적어도 하나의 신호점(이하, 이러한 신호점은 "수신된-신호 신호점"이라 함)을 신호 배치도(청구항들의 신호점 분포도에 대응함) 상에 유도한다.
더욱이, 신호 분해 장치는 신호 배치도 상에 각각 미리 결정된 수의 신호점들을 포함하는 복수의 섹션들을 정의하고, 수신된-신호 신호점을 포함하는, 이렇게 정의된 섹션들로부터 섹션(이하, 이와 같은 섹션은 "수신된-신호 섹션"이라 함)을 검출하고, 수신된-신호 섹션내의 신호점들을 수신된-신호 신호점 후보들로서 선택한다. 선택된 신호점 후보들에 기초하여, 신호 분해 장치는 개개의 전송 신호들을 결정한다.
본 실시예에 따르면, 수신된-신호 신호점을 포함하는 수신된-신호 섹션을 결정함으로써, 제곱 유클리드 거리를 계산하지 않고 수신된-신호 신호점의 후보들을 적절히 랭킹하는 것이 가능하다. 그러므로, QRM-MLD로 잔존하는 심볼 후보들을 효율적으로 유도하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 신호 분해 방법의 다른 실시예에서, 수신된-신호 섹션은 신호 배치도의 사분면이다. 수신된-신호 섹션에 대응하는 사분면이 검출되고, 이 후 좌표 변환이 신호 배치도의 원점을 수신된-신호 섹션에 대응하는 사분면의 원점으로 이동시키기 위해 행해진다.
본 실시예에 따르면, 신호 배치도 상에서 수신된-신호 신호점과 다른 신호점들 간의 위치 관계를 결정하는 것이 가능하다.
필요한 경우, 원점-이동 신호 배치도는 4개의 사분면들(서브-섹션들)로 나누어질 수 있고, 사분면들 각각은 미리 결정된 수의 신호점들을 포함한다. 수신된-신호 신호점을 포함하는, 수신된-신호 서브-섹션에 대응하는 사분면을 검출함으로써, 수신된-신호 신호점의 위치를 정밀하게 결정하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 신호 배치도, 원점을 이동시키기 위한 상술한 좌표 변환, 섹션-정의, 및 수신-신호 사분면 검출은 수신된-신호 사분면이 수신된-신호 신호점 중 단지 하나의 후보를 포함할 때까지 반복적으로 실행될 수 있다. 사분면이 수신된 신호들의 성분들의 극성들에만 기초하여 식별될 수 있기 때문에, 사분면 검출이 신호점들 사이의 거리들의 계산에 비교하여 용이하게 달성될 수 있다.
상술한 좌표 변환, 섹션-정의, 및 수신된-신호 사분면 검출은 수신된-신호 신호점 중 하나의 후보만을 포함할 때에도 실행될 수 있다. 이 경우, 수신된-신호 사분면의 면적은 요구되는 정밀도에 따라 감소될 수 있다. 작은 수신된-신호 사분면과 신호점 후보들 사이의 공지된 상대 위치 관계에 기초하여, 신호점 후보들을 정밀하게 랭킹하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 신호 분해 장치의 다른 실시예에 있어서, 신호 분해 장치는 수신된-신호 신호점의 후보와 수신된-신호 신호점 간의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 계산 유닛을 더 포함한다. 신호점 후보들의 랭킹에 기초하여, 제곱 유클리드 거리의 계산이 랭킹에 기초하여 선택된 신호점들에 대해 행해진다. 이러한 식으로, 신호 분해 정밀도를 향상시키면서 계산들의 수를 감소시키는 것이 가능하다.
예를 들면, 유클리드 거리를 나타내는 양은 미리 추론된 다른 수신된-신호 신호점과 관련된 유클리드 거리의 기여를 포함하는 누적값(accumulative value)일 수 있다.
누적값으로 신호 분해를 행함으로써, 다중 채널들과 관련된 다이버서티 효과 로 인해, 신호 분해 정밀도가 개선 가능하다.
본 발명에 따른 신호 분해 장치의 다른 실시예에서, 신호 분해 장치는 신호점들의 우선순위 레벨들의 복수의 시퀀스들을 결정하고 시퀀스들 각각을 누적 메트릭으로 할당한다. 신호 분해 장치는 2이상의 누적 메트릭들을 비교하고, 우선순위 레벨들의 미리 결정된 시퀀스를 선택하고, 우선순위 레벨들의 선택된 시퀀스에 따라 신호점들을 지정하는 선택 신호를 출력한다. 예를 들면, 우선순위 레벨들의 미리 결정된 시퀀스는 미리 결정된 값을 가진 누적 메트릭에 의해 식별될 수 있다. 게다가, 신호 분해 장치는 선택 신호를 이용하여 지정된 신호점과 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하고, 미리 결정된 시퀀스의 누적 메트릭의 미리 결정된 값을 업데이트하기 위해 유클리드 거리를 나타내는 양을 누적 메트릭의 미리 결정된 값에 가산한다.
누적 메트릭이 연속적으로 업데이트되기 때문에, 신호점들, 즉 잔존하는 심볼 후보들을 원하는 순서로 복수의 신호점 후보들로부터 선택하는 것이 가능하다. 그러므로, 제곱 유클리드 거리의 계산은 잔존하는 신호점들 이외의 신호점들에 기초하는 것이 아닌 선택된 신호에 기초하여 선택된 신호점들에 대해서만 행해진다. 이러한 식으로, 관련 기술과 비교하여 제곱 유클리드 거리의 계산들의 수를 크게 감소시키는 것이 가능하다.
이하, 상세한 설명들은 본 발명의 신호 분해 장치 및 신호 분해 방법의 실시예들에 대해 행해진다.
제 1 실시예
먼저, 본 발명의 기초인 QRM-MLD을 이용하는 신호 분해 방법이 기술된다.
설명을 간단히 하기 위해, 여기서는 4개의 전송 신호들 x = (x1, x2, x3, x4)T이 16 QAM 변조 방식을 이용하여 4개의 송신 안테나들로부터 전송된다고 가정한다. 여기서, 윗첨자 T는 행렬의 "변환(transpose)"를 나타낸다. 본 발명은 송신 안테나들, 수신 안테나들의 수들, 및 변조 방식에 제한되지 않고 다양한 통신 시스템들에 응용 가능하다는 것을 이해해야 한다.
도 2는 MIMO 방식으로 동작하는 수신기(104)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 수신기(104)는 신호 검출기(202) 및 채널 추정기(204)를 포함한다.
수신기(104)는 4개의 수신 안테나들을 이용하여 4개의 전송 신호들을 수신한다. 4개의 수신된 신호들은 y1, y2, y3, y4로 각각 표현된다. 이들 수신된 신호들은 신호 검출기(202) 및 채널 추정기(204)에 송신된다.
신호 검출기(202)는 집합적으로 수신된 신호들 y = (y1, y2, y3, y4)T을 개개의 전송 신호들로 분해한다. 이들 분해된 신호들은 변조를 위해 나중-스테이지 요소들에 송신된다.
게다가, 수신된 신호들 y = (y1, y2, y3, y4)T은 또한 채널 추정기(204)에 송신된다.
채널 추정기(204)는 송신단 및 수신단 모두에 알려진 파일럿 신호를 포함하는 수신 신호에 기초하여 CIR(Channel Impulse Response) 또는 채널 추정값들을 계산하여 채널 추정을 행한다. 원소들로서 채널 추정값들 hnm을 갖는 행렬 H가 정의되고, 이하 "채널 행렬 H"라 하고, 여기서, hnm은 m번째 송신 안테나와 n번째 수신 안테나 사이의 채널 추정값을 나타낸다. 본 예에서, n = 1, 2, 3, 4이고 m = 1, 2, 3, 4이다.
QRM-MLD에서, 먼저, 채널 행렬 H는 단위 행렬 Q과 상측 삼각형 행렬 R의 곱으로서 표현될 수 있고, 이 관계로부터, 단위 행렬 Q 및 상측 삼각형 행렬 R이 결정된다.
그러므로, 전송 신호들 x과 수신 신호들 y 사이에서, 다음 식을 유지한다.
H = QR
위의 식을 좌측으로부터의 팩터 QH에 승산하면,
QHy = QHQRx = Q-1QRx = Rx 이다.
즉,
Figure 112005025016159-PAT00001
여기서, z = (z1, z2, z3, z4)T = QHy 이다.
그러므로,
Figure 112005025016159-PAT00002
을 얻는다.
단위 행렬 Q을 찾는 처리가 신호 검출기(202) 또는 채널 추정기(204)에서 행해질 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 QRM-MLD를 이용한 신호 분해 방법을 설명하는 플로차트이다.
단계 S310에서, 초기 설정이 행해진다. 예를 들면, z4와 관련된 식에 초점을 맞추면, 행렬 원소 r44가 알려져 있기 때문에, z4은 제 4 전송 신호 x4에만 의존하는 것이 명백하다. 그러므로, 제 4 전송 신호 x4를 추정하기 위해, 많아야 16개의 신호점 후보들을 검사하는 것으로 충분하다.
단계 S302 및 단계 S310은 도 3에서 처리의 제 1 스테이지를 형성한다.
단계 S320에서, 예를 들면 z3와 관련된 식에 초점을 맞추면, 행렬 원소들 r33및 r34가 알려져 있고, 제 4 전송 신호 x4에 대해서는 16개의 신호점 후보들이, 제 3 전송 신호 x3에 대해서는 16개의 신호점 후보들이 있기 때문에, 제 3 전송 신호 x3와 관련된 16개의 신호점 후보들이 새로 도입된다. 그러므로, 신호점들의 16 * 16 = 256의 조합들이 있다.
