KR20140067896A - Method and apparatus of iterative detection and decoding of signal in communication systems with mimo channel - Google Patents
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Abstract
Description
MIMO는 무선 통신의 용량(capacity)을 향상시키기 위한 스마트 안테나 기술이다. MIMO 시스템들은 무선 통신 시스템들의 분야 내에서의 새로운 방향에 속한다.MIMO is a smart antenna technology for improving the capacity of wireless communication. MIMO systems belong to a new direction within the field of wireless communication systems.
MIMO는 기지국 및/또는 단말에 다수의 안테나들을 사용함으로써, 사용된 안테나 들의 개수에 비례하여 용량을 향상시킬 수 있다.MIMO can improve capacity in proportion to the number of used antennas by using multiple antennas at the base station and / or the terminal.
MIMO 시스템들은 동일한 주파수 대역 내에서의 복수의 다양한 채널들을 통해 신호를 병렬로 전송할 수 있다. MIMO 시스템들은 이러한 병렬의 선호의 전송에 기인하여, 매우 높은 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 구현할 수 있다.MIMO systems can transmit signals in parallel over a plurality of different channels within the same frequency band. MIMO systems can achieve very high spectral efficiency due to this parallel transmission of preferences.
일 측면에 있어서, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 MIMO 채널을 구비한 통신 장치에 있어서, 상기 MIMO 채널을 통과한 수신된 신호들에 기반하여 QAM 심볼들을 추정하는 MMSE 검출기, 추정된 상기 QAM 심볼들을 복조하고 상기 QAM 심볼들의 인코드된 비트들의 제1 사후 확률을 추정하는 QAM 복조기, 상기 제1 사후 확률로부터 상기 인코드된 비트들의 제1 사전 확률을 제거함으로써 인코드된 비트들의 연성 추정을 획득하는 제1 모듈, 상기 연성 추정에 기반하여 상기 인코드된 비트들을 디코딩하고 상기 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률을 획득하는 채널 디코더, 상기 개선된 사후 확률에 기반하여 제2 사전 확률을 획득하는 제2 모듈 - 상기 제2 사전 확률은 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률임 -; 및 상기 개선된 사후 확률에 기반하여 정보 비트들의 경성 추정들의 시퀀스를 형성하는 경판정 추정기(hard decisions estimator)를 포함하는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치가 제공된다.In one aspect, a communication apparatus having a MIMO channel for repeatedly detecting and decoding a signal, the apparatus comprising: an MMSE detector for estimating QAM symbols based on received signals that have passed through the MIMO channel; A QAM demodulator for demodulating and estimating a first posterior probability of the encoded bits of the QAM symbols, a soft estimate of the encoded bits by removing a first prior probability of the encoded bits from the first posterior probability A channel decoder for decoding the encoded bits based on the soft estimate and obtaining an improved after-probability of the encoded bits, a second decoder for obtaining a second pre-probability based on the improved post- 2 modules, the second prior probability being a first prior probability in a next iteration cycle; And a hard decisions estimator that forms a sequence of hard estimates of information bits based on the improved posterior probabilities.
상기 제1 사후 확률은 상기 인코드된 비트들의 사후 확률의 로그비일 수 있다.The first posterior probability may be a log ratio of the posterior probability of the encoded bits.
상기 제1 사전 확률은 상기 인코드된 비트들의 사전 확률의 로그비일 수 있다.The first prior probability may be a log ratio of the prior probability of the encoded bits.
상기 제1 사전 확률은 제n 번째 QAM 심볼 내의 제k 번째 인코드된 비트가 1일 경우의 확률에 제n 번째 QAM 심볼 내의 제k 번째 인코드된 비트가 -1일 경우의 확률을 나눈 값에 자연로그를 취한 값일 수 있다.The first pre-probability is a value obtained by dividing the probability when the k-th encoded bit in the n-th QAM symbol is 1 and the probability when the k-th encoded bit in the n-th QAM symbol is -1 It can be a value obtained by taking a natural log.
상기 n은 1 이상 N 이하의 정수일 수 있다.The n may be an integer of 1 or more and N or less.
상기 k는 1 이상 K 이하의 정수일 수 있다.K may be an integer of 1 or more and K or less.
상기 N은 QAM 심볼의 개수일 수 있다.The N may be the number of QAM symbols.