단계 S322에서, 신호점 가능성이 계산되고, 신호점들의 가능성 있는 조합들이 256개의 조합들로부터 적절히 선택된다.
관련 기술에 있어서, QRM-MLD에서, 제곱 유클리드 거리들이 신호점들의 모든 256개의 조합들에 대해 계산되고, 16개의 조합들이 제곱 유클리드 거리의 작은 값들 순서로 선택된다. 이러한 식으로, 제 3 전송 신호 x3가 추정된다.
이와는 대조적으로, 본 발명에 있어서, 다음의 제 1 내지 제 5 실시예들에서 설명되는 것과 같이, 16개의 가능성 있는 신호점 후보들이 제곱 유클리드 거리의 16개의 계산들에 의해 얻어질 수 있다. 이렇게 얻어진 16개의 신호점 후보들은 또한 "잔존하는 심볼 후보들"이라 불리며, 후속 계산의 기초가 된다.
단계 S320 및 단계 S322는 도 3에서 처리의 제 2 스테이지를 형성한다. 단계 S320 및 단계 S322에서의 처리는 제 2 전송 신호 x2의 추정을 위해 반복된다. 예를 들면, z2와 관련된 식에 초점을 맞추면, 이 경우, 행렬 원소들 r22, r23, r24이 알려져 있고, 제 3 전송 신호 x3 및 제 4 전송 신호 x4의 16개의 조합들이 단계 S322에서 얻어지고, 제 2 전송 신호 x2에 대해 16개의 신호점 후보들이 있다. 따라서, 제 2 전송 신호 x2와 관련된 16개의 신호점 후보들이 새롭게 도입된다. 그러므로, 이 경우에도, 신호점들의 16 * 16 = 256개의 조합들이 있다. 이 후, 동일한 단계 S322에서, 신호점 가능성이 계산되고, 신호점들의 16개의 가능한 조합들이 256개의 조합들로부터 적절히 선택된다. 이러한 식으로, 제 2 전송 신호 x2가 추정된다.
단계 S340에서, 예를 들면, z1과 관련된 식에 초점을 맞추면, 이 경우, 행렬 원소들 r11, r12, r13, r14이 알려져 있고, 제 2 전송 신호 x2, 제 3 전송 신호 x3,및 제 4 전송 신호 x4의 16개의 조합들이 이미 얻어지고, 제 1 전송 신호 x1에 대해 16개의 신호점 후보들이 있다. 따라서, 제 1 전송 신호 x1와 관련된 16개의 신호점 후보들이 새롭게 도입된다. 그러므로, 이 경우에도, 신호점들의 16 * 16 = 256개의 조합들이 있다.
단계 S342에서, 신호점 가능성이 계산되고, 신호점들의 16개의 가능한 조합들이 256개의 조합들로부터 적절히 선택된다. 이러한 식으로, 제 1 전송 신호 x1가 추정된다.
단계 S340 및 단계 S342는 도 3에서 처리의 제 3 스테이지를 형성한다.
단계 S354에서, 신호점들의 계산된 가능성에 기초하여, 수신된 신호들 y = (y1, y2, y3, y4)T가 개개의 전송 신호들 x = (x1, x2, x3, x4)T로 분해되고, QRM-MLD의 처리가 종료된다.
상기한 바와 같이, 송신 안테나들 및 수신 안테나들의 수(여기서, 이들은 4개임)에 대응하는 단계들을 포함하는 동작들을 수행함으로써, 수신된 신호들은 개개의 전송 신호들로 분해될 수 있다.
상이한 전송 신호들의 선택된 신호점 후보들의 수가 위의 예에서와 동일(16)하도록 설정되었지만, 상이한 전송 신호들의 선택된 신호점 후보들의 수는 상이하게 설정될 수 있다는 것을 알아야 한다.
이하, 단계 S322 및 S342에서 사용된 신호점들을 선택하는 방법들을 설명한다.
도 4는 본 실시예에 따른 신호 분해 장치의 주요부의 기능 구성을 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 것과 같은 본 실시예에 따른 신호 분해 장치의 부분은 사분면 검출 유닛(502), 신호점 선택 유닛(504), 좌표 변환 유닛(506) 및 랭킹 유닛(508) 을 포함한다.
사분면 검출 유닛(502)은 수신된-신호 신호점들이 신호 배치도 상의 어느 사분면에 위치되어 있는 가를 검출한다. 예를 들면, 이러한 검출은 신호점의 수평 성분 및 수식 성분의 부호들을 판별함으로써 달성될 수 있다.
신호점 선택 유닛(504)은 검출된 사분면에서 신호점들을 선택하고, 선택된 신호점들을 식별하는 정보를 출력한다.
좌표 변환 유닛(506)은 신호 배치도의 원점을 다른 장소들로 이동시킨다.
랭킹 유닛(508)은 사분면 검출 동작 및 좌표 변환 동작의 결과들에 기초하여 각 신호점의 가능성을 결정하고, 신호점들을 랭킹하기 위해 얻어진 가능성의 순서로 번호를 고려하여 각각의 신호점들을 할당한다.
도 5은 본 실시예에 따라 신호점 선택의 동작들의 플로차트이다. 도 5의 다음의 설명에 있어서, 도 3의 단계 S322에서의 처리가 예로서 이용된다. 물론, 동일한 동작들이 또한 도 3의 단계 S342에서 실행된다.
도 6a은 본 실시예에서의 신호점 분포를 도시한 신호 배치도를 나타낸다.
도 6a의 신호 배치도에 있어서, 16개의 흰색 원들은 도 3의 단계 S322에서의 제 3 전송 신호 x3와 관련된 새롭게 도입된 신호점 후보들을 나타낸다. 게다가, 도 6a에 있어서, 검정색 원은 z3' = r33 -1(z3 - r34x4)로 표현된 수신된-신호 신호점을 나타낸다. 양 z3'은 수신된 신호 y를 단위 행렬 QH에 승산하여 얻은 신호와 이전 스테 이지에서 결정된 전송 신호의 리플리커 간의 차와 같다. 양 z3'는 x3에 대응한다.
상기한 바와 같이, x4의 16개의 가능한 값들이 있기 때문에, 또한 16개의 가능한 수신된-신호 신호점들 z3'이 있다. 도 6a의 검정색 원은 x4의 16개의 가능한 값들 중 하나로부터 유도된 하나의 수신된-신호 신호점 z3'에 대응한다. x4의 다른 값들에 대해, 동작들은 동일하다.
도 5를 참조하면, 단계 S404에서, 수신된-신호 신호점 z3'이 신호 배치도 상의 어느 사분면상에 위치되어 있는 가가 검출된다. 도 6a에 도시된 것과 같이, 수신된-신호 신호점 z3'은 신호 배치도의 제 1 사분면에 있다.
단계 S406에서, 신호 배치도 상의 신호점들의 그룹이 선택되고, 그것은 수신된-신호 신호점 z3'을 포함하는 사분면내의 적어도 신호점들을 포함하고, 이러한 그룹에서의 신호점들의 수는 신호 배치도 상의 총 신호점들의 수(그것은 16임)보다 작다.
이 예에서, 도 6a에 도시된 것과 같이, 제 1 사분면은 4개의 신호점들을 포함하고, 그룹 1 내지 그룹 4는 신호 배치도 상에 정의되고, 그룹 1이 선택된다. 선택된 신호점들, 즉 선택된 그룹 1에서의 신호점들은 회색원들로 표시되어 있다. 각 그룹들에 할당된 번호들은 사분면들과 관련이 있다(예를 들면, 그룹 1은 제 1 사분면과 관련이 있다). 그룹 1 내지 그룹 4 각각은 수신된-신호 신호점 z3'을 제외하고 9개의 신호점들을 포함한다. 이하에 기술되는 것과 같이, 각 그룹에서의 신호점들 의 수는 9개로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 하나의 그룹은 하나의 사분면에 단지 4개의 신호점들을 포함할 수 있다. 그러나, 신호 분해 정밀도를 개선하기 위한 관점에서, 그룹들은 2개 이상의 사분면들에 걸쳐 정의되는 것이 바람직하다.
단계 S408에서, 신호 배치도의 좌표 변환이 신호 배치도의 원점이 그룹 1의 중심으로 이동되도록 행해진다(특히, 그룹 1에서의 9개의 신호점들의 중심).
도 6b는 본 실시예에서의 신호점 분포를 도시한 신호 배치도를 도시한다.
도 6b는 신호 배치도의 원점을 신호점(602)으로 이동시키기 위한 좌표 변환을 행한 후의 신호 배치도를 도시한다.
단계 S410에서, 수신된-신호 신호점 z3'이 원점 이동된 신호 배치도상의 어느 사분점상에 위치되어 있는가를 검출한다. 도 6b에 도시된 것과 같이, 수신된-신호 신호점 z3'은 새로운 신호 배치도의 제 3 사분면에 있다.
단계 S412에서, 그룹 1에서의 9개의 신호점들 중에서, 수신된-신호 신호점 z3'을 포함하는 새로운 신호 배치도의 사분면내의 적어도 신호점들을 포함하는 서브-그룹이 선택된다. 선택된 서브-그룹에서의 신호점들은 회색원들로 표시되어 있다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 서브-그룹 1 내지 서브 그룹 4는 새로운 신호 배치도 상에 정의되고, 서브-그룹 3이 선택된다. 각 서브-그룹들에 할당된 번호들은 새로운 신호 배치도의 사분면과 관련이 있고, 예를 들면, 서브-그룹 1은 제 1 사분면과 관련이 있다. 서브-그룹 1 내지 서브-그룹 4 각각은 수신된-신호 신호점 z3'을 제외하고 4개의 신호점들을 포함한다.
단계 S414에서, 단계 S404 및 단계 S410에서의 사분면 검출 동작들의 결과들에 기초하여, 대응하는 가능성 값들이 16개의 신호점 후보들에 할당된다. 특히, 번호들이 높은 가능성 레벨의 순서로 신호점 후보들에 할당된다. 이것은 소위 "랭킹(ranking)" 동작이다.
본 예에서, 수신된-신호 신호점 z3'이 도 6a의 제 1 사분면 및 도 6b의 제 3 사분면에 있기 때문에, 신호점(602)이 수신된-신호 신호점 z3'에 가장 가깝다는 것을 알았다. 그러므로, 신호점(602)은 가능성 값 "1"이 할당된다. 가능성 값들 "2", "3"은 서브-그룹 3의 신호점(602)에 상대적으로 가까운 신호점들에 할당된다. 2개 이상의 신호점들이 신호점(602)으로부터 동일한 거리에 있을 경우, 가능성 값들을 할당하는 규칙이 미리 결정되는 것이 바람직하다. 가능성 값 "4"은 서브-그룹 3의 신호점(602)으로부터 가장 먼 신호점에 할당된다. 즉, 가능성 값들은 신호점 후보들 사이의 상대 관계에 의존하여 서브-그룹 또는 그룹내의 신호점 후보들에 할당된다.
도 7은 그룹 1의 모든 16개의 신호점들에 대한 랭킹 동작 후의 신호 배치도를 도시하고, 즉 대응하는 가능성 값들이 모든 16개의 신호점들에 할당된다.
상기한 바와 같이, 16개의 가능한 수신된-신호 신호점들 z3'이 있고, 위의 과정에 이어서, 가능성 값들이 16개의 가능한 수신된-신호 신호점들 z3' 중 하나와 관련된 신호점들에 대해 얻어지고, 그 후 처리는 종료된다. 그 결과, 우선순위 레벨들(여기서, 이들은 가능성 값들에 기초한 랭킹들임)이 복수의 신호점들에 대해 판정된다. 이들 우선순위 레벨들은 신호 분해를 위해 이하에서 이용된다. 다른 수신된-신호 신호점 z3'과 관련된 신호점들에 대해, 이들의 가능성 값들은 동일한 방식으로 얻어질 수 있다. 수신된-신호 신호점들 z3' 각각에 대해, 관련된 신호점들의 가능성 값들이 계산될 수 있고, 이들 가능성 값들에 기초하여, 제 3 전송 신호 x3 및 제 4 전송 신호 x4의 조합들의 16개의 가능한 후보들이 제 3 전송 신호 x3 및 제 4 전송 신호 x4의 모든 가능한 조합들로부터 선택된다. 예를 들면, 가능한 후보들을 발견하는 것을 단순화하기 위해, 각각 1의 가능성 값을 가진 16개의 신호점들이 선택될 수 있다. 이 경우, 단계 414에서 2이상의 가능성 값들을 할당하는 동작들이 생략될 수 있다. 높은 추정 정밀도의 관점에서, 이하에 기술되는 것과 같이, 제 3 전송 신호 x3의 하나 이상의 후보들이 제 4 전송 신호 x4의 하나의 후보에 대해 선택될 수 있다.
제 2 실시예
본 실시예에서, 신호점 선택의 다른 예를 도 5를 참조하여 또한 설명한다.
본 실시예에서, 도 5의 단계 S404 내지 단계 S412는 이전 실시예에서와 같이 실행되지만, 그 과정은 단계 S412 이후가 상기한 것과는 다르다.
이하, 도 6b에 도시된 것과 같이, 수신된-신호 신호점들 z3'은 서브-그룹 3에 있는 것으로 검출되었다고 가정한다.
도 5에 도시된 것과 같이, 단계 S420에서, 신호 배치도의 좌표 변환은 신호 배치도의 원점이 서브-그룹 3의 중심으로 이동되도록 행해진다.
도 8은 신호 배치도의 원점을 서브-그룹 3의 중심으로 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도를 나타낸다.
새로운 원점이 어떠한 신호점과도 일치하지 않는다는 점을 유의해야 한다.
좌표 변환 후, 새로운 신호 배치도의 4개의 사분면들에 대응하는 새로운 서브-그룹들이 나타나고, 새로운 서브-그룹들 각각은 하나의 신호점을 포함한다.
도 5에 있어서, 단계 S422에서, 수신된-신호 신호점들 z3'이 단계 S420에서 얻어진 새로운 신호 배치도상의 어느 사분면에 있는가가 검출된다. 도 8에 도시된 것과 같이, 수신된-신호 신호점 z3'은 새로운 신호 배치도의 제 1 사분면에 있다.
단계 S424에서, 새로운 신호 배치도 상의 신호점들의 서브-그룹이 선택되고, 이것은 수신된-신호 신호점 z3'을 포함하는 사분면내의 적어도 신호점들을 포함한다. 그 결과, 서브-그룹 1이 선택되고, 이것은 수신된-신호 신호점 z3' 및 다른 신호점을 포함한다. 그러므로, 서브-그룹 1에 포함된 신호점이 수신된-신호 신호점 z3'에 가장 가까운 신호점이라는 것을 알았다.
단계 S426에서, 단계 S414에서의 동작들과 동일하게, 가능성 값들이 16개의 신호점 후보들(흰색 원들로 표시됨)에 각각 할당된다. 랭킹 결과들은 도 7에 도시된 것과 동일하다.
제 3 실시예
본 실시예에서, 수신된-신호 신호점 z3'이 도 8의 서브-그룹 1, 도 6b의 서브-그룹 3 및 도 6a의 그룹 1에 있다는 사실들로부터, 수신된-신호 신호점 z3'이 도 9에 도시된 것과 같은 소영역(902)에 있는 것을 발견할 수 있다.
도 9는 본 실시예의 랭킹 동작 후의 신호 배치도를 나타낸다.
도 10은 소영역들로 나누어진 신호 배치도를 나타낸다.
도 10에 있어서, 영역(902)은 신호 배치도가 도 10에 도시된 것과 같이 6 x 6 구획들로 분할되었을 때의 하나의 구획에 대응한다.
수신된-신호 신호점 z3'이 영역(902)에 있다는 것을 알면, 16개의 신호점 후보들의 가능성 값들을 적절히 설정하는 것이 가능하다. 그 결과들은 도 9에 도시되어 있다.
본 실시예에 따르면, 가능성 값들을 설정할 때 기준으로서, 신호점(602)과 같은 수신된-신호 신호점 z3'과는 다른 신호점을 사용할 필요가 없다. 소영역들로, 소영역(902)과 같이, 기준으로서, 소영역(902)이 수신된-신호 신호점 z3'을 더 정확하게 한정하므로, 더욱 정확하게 가능성 값들을 할당하고 신호점들을 랭킹하는 것이 가능하다.
제 4 실시예
본 실시예에서, 신호점 선택의 다른 예가 도 5와 관련하여 또한 설명된다.
도 11은 본 실시예의 신호점 분포를 도시한 신호 배치도를 나타낸다.
본 실시예에서, 도 5의 단계 S404는 제 1 실시예에서 실행되지만 단계 S404 이후의 과정은 제 1 실시예와 다르다.
단계 S404에서, 수신된-신호 신호점들 z3'은 도 11에 도시된 것과 같이, 그룹 1에 있다는 것이 검출된다.
단계 S442에서, 신호 배치도 상의 신호점들의 그룹이 선택되고, 이것은 수신된-신호 신호점 z3'을 포함하는 사분면내의 적어도 신호점들을 포함하고, 이러한 그룹에서의 신호점들의 수는 신호 배치도 상의 총 신호점들의 수(그것은 16개임)보다 작다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 그룹 1 내지 그룹 4는 신호 배치도 상에 정의되고, 그룹 1이 선택된다. 제 1 실시예와는 달리, 그룹 1 내지 그룹 4 각각은 수신된-신호 신호점 z3'을 제외하고 4개의 신호점들을 포함한다. 선택된 신호점들, 즉 선택된 그룹 1에서의 신호점들은 회색원들로서 표시되어 있다.
상기한 바와 같이, 각 그룹 또는 서브-그룹에서의 신호점들의 수는 9 또는 4개로 한정되지 않고 여러 값들로 될 수 있다.
제 1 실시예에서의 예에 있어서, 16개의 신호점들은 각각 9개의 신호점들을 포함하는 4개의 그룹들로 분류되고 각각의 사분면 검출 동작 후, 수신된-신호 신호 점 z3'을 가능성있게 포함하는 신호점들의 수는 신호점들의 이전 수의 1/4로 감소된다. 그러나, 다른 분류 방법들도 이용될 수 있다. 예를 들면, 16개의 신호점들도 각각 4개의 신호점들을 포함하는 9개의 그룹들로 분류될 수 있고, 각각의 사분면 검출 동작 후, 수신된-신호 신호점 z3'을 가능성 있게 포함하는 신호점들의 수는 신호점들의 이전 수의 1/9로 감소된다.