상기 K는 QAM 심볼 내의 비트들의 개수일 수 있다.The K may be the number of bits in the QAM symbol.
상기 개선된 사후 확률은 개선된 사후 확률의 로그비일 수 있다.The improved posterior probability may be an improved posterior probability log ratio.
상기 개선된 사후 확률로부터 상기 연성 추정을 제거함으로써 상기 제2 사전 확률을 획득할 수 있다.And the second prior probability can be obtained by removing the softness estimate from the improved posterior probability.
상기 제1 모듈은, 상기 개선된 사후 확률이 추정된 횟수가 한 번 이상인 경우, 상기 제2 사전 확률을 상기 제1 사전 확률로 사용하여 다음의 반복 사이클에서 개선된 사후 확률을 획득할 수 있다.The first module may use the second pre-probability as the first pre-probability to obtain an improved post-probability in the next iteration if the estimated number of times the improved post-probability is more than once.
상기 통신 장치는, 상기 개선된 사후 확률에 기반하여 상기 QAM 심볼들의 제1 기대치 및 제1 분산을 획득하는 재-변조기를 더 포함할 수 있다.The communication device may further comprise a re-modulator to obtain a first expected value and a first variance of the QAM symbols based on the improved posterior probability.
상기 통신 장치는, 상기 제1 분산을 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산과 비교하는 제3 모듈을 더 포함할 수 있다.The communication device may further comprise a third module for comparing the first variance with the variance obtained after estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle.
상기 제3 모듈은 상기 비교에 기반하여 상기 MMSE 검출기에 대한 새로운 입력 파라미터들을 생성할 수 있다.The third module may generate new input parameters for the MMSE detector based on the comparison.
상기 새로운 입력 파라미터들은 제2 기대치 및 제2 분산을 포함할 수 있다.The new input parameters may include a second expected value and a second variance.
상기 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산은 제3 분산일 수 있다.The variance obtained after estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle may be a third variance.
상기 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 기대치는 제3 기대치일 수 있다.The expected value obtained after the estimation of the QAM symbols may be the third expected value.
상기 제3 모듈은 상기 비교에 의해, 상기 제1 분산이 상기 제3 분산 미만이면 상기 제1 기대치, 상기 제1 분산, 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여, 상기 제2 기대치를 획득할 수 있다.The third module obtains the second expected value based on the first expectation value, the first variance, the third expectation value and the third variance, if the first variance is less than the third variance, by the comparison can do.
상기 제3 모듈은 상기 비교에 의해, 상기 제1 분산이 상기 제3 분산 미만이면 상기 제1 분산 및 상기 제3 분산에 기반하여 상기 제2 분산을 획득할 수 있다.The third module may obtain the second variance based on the first variance and the third variance if the first variance is less than the third variance by the comparison.
상기 제3 모듈은 상기 비교에 의해, 상기 제1 분산이 상기 제3 분산 이상이면 상기 이전의 반복 사이클에서 획득된 제2 기대치 및 제2 분산을 각각 이번 반복 사이클에서의 제2 기대치 및 제2 분산으로서 획득할 수 있다.Wherein the third module is configured to compare the second expected value and the second variance obtained in the previous iteration cycle to the second expected value and the second variance in the current iterative cycle, respectively, if the first variance is the third variance or more, As shown in FIG.
상기 MMSE 검출기는, 상기 MMSE 검출기로 수신된 QAM 심볼들의 심볼 벡터에 MMSE 선형 필터를 적용함으로써 상기 심볼 벡터의 MMSE 추정 기대치 및 MMSE 추정 분산을 획득할 수 있다.The MMSE detector may obtain an MMSE estimation estimate and an MMSE estimation variance of the symbol vector by applying an MMSE linear filter to the symbol vector of the QAM symbols received by the MMSE detector.
상기 MMSE 검출기는, 상기 제2 기대치, 상기 제2 분산, 상기 MMSE 추정 기대치 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 기대치를 획득할 수 있다.The MMSE detector may obtain a third expectation to be used in the next iteration cycle based on the second expectation, the second variance, the MMSE estimate estimate and the MMSE estimate variance.
상기 MMSE 검출기는, 상기 제2 분산 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 상기 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 분산을 획득할 수 있다.The MMSE detector may obtain a third variance to be used in the next iteration cycle based on the second variance and the MMSE estimate variance.