일반적으로 말해, m2 신호점들(m은 2와 같거나 큰 정수)을 포함하는 섹션이 있다고 가정하면, m2 신호점들을 복수의 그룹들로 분류하도록 위의 섹션을 분할하는 것이 바람직하고, 그룹들 각각이 n2 신호점들(n은 정수이고 m > n > 1를 만족함)을 포함하면, 그룹들의 최대 수는 (m - n + 1)2이다. 그러므로, 각각의 사분면 검출 동작 후, 수신된-신호 신호점 z3'을 가능성 있게 포함하는 신호점들의 수는 신호점들의 이전 수의 1/(m - n + 1)2으로 감소된다.
단계 S444에서, 신호 배치도의 원점이 그룹 1의 중심으로 이동되도록 신호 배치도의 좌표 변환이 행해진다.
도 12는 신호 배치도의 원점을 그룹 1의 중심으로 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도를 나타낸다.
단계 S446에서, 그룹 1의 신호점 중 수신된-신호 신호점 z3'이 새로운 신호 배치도의 어느 사분면에 있는가가 검출된다. 도 12에 도시된 것과 같이, 수신된-신 호 신호점 z3'은 새로운 신호 배치도의 제 3 사분면에 있다.
단계 S448에서, 그룹 1에서의 4개의 신호점들 중, 수신된-신호 신호점 z3'을 포함하는 새로운 신호 배치도의 사분면내의 적어도 신호점들을 포함하는 서브-그룹이 선택된다.
도 12에 도시된 것과 같이, 서브-그룹 1 내지 서브-그룹 4이 새로운 신호 배치도 상에 정의되고, 서브-그룹 3이 선택된다. 서브-그룹 1 내지 서브-그룹 4 각각은 수신된-신호 신호점 z3'을 제외하고 하나의 신호점을 포함한다.
단계 S450에서, 도 12의 신호 배치도의 원점을 서브-그룹 3의 중심으로 이동시키기 위해 도 12의 신호 좌표도의 좌표 변환이 행해진다.
도 13은 신호 배치도의 원점을 서브-그룹 3의 중심으로 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도를 나타낸다.
좌표 변환 후, 새로운 신호 배치도의 4개의 사분면들이 나타난다.
단계 S452에서, 수신된-신호 신호점 z3'이 단계 S450에서 얻어진 새로운 신호 배치도상의 어느 사분면에 위치되는가가 검출된다. 도 13에 도시된 것과 같이, 수신된-신호 신호점 z3'은 새로운 신호 배치도의 제 3 사분면에 있다.
단계 S454에서, 도 13의 새로운 신호 배치도의 제 3 사분면에 대응하는 소영역(1302)이 선택된다. 상기한 바와 같이, 도 13의 새로운 신호 배치도의 원점은 서브-그룹 3의 중심(여기서, 신호점)에 있다. 소영역(1302)은 수신된-신호 신호점 z3' 를 포함한다.
도 14은 소영역들로 나누어진 신호 배치도를 나타낸다.
도 14에 도시된 것과 같이, 소영역(1302)은 신호 배치도가 8 x 8 구획들로 분할되었을 때의 하나의 구획에 대응한다.
단계 S456에서, 제 3 실시예에서의 단계 S426에서 동작들과 동일하게, 수신된-신호 신호점 z3'이 소영역(1302)에 포함된다는 사실에 기초하여, 가능성 값들이 관련 신호점 후보들에 할당되어 이들 신호점 후보들을 랭킹한다. 랭킹 결과들은 도 9에 도시된 것과 동일하다.
본 발명에 따르면, 가능성 값들이 소영역(1302)과 같이, 기준으로서 소영역들에 할당되고, 소영역(1302)이 수신된-신호 신호점 z3'을 더 정확하게 한정하기 때문에, 더 정확하게 가능성 값들을 할당하고 신호점들을 랭킹하는 것이 가능하다.
제 5 실시예
도 5의 단계 S454 후, 신호 배치도의 원점을 소영역(1302)의 중심으로 이동시키기 위해 신호 배치도의 좌표 변환이 다시 행해질 수 있다.
도 15는 신호 배치도의 원점을 소영역(1302)의 중심으로 이동시키기 위한 좌표 변환 후의 신호 배치도를 나타낸다.
이 후, 수신된-신호 신호점 z3'이 새로운 신호 배치도 상의 어느 사분면에 있는지가 검출된다. 도 15에 도시된 것과 같이, 수신된-신호 신호점 z3'은 새로운 신호 배치도의 제 1 사분면에 있다.
수신된-신호 신호점 z3'가 도 15의 새로운 신호 배치도의 제 1 사분면에 있고, 도 13의 소영역(1302)에 있다는 사실로부터, 수신된-신호 신호점 z3'는 도 16에 도시된 것과 같이 훨씬 작은 영역(1602)에 있다는 것을 알 수 있다.
도 16은 소영역들로 분할된 신호 배치도를 나타낸다.
이후, 수신된-신호 신호점 z3'가 소영역(1602)에 있다는 사실로부터, 관련 신호점 후보들의 가능성 값들을 적절히 설정하는 것이 가능하다. 그 결과들은 도 17에 도시되어 있다.
도 17은 본 실시예에서의 랭킹 동작 후의 신호 배치도를 나타낸다.
본 실시예에 따르면, 가능성 값들이 소영역(1602)과 같이, 기준으로서 소영역들에 할당되고, 소영역(1602)이 수신된-신호 신호점 z3'을 훨씬 더 정확하게 한정하기 때문에, 더욱 정확하게 가능성 값들을 할당하고 신호점들을 랭킹하는 것이 가능하다.
위의 실시예들에 기술된 것과 같이, 사분면 검출 및 좌표 변환의 추가 동작들을 실행함으로써, 소영역들의 크기가 감소될 수 있다. 결과적으로, 위의 실시예들에 나타낸 것과 같이, 신호 배치도는 (6 x 6), (8 x 8), (16 x 16)의 소영역들로, 또한 도 18에 도시된 것과 같이 (36 x 36)의 소영역들로, 또는 더욱 작은 영역들로 나누어질 수 있다.
도 18은 (36 x 36)의 소영역들로 나누어진 신호 배치도를 나타낸다.
이러한 식으로, 가능성 값들의 정밀도를 향상시키는 것이 가능하다.
일반적으로, 사분면 검출 및 좌표 변환 동작들을 N번 실행함으로써, 신호 배치도는 (2N x 2N)의 소영역들로 분할된다. 이 후, 신호점들을 랭킹하기 위해 가능성 값들이 수신된-신호 신호점을 포함하는 소영역의 중심으로부터 신호점들까지의 거리들에 의존하여 신호점에 할당될 수 있다.
제 6 실시예
위의 실시예들에서, 신호 배치도 상의 수신된-신호 신호점 z3'의 위치가 결정되고, 신호점 후보들이 가능성 순서로 랭킹된다. 이를 위해, 사분면 검출 및 좌표 변환 동작들이 2회 이상 반복적으로 실행된다.
이하, 신호점 후보들을 랭킹(즉, 우선순위 레벨을 결정)하는 다른 방법을 설명한다.
도 24a 내지 도 24c는 본 실시예에 따라 신호점들을 랭킹하는 방법을 설명하는 신호 배치도들을 나타낸다.
이 실시예에서, 4개의 전송 신호들이 16 QAM 변조 방식을 이용함으로써 송신기들의 4개의 송신 안테나들로부터 전송되고, 수신기는 수신된 신호를 4개의 개개의 전송 신호들로 분해한다고 가정한다.
본 실시예에서 도 24a에 도시된 것과 같이, 흰색 원들로 나타낸 16개의 신호점 후보들 이외에, 4개의 대표점들 R++, R-+, R+-, R--이 신호 배치도 상에 정의된 다. 대표점들은 십자표들로 표시된다.
16개의 신호점 후보들의 좌표들은 (±a 또는 ±3a, ±a 또는 ±3a)로 표현된다. 일반적으로, 대표점들의 좌표들은 R++(X1, Y1), R-+(X2, Y2), R+-(X3, Y3), R--(X4, Y4)로 표현된다.
도 24a에 도시된 예에서, 다음과 같은 관계가 유지된다: ｜X1｜ = ｜X2｜ =｜X3｜ =｜X4｜ = ｜Y1｜ = ｜Y2｜ =｜Y3｜ =｜Y4｜, 및 X2 = -｜X1｜, Y2 = -｜Y2｜.
도 24a에서, 수신된-신호 신호점은 검정색 원으로 표현되고, 수신된-신호 신호점의 좌표들은 (u, v)로 표현된다.
예들 들면, 각각의 대표점은 대표점을 둘러싸는 4개의 신호점들을 포함하는 영역의 중심에 설정된다. 그러나 그것은 이러한 식으로 대표점들을 설정하도록 요구되는 것은 아니다.
도 25는 본 실시예에 따라 신호점들을 랭킹하는 방법의 플로차트이다.
단계 2504에서, 4개의 대표점들 가운데 수신된-신호 신호점에 가장 가까운 대표점이 검출된다. 이러한 검출을 행하기 위해, 예를 들면 수신된-신호 신호점과 4개의 대표점들 간의 제곱 유클리드 거리들이 계산될 수 있고, 가장 작은 유클리드 거리를 가진 대표점이 수신된-신호 신호점에 가장 가까운 대표점으로서 선택될 수 있다.
그러나, 이 방법에서, 제곱 유클리드 거리를 4번 계산할 필요가 있으므로, 신호점 후보들의 수가 증가할 경우, 계산들의 수가 크게 증가한다.