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산이 획득됨으로써 상기 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼이 추정될 수 있다.The QAM symbol in the next iteration cycle can be estimated by obtaining the third expectation and the third variance.
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산은 상기 다음의 반복 사이클에서 상기 QAM 복조기로 입력될 수 있다.The third expectation and the third variance may be input to the QAM demodulator in the next iteration cycle.
상기 QAM 복조기는 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여 제1 사후 확률을 추정할 수 있다.The QAM demodulator may estimate a first posterior probability based on the third expected value and the third variance.
상기 MMSE 검출기가 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산을 최초로 획득하는 경우, 상기 제2 기대치는 0이고, 상기 제2 분산은 단위 분산일 수 있다.If the MMSE detector first obtains the third expected value and the third variance, the second expected value may be zero and the second variance may be a unit variance.
상기 통신 장치는 디-인터리버 및 인터리버를 더 포함할 수 있다.The communication apparatus may further include a de-interleaver and an interleaver.
상기 디-인터리버는 상기 인코드된 비트들이 상기 채널 디코더로 입력되기 전에 상기 인코드된 비트들을 디-인터리브할 수 있다.The de-interleaver may de-interleave the encoded bits before the encoded bits are input to the channel decoder.
상기 인터리버는 상기 채널 디코더로부터 출력된 연성 비트들을 인터리빙할 수 있다.The interleaver may interleave the soft bits output from the channel decoder.
다른 일 측면에 있어서, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 MIMO 채널을 구비한 통신 장치가 수행하는, 상기 MIMO 채널을 통해 수신된 신호들에 기반하여 QAM 심볼들을 추정하는 단계, 추정된 상기 QAM 심볼을 복조하고 상기 QAM 심볼의 인코드된 비트들의 제1 사후 확률을 추정하는 단계, 상기 제1 사후 확률로부터 상기 인코드된 비트들의 제1 사전 확률을 제거함으로써 인코드된 비트들의 연성 추정을 획득하는 단계, 상기 연성 추정에 기반하여 상기 인코드된 비트들을 디코딩하고 상기 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률을 획득하는 단계, 상기 개선된 사후 확률에 기반하여 제2 사전 확률을 획득하는 단계 - 상기 제2 사전 확률은 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률임 -; 및 상기 개선된 사후 확률에 기반하여 정보 비트들의 경성 추정들의 시퀀스를 형성하는 단계를 포함하는, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법이 제공된다.In another aspect, there is provided a method for estimating QAM symbols based on signals received on a MIMO channel, the method comprising the steps of: estimating QAM symbols based on signals received on the MIMO channel performed by a communication device having a MIMO channel that repeatedly detects and decodes the signal; Demodulating and estimating a first posterior probability of the encoded bits of the QAM symbol; obtaining a soft estimate of the encoded bits by removing a first prior probability of the encoded bits from the first posterior probability; , Decoding the encoded bits based on the soft estimate and obtaining an improved after probability of the encoded bits, obtaining a second prior probability based on the improved after probabilities, The prior probability being a first prior probability in a next iteration cycle; And forming a sequence of hard estimates of information bits based on the improved posterior probability. A method for repeatedly detecting and decoding a signal is provided.
상기 제1 사후 확률은 상기 인코드된 비트들의 사후 확률의 로그비일 수 있다.The first posterior probability may be a log ratio of the posterior probability of the encoded bits.
상기 제1 사전 확률은 상기 인코드된 비트들의 사전 확률의 로그비일 수 있다.The first prior probability may be a log ratio of the prior probability of the encoded bits.
상기 개선된 사후 확률은 개선된 사후 확률의 로그비일 수 있다.The improved posterior probability may be an improved posterior probability log ratio.
상기 제2 사전 확률을 획득하는 단계는, 상기 개선된 사후 확률로부터 상기 연성 추정을 제거함으로써 상기 제2 사전 확률을 추정할 수 있다.Obtaining the second pre-probability may estimate the second pre-probability by removing the soft estimate from the improved post probability.
상기 개선된 사후 확률이 추정된 횟수가 한 번 이상인 경우, 상기 개선된 사후 확률을 획득하는 단계는, 상기 제2 사전 확률을 상기 제1 사전 확률로 사용하여 다음의 반복 사이클에서 개선된 사후 확률을 획득할 수 있다.Wherein the step of acquiring the improved posterior probability when the estimated number of times of the improved posterior probability is more than once comprises using the second prior probability as the first prior probability to obtain an improved posterior probability in the next iteration cycle Can be obtained.
상기 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법은, 상기 개선된 사후 확률에 기반하여 상기 QAM 심볼들의 제1 기대치 및 제1 분산을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of iteratively detecting and decoding the signal may further comprise obtaining a first expected value and a first variance of the QAM symbols based on the improved posterior probability.
상기 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법은, 상기 제1 분산을 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산과 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for repeatedly detecting and decoding the signal may further comprise comparing the first variance to the variance obtained after the estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle.
상기 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법은, 상기 비교에 기반하여 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼들의 추정을 위한 새로운 입력 파라미터들을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for repeatedly detecting and decoding the signal may further comprise generating new input parameters for estimating QAM symbols in a next iteration cycle based on the comparison.
상기 새로운 입력 파라미터들은 제2 기대치 및 제2 분산을 포함할 수 있다.The new input parameters may include a second expected value and a second variance.
상기 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산은 제3 분산일 수 있다.The variance obtained after estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle may be a third variance.
상기 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 기대치는 제3 기대치일 수 있다.The expected value obtained after the estimation of the QAM symbols may be the third expected value.
상기 비교하는 단계는, 상기 제1 분산이 상기 제3 분산 미만이면 상기 제1 기대치, 상기 제1 분산, 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여, 상기 제2 기대치를 획득할 수 있다.The comparing may obtain the second expected value based on the first expected value, the first variance, the third expected value, and the third variance if the first variance is less than the third variance.
상기 비교하는 단계는, 상기 제1 분산이 상기 제3 분산 미만이면 상기 제1 분산 및 상기 제3 분산에 기반하여 상기 제2 분산을 획득할 수 있다.The comparing may obtain the second variance based on the first variance and the third variance if the first variance is less than the third variance.
상기 비교하는 단계는, 상기 제1 분산이 상기 제3 분산 이상이면 상기 이전의 반복 사이클에서 획득된 제2 기대치 및 제2 분산을 각각 이번 반복 사이클에서의 제2 기대치 및 제2 분산으로서 획득할 수 있다.Wherein the comparing comprises obtaining the second expected value and the second variance obtained in the previous iteration cycle as the second expected value and the second variance respectively in the current iteration cycle if the first variance is the third variance or more have.
상기 QAM 심볼들을 추정하는 단계는, 수신된 QAM 심볼들의 심볼 벡터에 MMSE 선형 필터를 적용함으로써 상기 심볼 벡터의 MMSE 추정 기대치 및 MMSE 추정 분산을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Estimating the QAM symbols may comprise obtaining an MMSE estimate estimate of the symbol vector and an MMSE estimate variance by applying an MMSE linear filter to the symbol vector of received QAM symbols.
상기 QAM 심볼들을 추정하는 단계는, 상기 제2 기대치, 상기 제2 분산, 상기 MMSE 추정 기대치 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 기대치를 획득하고, 상기 제2 분산 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 상기 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 분산을 획득할 수 있다.Wherein estimating the QAM symbols comprises: obtaining a third expectation to be used in a next iteration cycle based on the second expectation value, the second variance, the MMSE estimate estimate and the MMSE estimate variance, And obtain a third variance to be used in the next iteration cycle based on the MMSE estimated variance.
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산이 획득됨으로써 상기 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼이 추정될 수 있다.The QAM symbol in the next iteration cycle can be estimated by obtaining the third expectation and the third variance.
상기 제1 사후 확률을 추정하는 단계는, 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여 상기 제1 사후 확률을 추정할 수 있다.The estimating of the first posterior probability may estimate the first posterior probability based on the third expected value and the third variance.
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산이 최초로 획득되는 경우, 상기 제2 기대치는 0일 수 있다.If the third expected value and the third variance are first obtained, the second expected value may be zero.
기 제3 기대치 및 상기 제3 분산이 최초로 획득되는 경우, 상기 제2 분산은 단위 분산일 수 있다.If the third expected value and the third variance are first obtained, then the second variance may be a unit variance.