본 실시예에서, 수신된-신호 신호점에 가장 가까운 대표점은 다음과 같은 방식으로 검출된다. 즉, I 축을 따라 수신된-신호 신호점의 좌표 u가 2개의 대표점들의 I-좌표들의 중간점보다 큰지의 여부 및 Q축에 따른 수신된-신호 신호점의 좌표 v가 2개의 대표점들의 Q-좌표들의 중간점보다 큰지의 여부가 판정되고, 이후 수신된-신호 신호점에 가장 가까운 대표점이 판정 결과들에 기초하여 검출된다.
특히,
u
Figure 112005025016159-PAT00003
X1-(X1-X2)/2이고 v
Figure 112005025016159-PAT00004
Y1-(Y1-Y2)/2이면, 가장 가까운 대표점은 R++(X1,Y1)이다.
u<X1-(X1-X2)/2이고 v
Figure 112005025016159-PAT00005
Y1-(Y1-Y2)/2이면, 가장 가까운 대표점은 R-+(X2,Y2)이다.
u
Figure 112005025016159-PAT00006
X3-(X3-X4)/2이고 v<Y3-(Y3-Y4)/2이면, 가장 가까운 대표점은 R+-(X3,Y3)이다.
u<X3-(X3-X4)/2이고 v<Y3-(Y3-Y4)/2이면, 가장 가까운 대표점은 R--(X4,Y4)이다.
이러한 판정때문에, 수신된-신호 신호점을 포함하는 하나의 그룹이 검출된다. 검출된 그룹은 가장 가까운 대표점 및 그 근방에 신호점들을 포함한다. 도 24a에 도시된 예에서, 제 1 사분면에 점선으로 나타낸 그룹이 검출된다.
단계 S2506에서, 가장 가까운 대표점 이외의 대표점들의 좌표들은 가장 가까운 대표점에 접근하도록 업데이트된다.
도 24a에 도시된 예에서, 가장 가까운 대표점 이외의 3개의 대표점들 각각은 위의 대표점으로부터 가장 가까운 대표점으로의 선분의 중간점에 있도록 업데이트된다.
단계 S2508에서, 업데이트된 대표점들의 좌표들이 신호점 후보들(흰색원들)의 좌표들과 일치하는지의 여부가 판정된다.
본 예에서, 업데이트된 대표점들은 도 24B에 십자표들로 표시되어 있다. 도 24b에 도시된 것과 같이, 업데이트된 대표점들의 어느 것도 신호점 후보들(흰색 원들)의 좌표들과 일치하지 않는다. 그 결과, 루틴은 단계 S2508로부터 단계 S2504로 복귀한다. 이 후, 단계 S2504 및 단계 S2506가 다시 실행된다.
이 때, 단계 S2504에서, 4개의 대표점들 가운데, 수신된-신호 신호점에 가장 가까운 대표점이, 도 24b에 도시된 것과 같이, R--가 되도록 검출된다. 이 후, 단계 S2506에서, 다른 3개의 대표점들의 좌표들이 가장 가까운 대표점에 접근하도록 업데이트된다. 도 24b 및 도 24c에 도시된 것과 같이, 업데이트된 대표점 R++의 좌표들은 하나의 신호점 후보의 좌표들(a, a)과 일치한다. 그 결과, 루틴은 단계 S2508에서 단계 S2510으로 진행한다.
단계 S2510에서, 하나의 대표점과 일치하는 신호점 후보는 최고 가능성 값이 할당되고, 다른 신호점 후보들은 상대적으로 낮은 가능성 값들이 할당되어 신호점 들을 랭킹한다.
예를 들면, 신호점들과 대표점들 간의 위치 관계 및 수신된-신호 신호점 z3'을 포함하는 그룹의 위치는 가능성 값들을 할당할 때 고려될 수 있다.
다음에, 단계 S2512에서, 루틴은 종료된다.
본 실시예에 따르면, 신호 배치도의 원점을 이동시키지 않고 그리고 제곱 유클리드 거리들을 계산하지 않고 복수의 신호점 후보들을 적절히 랭킹하는 것이 가능하다. 위의 예에서, 설명을 간단히 하기 위해, 대표점들의 수는 변조 다중-레벨들의 수의 제곱근이 되도록 설정된다. 그러나 하나의 그룹에서의 변조 다중-레벨들의 수, 대표점들의 수, 및 신호점 후보들의 수는 이들 값들에 한정되는 것은 아니며, 이들은 임의의 적절한 값들로 될 수 있다. 단계 S2506에서, 대표점들이 위의 대표점들로부터 가장 가까운 대표점으로의 선분들의 중간점들에 있도록 업데이트될 경우, 인접한 대표점들간의 최소 간격의 초기값은 인접한 신호점들간의 최소 간격의 짝수 정수배일 것이 요구된다(위의 예에서, 인접한 신호점들간의 최소 간격은 2a이다). 예를 들면, 위의 대표점들 대신에, 점들(4a, 4a), (-4a, 4a), (4a, -4a), 및 (-4a, -4a)도 대표점들로서 선택될 수 있다.
제 7 실시예
도 19는 본 실시예에 따른 신호 분해 장치의 주요부의 기능적 구성을 도시한 블록도이다.
도 19에 도시된 것과 같은 신호 분해 장치는 수신된 신호들을 개개의 전송 신호들로 분해하기 위해 도 3에 도시된 동작들의 시퀀스를 실행한다.
도 19에 도시된 구성요소들 각각은 도 3의 처리 스테이지를 실행하고, 구성요소들의 동작들은 도 20과 관련하여 설명된다.
도 19의 신호 분해 장치는 신호점 제공기(1902), 제곱 유클리드 거리들을 계산하기 위한 복수의 계산기들(1904-1 내지 1904-N), 복수의 가산기들((1906-1 내지 1906-N), 및 선택 제어기(1908)를 포함한다. 신호점 제공기(1902)는 제 1 제공기(1901-1) 내지 제 N 제공기(1901-N)를 구비한다.
신호점 제공기(1902)는 이전 스테이지에서 얻어진 신호점 후보들의 정보를 수신하고, 현 스테이지에서 사용될 신호점 후보들을 준비한다.
N=16인 도 3에 도시된 예에서와 같이, 다음의 설명에서도 N=16이라고 가정한다.
제 1 제공기(1901-1) 내지 제 N 제공기(1901-N)는 동일한 구조 및 동일한 기능을 가진다. 이하, 제 1 제공기(1901)가 설명을 위한 예로서 이용된다.
제 1 제공기(1901-1)는 이전 스테이지(예를 들면, 제 1 스테이지)에서 얻어진 신호점 후보들 중 하나를 수신하고 현 스테이지(예를 들면, 제 2 스테이지)에서 결정을 위해 이용될 16개의 신호점 후보들(도 6a의 흰색 원들)을 준비한다. 예를 들면, 16개의 신호점 후보들 중 하나는 도 6a의 검정색 원에 대응하는, 16개의 수신된-신호 신호점들 z3' = r33 -1(z3-r34x4)중 하나이다.
제 1 제공기(1901-1)는 제 1 내지 제 5 실시예들에서 기술된 방법들 중 어느 하나를 이용하거나 이들 방법들의 임의의 조합에 의해 현 스테이지에서 준비된 16개의 신호점 후보들을 랭킹한다. 즉, 도 7, 도 9 및 도 17에서 행해진 것과 같이, 제 1 제공기(1901-1)는 16개의 신호점 후보들의 가능성 레벨들을 계산하고, 얻어진 가능성 레벨들을 나타내는 어떤 수들로 16개의 신호점 후보들을 할당한다.
제 2 제공기(1901-2) 내지 제 N 제공기(1901-N)는 제 4 전송 신호 x4의 다른 후보들과 관련된 수신된-신호 신호점들 z3'을 준비하고 수신된-신호 신호점들 z3'과 관련된 16개의 신호점 후보들을 랭킹한다.
계산기들(1904-1 내지 1904-N)은 선택 제어기(1908)로부터의 선택 신호에 응답하여, 제 1 제공기(1901-1) 내지 제 N 제공기(1901-N)로부터 출력된 신호점들 각각과 수신된-신호 신호점 사이의 제곱 유클리드 거리들 ex,ix(x=1, ... , N)을 계산한다.
가산기들(1906-1 내지 1906-N)은 이전 스테이지에서 계산들에 의해 얻어진 제곱 유클리드 거리들 Em-1, 1 내지 Em-1, N을 현 스테이지에서 계산들에 의해 얻어진 각각의 제곱 유클리드 거리 ex,ix에 가산하고 누적된 제곱 유클리드 거리들(누적 메트릭)을 출력한다.
선택 제어기(1908)는 우선 계산기들(1904-1 내지 1904-N)의 동작들을 제어한다. 선택 제어기(1908)는 제 1 내지 제 4 실시예에서 기술된 방법들 중 어느 하나 또는 이들 방법들의 임의의 조합을 이용하여 할당된 신호점 후보들의 랭킹들에 따라 신호점 후보들 모두(신호점 제공기(1902)에서는 총 256개)로부터 하나의 신호점을 선택하고, 어떤 기준에 기초하여, 선택 신호를 선택 신호점을 출력하는 계산기(1904-x)에 출력한다.
선택 신호의 수신시, 계산기(1904-x)는 신호점과 수신된-신호 신호점간의 제곱 유클리드 거리를 계산한다.
선택 신호를 수신하는, 계산기(1904-x) 이외의 계산기들은 제곱 유클리드 거리들을 전혀 계산하지 않고, 선택된 계산기(1904-x)에 대해서 조차, 그것은 선택된 신호점과 수신된-신호 신호점간의 제곱 유클리드 거리만을 계산한다는 것을 알아야 한다.