도 1은 신호를 생성하는 MIMO 채널을 구비한 전송 장치의 구조도이다.
도 2는 MIMO 채널을 구비한 수신 장치의 구조도이다.
도 3은 반복적인 검출 및 디코딩을 수행하는 수신 장치의 구조도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 MIMO 채널을 구비한 통신 장치의 신호의 반복적인 검출 및 디코딩 방법의 흐름도이다.
도 5는 일 예에 따른 QAM 심볼의 추정의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 신호의 반복적인 검출 및 디코딩을 수행하는 MIMO 채널을 구비한 통신 장치의 블록도이다.
도 7은 일 예에 따른 3 가지 유형의 검출기 및 복조기들의 성능을 나타낸다.
도 8은 일 예에 따른 3 가지 유형의 검출기 및 복조기들의 성능을 나타낸다.1 is a structural diagram of a transmission apparatus having a MIMO channel for generating a signal.
2 is a structural diagram of a receiving apparatus having a MIMO channel.
3 is a structural diagram of a receiving apparatus for performing repetitive detection and decoding.
4 is a flowchart of a method of repeatedly detecting and decoding a signal of a communication apparatus having a MIMO channel according to an embodiment.
5 is a flowchart of QAM symbol estimation according to an example.
6 is a block diagram of a communication device with a MIMO channel that performs repetitive detection and decoding of a signal according to one embodiment.
Figure 7 illustrates the performance of three types of detectors and demodulators according to an example.
Figure 8 shows the performance of three types of detectors and demodulators according to an example.
MIMO에 의한 신호들에 대하여 다양한 전송의 모드들이 사용될 수 있다. MIMO에 의한 신호들의 전송의 모드들 중 가장 널리 보급된 하나는 브이-블라스트(Vertical Bell Laboratories Layered Space Time; V-BLAST) 아키텍처이다.Various modes of transmission may be used for signals by MIMO. One of the most widely used modes of transmission of signals by MIMO is the Vertical Bell Laboratories Layered Space Time (V-BLAST) architecture.
공간 다중 방식(spatial multiplexing)으로서 알려진 브이-블라스트 아키텍처에서 신호는 하나 이상의 병렬 스트림들로 분할될 수 있다. 분할된 병렬 스트림들은 전송 안테나들 및 수신 안테나들의 세트(set) 간에 형성된 복수의 공간 채널들에 의해 전송될 수 있다.In a V-blast architecture, known as spatial multiplexing, a signal can be divided into one or more parallel streams. The partitioned parallel streams may be transmitted by a plurality of spatial channels formed between the transmit antennas and the set of receive antennas.
MIMO 시스템은 하기의 수학식 1의 행렬 방정식에 의해 주파수 도메인(frequency domain) 내에서 설명될 수 있다.The MIMO system can be described in the frequency domain by the matrix equation of Equation (1) below.
Y는, MIMO 검출기의 입력 상의, 복소값 신호의 M 차원의 벡터일 수 있다. Y는 MIMO 채널의 출력 샘플들의 벡터로 간주될 수 있다. X는 전송기(transmitter) 내의 전송된 변조된 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation; QAM) 심볼들의 N 차원의 벡터일 수 있다. X는 MIMO 채널의 입력 샘플들의 벡터로 간주될 수 있다. 는 복소 잡음의 값들의 벡터일 수 있다. H는 MIMO 채널의 복소 채널 행렬일 수 있다. H의 크기는 M*N일 수 있다. M 및 N은 각각 1 이상의 정수일 수 있다. Y may be an M- dimensional vector of the complex valued signal on the input of the MIMO detector. Y can be regarded as a vector of output samples of the MIMO channel. X may be an N- dimensional vector of transmitted Modulated Quadrature Amplitude Modulation (QAM) symbols in a transmitter. X may be regarded as a vector of input samples of the MIMO channel. May be a vector of values of the complex noise. H may be a complex channel matrix of a MIMO channel. The size of H may be M * N. M and N may be an integer of 1 or more, respectively.
공간 다중 방식을 사용하여 신호가 전송될 때, 상이한 병렬 데이터 스트림들 간의 상호 간섭(mutual interference)이 발생할 수 있다. 따라서, 외부 잡음 및 상호 간섭의 조건에서의 신호 검출, 변조 및 디코딩의 효율적인 방법들을 설계하는 작업이 발생할 수 있다. 신호 검출의 가장 완벽한 방법은 최대 우도(Maximum Likelihood; ML)법(method)일 수 있다. 최대 우도법은 심볼들의 모든 가능한 조합들의 확률을 추정할 수 있다. 최대 우도법의 주 결점은, 동시에 전송되는 스트림들의 숫자에 대해 기하 급수적으로 올라가는, 최대 우도법의 높은 복잡성일 수 있다. 상호 간섭의 저감(mitigation)에 기인하는(due to) 신호 검출의 많은 대안적인 방법들이 존재할 수 있다. 대중적인(popular) 방법들로는 제로 포싱(Zero Forcing; ZF)법 및 최소 평균 제곱 오차(Minimum Mean Square Error; MMSE)법은 간섭 저감을 위해 사용되는 가장 대중적인(popular) 방법들일 수 있다. ZF법은 수신기 내의 평균 간섭 전력(power)을 최소화하는 방법일 수 있다. MMSE법은 추정의 평균 제곱 오차를 최소화하는 방법일 수 있다.When a signal is transmitted using the spatial multiplexing scheme, mutual interference between different parallel data streams may occur. Thus, there may be work to design efficient methods of signal detection, modulation, and decoding under conditions of external noise and mutual interference. The most complete method of signal detection may be the Maximum Likelihood (ML) method. The maximum likelihood method can estimate the probability of all possible combinations of symbols. The main drawback of the maximum likelihood method may be the high complexity of the maximum likelihood method, which goes up exponentially with respect to the number of simultaneously transmitted streams. There may be many alternative methods of signal detection due to mutual interference mitigation. The popular methods are the Zero Forcing (ZF) method and the Minimum Mean Square Error (MMSE) method, which are the most popular methods used for interference reduction. The ZF method may be a method of minimizing the average interference power in the receiver. The MMSE method may be a method of minimizing the mean square error of the estimate.
MMSE법의 경우 수학식 1은 수학식 2로서 정의될 수 있다.In the case of the MMSE method, Equation (1) can be defined as Equation (2).
여기서, 는 수학식 3으로 정의될 수 있다.here, Can be defined by Equation (3).
는 선형 변환(linear transformation)의 MMSE 필터 행렬일 수 있다. 는 잡음 분산일 수 있다. 는 신호 전력의 평균값일 수 있다. 은 N*N의 크기의 항등 행렬일 수 있다. N은 1 이상의 정수일 수 있다. 는 전송된 QAM 심볼들의 MMSE 추정의 벡터일 수 있다. 는 MMSE 해(solution)일 수 있다. May be an MMSE filter matrix of a linear transformation. May be a noise variance. May be an average value of the signal power. May be an identity matrix of size N * N. N may be an integer of 1 or more. May be a vector of MMSE estimates of the transmitted QAM symbols. May be an MMSE solution.
ZF법 및 MMSE법들은 상대적으로 낮은 실현 복잡성을 갖지만 수신된 심볼 추정의 정확성 및 최종적으로 메시지 내의 잘못된(incorrect) 비트들의 수신의 확률(비트 오류율)에 있어서 ML법과 비교해 상당한 저하를 나타낼 수 있다.The ZF and MMSE methods have relatively low realization complexity but can exhibit a significant degradation compared to the ML method in terms of the accuracy of received symbol estimates and the probability of eventually receiving incorrect bits in the message (bit error rate).
공간 다중화 방식의 현대의 디지털 통신 시스템들은 신호 전송 데이터 전송의 효율 및 품질을 개선시키는 신호의 전송 및 수신의 다른 방법들을 널리 제안할 수 있다. 특히, 전송 디바이스 내의 디지털 데이터의 채널 인코딩의 방법들 및 수신기 내의 디지털 데이터의 대응하는 디코딩은 이러한 방법들 내에서 널리 적용될 수 있다. 또한, 이들 방법들은 용어 "인터리빙(interleaving)"에 의해 가리켜지는, 데이터 스크램블링(scrambling) 및 데이터의 인터리빙을 사용할 수 있다. 인터리빙은 공간-시간-주파수 연속체 내의 더 효율적인 전송된 신호 분포를 유도할 수 있다(lead for). 더 효율적인 전송된 신호 분포는 최종적으로 데이터 전송의 품질을 개선시킬 수 있다.Modern digital communication systems of the spatial multiplexing scheme can widely suggest other ways of transmitting and receiving signals that improve the efficiency and quality of signal transmission data transmission. In particular, methods of channel encoding of digital data in a transmitting device and corresponding decoding of digital data in the receiver can be widely applied within these methods. In addition, these methods may use data scrambling and interleaving of data, as indicated by the term "interleaving ". Interleaving can lead to a more efficient transmitted signal distribution within a space-time-frequency continuum. A more efficient transmitted signal distribution may ultimately improve the quality of the data transmission.