계산들에 의해 얻어진 제곱 유클리드 거리는 위의 결정 기준을 나타내는 양을 업데이트하기 위해 사용된다. 업데이트된 결정 기준을 고려하면서, 선택 제어기(1908)는 선택되지 않은 신호점 후보들로부터 하나 이상의 신호점을 선택하고, 선택 신호를 출력한다.
이 루틴은 16개의 신호점 후보들이 얻어질 때까지 반복적으로 실행된다.
도 20은 제 7 실시예에 따른 신호 분해 장치의 동작들의 플로차트이다.
도 20에 도시된 과정은 도 3에 도시된 제 1, 제 2 및 후속 스테이지들에서 실행된다. 이하, 이들 스테이지들이 인덱스 m에 의해 식별된다.
단계 S2004에서, 계산들에 사용되는 패러미터들이 초기화된다.
패러미터 j (1
Figure 112005025016159-PAT00007
j
Figure 112005025016159-PAT00008
N=16)는 현 스테이지에서 출력된 16개의 신호점 후보들 을 구별짓기 위한 카운터로서 기능한다. 패러미터 j는 1 (j=1)이 되도록 초기화된다.
Em-1,1 내지 Em-1,N은 (m-1)번째 스테이지(이전 스테이지)에서 계산들에 의해 얻어진 누적 제곱 유클리드 거리들(또는 누적 메트릭들)을 나타내고, Em-1,1 내지 Em-1,N 각각은 또한 "누적 브랜치 메트릭"이라 한다. 최대 누적 브랜치 메트릭들 Mm-1,1 내지 Mm-1, N은 이하에 기술된 것과 같이, 비교 기준으로 이용된다. 최대 누적 브랜치 메트릭들 Mm-1,1 내지 Mm-1, N은 이전 스테이지에서 각각의 누적 브랜치 메트릭들 Em-1,1 내지 Em-1,N이도록 초기화된다. 즉, Mm-1,1 = Em-1,1, . . ., Mm-1, N= Em-1,N이다. 최대 누적 브랜치 메트릭들 Mm-1,1 내지 Mm-1, N은 다음 스테이지로 출력된 신호점 후보들이 판정될 때 업데이트(증분)된다(이들 신호점 후보들은 잔존하는 심볼 후보들이다). 예를 들면, Mm-1,1 은 Em-1,1 + e1,1, Em-1,1, +e1,2, Em-1,1, + e1, 3, . . ., 이 되도록 순차적으로 초기값 Em-1,1으로부터 증분된다. 랭킹 번호들 i1 내지 iN은 제 1 제공기(1901-1)에서의 16개의 신호점 후보들의 순서 또는 가능성 레벨들을 표현하고, 이들 모두는 1이 되도록 초기화된다.
단계 S2006에서, 16개의 최대 누적 브랜치 메트릭들 Mm,1 내지 Mm,N이 서로 비교되고, 이들 중 최소 브랜치 메트릭(Mm,x)이 선택된다. 여기서, 인덱스 "x"는 이전 스테이지에서 선택된 신호점 후보들(즉, 잔존하는 심볼 후보들)중 위의 선택된 신 호점 후보의 번호를 표시한다. 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,x과 관련된 신호점 후보들이 x번째 제공기(1901-x)로부터 제공된다.
단계 S2008에서, 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,x과 관련된 신호점 후보들 중에서, ix의 랭킹 번호를 가진 신호점 후보가 현 스테이지(m번째 스테이지)에서 j번째 신호점 후보로서 선택되고, 여기서 ix=1, 2, . . . , 16이고 x=1, 2, . . ., 16이다.
단계 S2010에서, 선택된 신호점 후보에 대한 제곱 유클리드 거리(ex, ix)가 계산된다. 누적 브랜치 메트릭들 Em,j가 Em,j = Em-1,x + ex,ix에 의해 계산된다.
단계 S2012에서, 패러미터들 모두가 업데이트된다. 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,x은 Em,j가 되도록 업데이트된다. 랭킹 번호 ix는 1씩 증분되고, 카운트 j 또한 1씩 증분된다.
카운트 j가 j의 최대값인 N보다 작거나 같은 지의 여부가 판정된다. J가 N보다 작거나 같으면, 루틴은 단계 S2006으로 복귀하며, 동일한 과정이 반복적으로 실행된다. j가 N보다 크면, 루틴은 단계 S2016으로 이행하여 그 플로가 종료된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 하나의 스테이지에서의 처리가 완료되면, 다음 스테이지에서의 처리가 행해진다. 최종 스테이지에서의 처리가 종료되면, 단계 S354에서의 처리가 실행되고, 즉 수신된 신호가 개개의 전송 신호들로 분해된다. 신호 분해 동작들에 있어서, 16개의 신호점 후보들, 즉 잔존하는 심볼 후보들의 누적 메 트릭들이 서로 비교되고, 최소 누적 메트릭(제곱 유클리드 거리의 누적)을 가진 신호점이 수신된-신호 신호점에 대응하도록 결정된다.
이러한 식으로, 4개의 전송 신호들(x1, x2, x3 및 x4)과 각각의 심볼들 간의 맵핑 관계들이 명확하게 만들어지고, 이후 변조가 행해진다.
이론적으로, 누적을 이용하지 않고, 각 스테이지에서 얻어진 제곱 유클리드 거리들 ex,ix에만 기초하여 나중 스테이지로 출력된 신호점 후보들을 선택하는 것이 가능하다. 그러나, 신호 분해의 신뢰성 개선의 관점에서, 본 실시예에서 기술된 것과 같이, 모든 스테이지에서 얻어진 제곱 유클리드 거리들 ex,ix의 누적을 계산하는 것이 바람직하다. 복잡한 다중 안테나들이 MIMO, SIMO, 또는 MISO 시스템들에 사용될 경우, 상이한 채널들은 상이한 페이딩 특성들을 가진다. 초기 스테이지들에서 제곱 유클리드 거리들을 고려하여, 어떤 스테이지의 신호점 후보들을 선택할 경우, 이와 같은 독립 페이딩 특성들로 인한 다이버서티 효과로부터 이점을 얻는 것이 가능하다.
도 21은 j = 1 내지 5일 때 도 20의 플로차트에 의해 기술된 본 실시예에 따른 신호 분해 장치의 동작들을 도시한 도면이다. 특히, 도 21은 도 19의 신호점 제공기(1920)에서 준비된 256개의 신호점 후보들로부터 5개의 신호점 후보들을 추출하는 동작들을 도시한다.
먼저, j = 1일 때, x = 1이라고 가정한다. 이 경우, 제 1 제공기(1901-1)에 의해 준비된 신호점 후보들 가운데, i1= 1(초기값)의 랭킹 번호에 의해 특정된 신호 점 후보가 선택된다. 본 실시예에서, 랭킹 번호가 확률이 높은 순서로 되어 있기 때문에, 제 1 신호점 후보가 선택된다. 이 후, 선택된 신호점 후보와 관련된 제곱 유클리드 거리 e1,1가 계산되고, 제곱 유클리드 거리 e1,1는 이전 스테이지에서 얻어진 누적값 E1에 가산된다. 정확하도록, 누적값은 Em-1,1이어야 하지만 설명을 간단히 하기 위해, 아래첨자 m-1가 생략되는 점을 유의해야 한다. 이 후, 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,1이 Em-1,1로부터 Em-1,1 + e1,1로 업데이트된다. 랭킹 번호 i1은 1씩 증분된다(i1=2).
이러한 식으로, 나중 스테이지로 출력될 하나의 신호점 후보(즉, 잔존하는 심볼 후보)가 선택된다.
다음에, j = 2일 때, 단계 S2006에서, 업데이트된 Mm,1 및 다른 최대 누적 브랜치 메트릭들(Mm,2 내지 Mm,N)이 서로 비교된다. 이 때, Mm,1이 다시 최소라고 가정한다. 즉, x = 1이다. 이 경우, 제 1 제공기(1901-1)에 의해 준비된 신호점 후보들 가운데, 랭킹 번호 i1 = 2에 의해 특정된 신호점 후보가 선택된다. 이 후, 선택된 신호점 후보와 관련된 제곱 유클리드 거리 e1,2가 계산되고, 제곱 유클리드 거리 e1,2는 이전 스테이지에서 얻어진 누적값 E1에 가산된다. 이 후, 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,1은 Em-1,1 + e1,1에서 Em-1,1 + e1,2으로 업데이트된다. 랭킹 번호 i1는 1씩 증분된다(i1 = 3).
다음에, j = 3일 때, 단계 S2006에서, 업데이트된 Mm,1 및 다른 최대 누적 브랜치 메트릭들(Mm,2 내지 Mm,N)이 서로 비교된다. 이 때, Mm,2이 최소라고 가정한다. 즉, x = 2이다. 이 경우, 제 2 제공자(1901-2)에 의해 준비된 신호점 후보들 가운데, 랭킹 번호 i2 = 1(초기값)에 의해 특정된 신호점 후보가 선택된다. 이 후, 선택된 신호점 후보와 관련된 제곱 유클리드 거리 e2,1가 계산되고, 제곱 유클리드 거리 e2,1는 이전 스테이지에서 얻어진 누적값 E2에 가산된다. 이 후, 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,2은 Em-1,2에서 Em-1,2 + e2,1으로 업데이트된다. 랭킹 번호 i2는 1씩 증분된다(i2 = 2).