반복적인 신호 검출 및 디코딩의 방법들에서, 합동의(joint) 검출 및 디코딩이 공통의 반복적인 프로세스 내에서 수행될 수 있다. 이러한 방법들은 터보(Turbo) 프로세싱 방법들이라고 불릴 수 있다.In methods of repetitive signal detection and decoding, joint detection and decoding may be performed within a common iterative process. These methods may be referred to as Turbo processing methods.
통신 시스템에 있어서, 디지털 데이터는 채널 코더(coder) 내의 코딩 프로시듀어(procedure)로 드러날(exposed) 수 있다. 채널 코더에서, 정보 비트들의 최초의 입력 시퀀스는 출력 시퀀스로 변환될 수 있다. 상기의 출력 시퀀스는 추가적인 패리티 체크 비트들을 포함할 수 있다.In a communication system, the digital data may be exposed in a coding procedure in a channel coder. In a channel coder, the first input sequence of information bits may be converted to an output sequence. The output sequence may include additional parity-check bits.
디지털 통신 시스템들 내에 사용되는 채널 코드들의 다양한 형식들이 존재할 수 있다. 널리 실용적으로 적용되는 코드들로서, 컨벌루젼(Convolution) 코드들, 터보(Turbo) 코드들 및 저밀도 패리티 체크(Low Density Parity Check Codes; LDPC) 코드들이 예시될 수 있다.There may be various types of channel codes used in digital communication systems. Convolution codes, Turbo codes and Low Density Parity Check Codes (LDPC) codes can be exemplified as widely practicable codes.
인코딩 후에, 데이터는 인터리브될 수 있고, 변조될 수 있고, 공간적으로 역다중화될 수 있고(spatially de-multiplexed), 디지털 신호로부터 아날로그 신호로 변환될 수 있고, 주파수 변환될 수 있고(frequency converted), 증폭될 수 있고, 복수의 송신기(transmitter)의 안테나(antenna)들에 의해 공간적으로 전송될 수 있다.
After encoding, the data can be interleaved, modulated, spatially de-multiplexed, transformed from a digital signal to an analog signal, frequency converted, Amplified and can be spatially transmitted by the antennas of a plurality of transmitters.
도 1은 신호를 생성하는 MIMO 채널을 구비한 전송 장치의 구조도이다.1 is a structural diagram of a transmission apparatus having a MIMO channel for generating a signal.
도 1은 MIMO 채널을 구비한 시스템 내에서의 신호 생성의 설계를 나타낼 수 있다.1 illustrates a design of signal generation in a system with a MIMO channel.
전송 장치(100)는 채널 코더(101), 인터리버(103), 변조기(105), 디-멀티플렉서(107) 및 복수의 전송기들을 포함할 수 있다. N 개의 전송기들로서, 제1 전송기(109a) 및 제2 전송기(109b)가 도시되었다. N은 전송기들의 개수일 수 있고, 2 이상의 정수일 수 있다.The
입력 데이터는 비트들일 수 있다. 말하자면, 입력 데이터는 입력 정보 비트들일 수 있다.The input data may be bits. That is, the input data may be input information bits.