다음에, j = 4일 때, 단계 S2006에서, 업데이트된 Mm,1, Mm,2 및 다른 최대 누적 브랜치 메트릭들(Mm,3 내지 Mm,N)이 서로 비교된다. 이 때, Mm,1이 최소라고 가정한다. 즉, x = 1이다. 이 경우, 제 1 제공기(1901-1)에 의해 준비된 신호점 후보들 가운데, 랭킹 번호 i1 = 3에 의해 특정된 신호점 후보가 선택된다. 이 후, 선택된 신호점 후보와 관련된 제곱 유클리드 거리 e1,3가 계산되고, 제곱 유클리드 거리 e1,3는 이전 스테이지에서 얻어진 누적값 E1에 가산된다. 이 후, 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,1이 Em-1,1 + e1,2에서 Em-1,1 + e1,3으로 업데이트된다. 랭킹 번호 i1은 1씩 증분된다(i1 = 4).
다음에, j = 5일 때, 단계 S2006에서, 업데이트된 Mm,1, Mm,2 및 다른 최대 누적 브랜치 메트릭들(Mm,3 내지 Mm,N)이 서로 비교된다. 이 때, Mm,2이 최소라고 가정한다. 즉, x = 2이다. 이 경우, 제 2 제공기(1901-2)에 의해 준비된 신호점 후보들 가운데, 랭킹 번호 i2 = 2에 의해 특정된 신호점 후보가 선택된다. 이 후, 선택된 신호점 후보와 관련된 제곱 유클리드 거리 e2,2가 계산되고, 제곱 유클리드 거리 e2,2는 이전 스테이지에서 얻어진 누적값 E2에 가산된다. 이 후, 최대 누적 브랜치 메트릭 Mm,2이 Em-1,2 + e2,1에서 Em-1,2 + e2,2으로 업데이트된다. 랭킹 번호 i2은 1씩 증분된다(i2 = 3).
이러한 식으로, 5개의 신호점 후보들 및 축적 브랜치 메트릭들이 계산된다. 실제로, 이러한 처리는 16개의 신호점 후보들이 선택될 때까지 반복적으로 실행된다.
도 22는 MLD, 관련 기술의 QRM-MLD, 및 본 실시예의 QRM-MLD에 의해 제곱 유클리드 거리를 계산할 때의 계산 수들을 도시한 테이블이다.
도 22에 도시된 예들에서, 전송 신호들은 16 QAM 변조 방식을 이용하여 4개의 송신 안테나들로부터 전송되고, 수신기는 MLD에 의해 신호들을 분해한다고 가정한다.
도 22에 도시된 테이블에서, 풀 MLD(full MLD), 관련 기술의 QRM-MLD, 및 본 실시예의 QRM-MLD가 서로 비교된다. 도 22에서, 심볼 Sm은 하나의 스테이지로부터 다음 스테이지로 출력될 신호점 후보들의 수를 나타내고, 세 방법들의 Sm의 값들이 비교된다. 본 실시예의 예에 있어서, Sm은 16이 되도록 설정된다.
시뮬레이션들이 여러 가지 값들을 가진 신호점 후보들의 수(Sm)로 제곱 유클리드 거리를 추론하기 위해 계산들의 수들을 조사한다.
풀 MLD에서, 각각의 4개의 전송 신호들에 대해 16개의 가능한 신호점들이 있고, 제곱 유클리드 거리들이 이들 신호점들의 모든 256개의 조합들에 대해 계산되고, 따라서 계산들의 총수는 164 = 65536에 이른다.
관련 기술의 QRM-MLD에 있어서, 각 스테이지에서, 복수의 Sm 신호점 후보들이 모든 256(16 x Sm) 조합들로부터 선택된다. 제 1 스테이지에서, 단지 16개의 조합들이 있다. 그러므로, Sm = 16일 때, 계산들의 총 수는 16(제 1 스테이지) + 16(이전 스테이지로부터의 신호점 후보들의 수) + 16(새로 도입된 신호점 후보들의 수) x 3(3 스테이지들) = 784와 같다. Sm = 12일 때, 계산들의 총 수는 12 + 12 x 16 x 3 = 592와 같다. Sm = 8일 때, 계산들의 총 수는 16 + 8 x 16 x 3 = 400과 같다.
본 실시예의 QRM-MLD에 있어서, 각 스테이지에서, 제곱 유클리드 거리들이 각 스테이지에서 출력된 신호점 후보들의 수와 동일한 횟수로 계산된다. 그러므로, Sm = 128(현 스테이지에서 선택된 신호점 후보들의 수)일 때, 제곱 유클리드 거리를 계산하는 총 수는 16(제 1 스테이지) + 128(현 스테이지에서 선택된 신호점 후보들의 수) x 1(16개의 신호점 후보들로부터 하나를 선택) x 3(3 스테이지들) = 400와 동일하다.
Sm이 본 실시예에서 16의 8배이지만, 제곱 유클리드 거리를 계산하는 횟수는 관련 기술의 QRM-MLD에서의 대략 절반임을 알 수 있다.
Sm = 61일 때, 제곱 유클리드 거리를 계산하는 전체 횟수는 16 + 61 x 1 x 3 = 199와 같다. Sm = 28일 때, 제곱 유클리드 거리를 계산하는 전체 횟수는 16 + 28 x 1 x 3 = 100와 같다. Sm = 16일 때, 계산들의 총 수는, 관련 기술의 QRM-MLD의 단지 1/16인, 16 + 16 x 1 x 3 = 64와 같다. 그러므로, 본 실시예에 따르면, 제곱 유클리드 거리의 계산들을 포함하는 신호 분해 처리에서 계산들의 수를 크게 감소시키는 것이 가능하다.
도 23은 본 실시예에서의 시뮬레이션 결과들을 도시한다.
다음은 도 23에 도시된 시뮬레이션에 사용된 조건들이다.
송신 안테나들의 수: 4
수신 안테나들의 수: 4
변조 방식: 16 QAM
터보 부호화율 R: 8/9
다중-경로 수들의 추정 수 N: 6
지연 확산
Figure 112005025016159-PAT00009
: 0.26 μ초
송신 안테나들과 수신 안테나들의 상관관계 ρ: 0
도 23에서, 횡좌표는 Eb/No로 표기된, 하나의 수신 안테나에 대한 데이터 비트 당 신호 전력 대 잡음 전력의 비의 평균을 나타낸다. 종좌표는 평균 블록 에러 레이트(average block error rate; BLER)를 나타낸다. 도 23에 있어서, 풀 MLD에 의한 시뮬레이션 결과들은 십자표들로 표시되어 있고, 이것은 제한 값들을 나타내고; 관련 기술의 QRM-MLD에 의한 시뮬레이션 결과들은 흰색 상향 삼각형들(Sm = 16), 흰색 하향 삼각형들(Sm = 12), 및 흰색 다이아몬드들(Sm = 8)로 각각 표시되고, 본 실시예의 QRM-MLD에 의한 시뮬레이션 결과들은 검정색 원들(Sm = 128), 검정색 사각형들(Sm = 61), 검정색 다이아몬드들(Sm = 28), 및 검정색 삼각형들(Sm = 16)로 각각 표시된다.
도 23에 도시된 것과 같이, Sm = 128 또는 61을 갖는 본 실시예의 시뮬레이션 결과들은 풀 MLD에 의한 시뮬레이션 결과들과 매우 가깝다.
Sm = 16으로, 본 실시예의 시뮬레이션에서, 블록 에러 레이트는 풀 MLD의 것보다 더 크다. 그러나, 도 23에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 시뮬레이션 결과들은 Sm = 12(흰색 하향 삼각형들) 또는 Sm = 8(흰색 다이아몬드들)인 관련 기술의 것보다 양호하고, 더욱 중요한 것은, Sm = 16인 본 실시예의 시뮬레이션에서, 제곱 유클리드 거리를 계산하는 횟수는 단지 64이다. 대조적으로, Sm = 12(흰색 하향 삼각형들) 및 Sm = 8(흰색 다이아몬드들)인 관련 기술에서, 제곱 유클리드 거리를 계산하는 횟수는 각각 592 및 400이다.
본 실시예에 따르면, 제곱 유클리드 거리를 계산하는 횟수를 크게 감소시키면서 신호 분해의 정밀도를 유지하는 것이 가능하고, 따라서 계산들의 총 수를 감소시키고 계산 효율를 개선시킬 수 있다.
본 발명은 설명을 위해 선택된 특정 실시예들과 관련하여 위에 설명되었지만, 당업자에게는 본 발명은 이들 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기본 개념 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예들이 이들 실시예에 만들어 질 수 있다는 것이 명백하다.
예를 들면, 위의 실시예들에서, 본 발명은 MIMO 방식 및 16QAM 변조 방식을 도입하는 통신 시스템들에 적용되는 것으로 기술된다. 본 발명은 이러한 시스템에 한정되지 않고, QRM-MLD를 이용하는 신호 분해 장치들 및 방법들에 널리 응용 가능하다.
특히, 본 발명은 MIMO뿐만 아니라 SIMO, MISO 및 SISO에 응용 가능하다. 변조 방식도 역시 16QAM에 한정되지 않고, QPSK, 64 QAM, 및 다른 다중-레벨 변조 방식들에 응용 가능하다.
위의 실시예들에, 신호점 분포도가 데카르트 좌표계에 주어지는 것이 기술되었지만, 신호점 분포도는 극좌표계와 같은 다른 좌표계에 주어질 수 있다. 특히, 신호점 분포도 및 사분면들은 극좌표계에 주어질 수 있다.
이 특허 출원은 2004년 5월 13일자 출원된 일본 특허 출원 번호 제 2004-144182에 기초하고, 이에 그 전체 내용은 참조문헌으로서 본원에 포함된다.
본 발명에 따르면, MLD와 비교하여, 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고 위의 수신된 신호들을 개개의 전송 신호들로 분해할 때 필요로 되는 계산들의 수를 감소시키는 것이 가능하다.

Claims (18)

  1. 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고 상기 수신된 신호들을 개개의 전송 신호들로서 분해하는 신호 분해 장치에 있어서, 상기 신호 분해 장치는,
    상기 수신된 신호들을 단위 행렬의 각각의 원소들에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하는 신호점 유도 유닛으로서, 상이한 신호들은 상기 신호점 분포도 상의 상이한 위치들에 있는 상이한 신호점들과 관련되고, 상기 수신된-신호 신호점은 상기 수신된 신호들 중 하나에 대응하는 신호점인, 상기 신호점 유도 유닛;
    상기 신호점 분포도 상에 복수의 섹션들을 정의하는 정의 유닛으로서, 상기 섹션들 각각은 제 1의 미리 결정된 수의 상기 신호점들을 포함하는, 상기 정의 유닛;
    상기 섹션들로부터 수신된-신호 섹션을 검출하는 검출 유닛으로서, 상기 수신된-신호 섹션은 상기 수신된-신호 신호점을 포함하는, 상기 검출 유닛;
    상기 수신된-신호 섹션내의 상기 신호점들을 상기 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택하는 선택 유닛; 및
    상기 선택된 신호점들에 기초하여 상기 전송 신호들을 결정하는 결정 유닛을 포함하는, 신호 분해 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정의 유닛은 또한 상기 수신된-신호 섹션에 복수의 서브-섹션들을 정의하고, 상기 서브-섹션들 각각은 제 2의 미리 결정된 수의 신호점을 포함하는, 신호 분해 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    수신된-신호 서브-섹션은 상기 수신된-신호 섹션 상의 상기 복수의 서브-섹션들로부터 검출되고, 상기 수신된-신호 서브-섹션은 상기 수신된-신호 신호점을 포함하고;
    적어도 상기 수신된-신호 서브-섹션에 포함된 상기 신호점들은 상기 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택되는, 신호 분해 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수신된-신호 섹션은 상기 신호점 분포도의 사분면이고;
    상기 수신된-신호 서브-섹션은 원점이 상기 수신된-신호 섹션에 위치되는 상기 신호점 분포도의 사분면인, 신호 분해 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 신호점들의 우선순위 레벨들을 결정하는 랭킹 유닛(ranking unit)을 더 포함하는, 신호 분해 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된-신호 신호점의 상기 후보들 각각과 상기 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리(Euclidian distance)를 나타내는 양을 계산하는 계산 유닛을 더 포함하는, 신호 분해 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유클리드 거리를 나타내는 상기 양은 미리 추론된 다른 수신된-신호 신호점과 관련된 유클리드 거리의 일부를 포함하는, 신호 분해 장치.
  8. 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고 상기 수신된 신호들을 개개의 전송 신호들로 분해하는 신호 분해 방법에 있어서, 상기 신호 분해 방법은,
    상기 수신된 신호들을 단위 행렬의 각각의 원소들에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하는 유도 단계로서, 상이한 신호들은 상기 신호점 분포도 상의 상이한 위치들에 있는 상이한 신호점들과 관련되고, 상기 수신된-신호 신호점은 상기 수신된 신호들 중 하나에 대응하는 신호점인, 상기 유도 단계;
    상기 신호점 분포도 상에 복수의 섹션들을 정의하는 제 1 섹션 정의 단계로서, 상기 섹션들 각각은 미리 결정된 수의 신호점들을 포함하는, 상기 제 1 섹션 정의 단계;
    상기 섹션들로부터 수신된-신호 섹션을 검출하는 제 1 검출 단계로서, 상기 수신된-신호 섹션은 상기 수신된-신호 신호점을 포함하는, 상기 제 1 검출 단계; 및
    상기 수신된-신호 섹션내의 상기 신호점들을 상기 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택하는 제 1 선택 단계를 포함하는, 신호 분해 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신된-신호 섹션에 복수의 서브-섹션들을 정의하는 제 2 섹션 정의 단계로서, 상기 서브-섹션들 각각은 제 2의 미리 결정된 수의 신호점들을 포함하는, 상기 제 2 섹션 정의 단계;
    상기 복수의 서브-섹션들로부터 수신된-신호 서브-섹션을 검출하는 제 2 검출 단계로서, 상기 수신된-신호 서브-섹션은 상기 수신된-신호 신호점을 포함하는, 상기 제 2 검출 단계; 및
    적어도 상기 수신된-신호 서브-섹션에 포함된 상기 신호점들을 상기 수신된-신호 신호점의 후보들로서 선택하는 제 2 선택 단계를 더 포함하는, 신호 분해 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 섹션 정의 단계, 상기 제 2 검출 단계, 및 상기 제 2 선택 단계는 상기 수신된-신호 서브-섹션이 상기 수신된-신호 신호점 중 단지 하나의 후보를 포함할 때까지 반복적으로 실행되는, 신호 분해 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신된 신호 섹션은 상기 신호점 분포도의 사분면이고,
    상기 수신된-신호 서브-섹션은 원점이 상기 수신된-신호 섹션에 위치되는 상기 신호점 분포도의 사분면인, 신호 분해 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호점 분포도의 상기 원점은 상기 신호점들 중 하나에 설정되고;
    상기 수신된-신호 섹션에 대응하는 상기 사분면이 검출되고;
    상기 신호점 분포도의 상기 원점은 상기 수신된-신호 섹션에 대응하는 상기 사분면으로 이동되고;
    상기 수신된-신호 서브-섹션에 대응하는 상기 사분면이 검출되는, 신호 분해 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 신호점 분포도의 상기 원점을 상기 수신된-신호 섹션에 대응하는 상기 사분면으로 이동시키는 상기 단계 및 상기 수신된-신호 서브-섹션에 대응하는 상기 사분면을 검출하는 상기 단계는 반복적으로 실행되는, 신호 분해 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신된-신호 신호점의 상기 후보들 각각과 상기 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 단계를 더 포함하는, 신호 분해 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유클리드 거리를 나타내는 상기 양은 미리 추론된 다른 수신된-신호 신호점과 관련된 유클리드 거리의 일부를 포함하는, 신호 분해 방법.
  16. 제 8 항에 있어서,
    복수의 상기 신호점들의 우선순위 레벨들을 결정하는 단계를 더 포함하는, 신호 분해 방법.
  17. 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고, 상기 수신된 신호들을 단위 행렬에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하고, 개개의 전송 신호들을 결정하는 신호 분해 장치에 있어서, 상기 신호 분해 장치는,
    복수의 신호점들의 우선순위 레벨들의 복수의 시퀀스들을 결정하고, 상기 시퀀스들 각각을 누적 메트릭으로 할당하는 랭킹 유닛;
    2이상의 상기 누적 메트릭들을 비교하고, 우선순위 레벨들의 미리 결정된 시퀀스를 선택하고, 상기 우선순위 레벨들의 선택된 시퀀스에 따라 상기 신호점들을 지정하기 위한 선택 신호를 출력하는 선택 유닛으로서, 상기 우선순위 레벨들의 미리 결정된 시퀀스의 누적 메트릭은 미리 결정된 값을 가지는, 상기 선택 유닛;
    상기 선택 신호를 이용하여 지정된 상기 신호점과 상기 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 계산 유닛; 및
    상기 유클리드 거리를 나타내는 양을 상기 누적 메트릭의 상기 미리 결정된 값에 가산함으로써 상기 미리 결정된 시퀀스의 상기 누적 메트릭의 상기 미리 결정된 값을 업데이트하는 업데이트 유닛을 포함하는, 신호 분해 장치.
  18. 복수의 송신 장치들로부터 전송된 복수의 신호들을 수신하고, 상기 수신된 신호들을 단위 행렬에 승산하고, 적어도 하나의 수신된-신호 신호점을 신호점 분포도 상에 유도하고, 개개의 전송 신호들을 결정하는데 이용되는 신호 분해 방법에 있어서, 상기 신호 분해 방법은,
    복수의 상기 신호점들의 우선순위 레벨들의 복수의 시퀀스들을 결정하고, 상기 시퀀스들 각각을 누적 메트릭으로 할당하는 단계;
    2이상의 누적 메트릭들을 비교하고, 우선순위 레벨들의 미리 결정된 시퀀스를 선택하고, 상기 우선순위 레벨들의 선택된 시퀀스에 따라 상기 신호점들을 지정하기 위한 선택 신호를 출력하는 단계로서, 상기 우선순위 레벨들의 상기 미리 결정된 시퀀스의 누적 메트릭은 미리 결정된 값을 가지는, 상기 비교, 선택 및 출력 하는 단계;
    상기 선택 신호를 이용하여 지정된 상기 신호점과 상기 수신된-신호 신호점 사이의 유클리드 거리를 나타내는 양을 계산하는 단계; 및
    상기 유클리드 거리를 나타내는 양을 상기 누적 메트릭의 상기 미리 결정된 값에 가산함으로써 상기 미리 결정된 시퀀스의 상기 누적 메트릭의 상기 미리 결정된 값을 업데이트하는 단계를 포함하는, 신호 분해 방법.
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