채널 코더(101)는 입력 정보 비트들을 변환함으로써 인코드된 비트들을 생성할 수 있다.The
인터리버(103)는 인코드된 비트들을 인터리빙함으로써 인터리브된 인코드된 비트들을 생성할 수 있다.The
변조기(105)는 인터리브된 인코드된 비트들을 변조함으로써 변조된 데이터를 생성할 수 있다. 변조된 데이터는 인터리브된 인코드된 비트들이 변조된 결과일 수 있다. 변조기(105)는 맵퍼(mapper)일 수 있다.The
디-멀티플렉서(107)는 변조된 데이터를 역다중화함으로써 변조된 데이터를 복수의 공간적인 스트림들로 분할할 수 있다.The
복수의 전송기들의 각 전송기는, 복수의 공간적인 스트림들의 각 공간적인 스트림을 아날로그 신호로 변환(transform)할 수 있다. 각 전송기는 아날로그 신호의 반송 주파수를 전환(conversion)할 수 있고, 아날로그 신호를 증폭할 수 있다. 상기의 변환, 전환 및 증폭 후, 복수의 전송기들은 아날로그 신호들을 각각 전송할 수 있다.Each transmitter of the plurality of transmitters may transform each spatial stream of the plurality of spatial streams into an analog signal. Each transmitter can convert the carrier frequency of the analog signal and amplify the analog signal. After the above conversion, conversion and amplification, a plurality of transmitters may each transmit analog signals.
도 1에 대응하는 수신 장치가 하기에서 도 2를 참조하여 상세히 설명된다.
A receiving apparatus corresponding to Fig. 1 will be described below in detail with reference to Fig.
도 2는 MIMO 채널을 구비한 수신 장치의 구조도이다.2 is a structural diagram of a receiving apparatus having a MIMO channel.
도 2는 MIMO 채널을 구비한 수신 장치 내에서의 신호 수신의 설계를 나타낼 수 있다.2 illustrates a design of signal reception in a receiving device with a MIMO channel.
수신 장치(200)는 복수의 수신기들, MIMO 검출기(203), 복조기(205), 디-인터리버(de-interleaver)(207) 및 채널 디코더(209)를 포함할 수 있다. 복수의 수신기들로서, 제1 수신기(201a) 및 제2 수신기(201b)가 도시되었다. 복수의 수신기들은 M개일 수 있다. M은 2 이상의 정수일 수 있다.The receiving
복수의 수신기들은 전송된 신호들을 각각 수신할 수 있다. 복수의 수신기들의 각 수신기는 전송된 신호들의 각 전송된 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호를 증폭할 수 있고, 수신된 신호를 반송 주파수를 사용함으로써 변환할 수 있고, 수신된 신호를 필터링할 수 있고, 수신된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 상기의 수신, 증폭, 반송 주파수를 사용하는 변환, 필터링 및 디지털 신호로의 변환은 전송된 신호들의 각 전송된 신호에 대해서, 대응하는 수신기에서 순차적으로 수행될 수 있다.A plurality of receivers can receive the transmitted signals, respectively. Each receiver of the plurality of receivers can receive each transmitted signal of the transmitted signals, amplify the received signal, convert the received signal by using the carrier frequency, and filter the received signal And can convert the received signal into a digital signal. The above-described reception, amplification, conversion using the carrier frequency, filtering and conversion to digital signals can be performed sequentially for each transmitted signal of the transmitted signals at the corresponding receiver.
복수의 수신기들로부터 출력된 디지털 신호들은 MIMO 검출기(203)로 전송될 수 있다. MIMO 검출기(203)는 디지털 신호들에 대한 보조 MIMO 검출을 수행함으로써 디지털 신호를 출력할 수 있다. MIMO 검출기(203)는 디지털 신호들에서 다차원의 입력 신호를 검출할 수 있다.The digital signals output from the plurality of receivers may be transmitted to the
복조기(205)는 MIMO 검출기(203)에 의해 처리된 디지털 신호를 복조함으로써 복조된 디지털 신호를 생성할 수 있다.The
디-인터리버(207)는 복조된 디지털 신호를 디-인터리브함으로써 디-인터리브된 디지털 신호를 생성할 수 있다.The de-interleaver 207 can de-interleave the demodulated digital signal to generate a de-interleaved digital signal.
채널 디코더(209)는 디-인터리브된 디지털 신호를 디코딩함으로써 출력 데이터를 생성할 수 있다.The
출력 데이터는 도 1을 참조하여 전술된 입력 데이터 및 입력 정보 비트들에 대응할 수 있다. 디-인터리브된 디지털 신호는 도 1을 참조하여 전술된 인코드된 비트들에 대응할 수 있다. 복조된 디지털 신호는 도 1을 참조하여 전술된 인터리브된 인코드된 비트들에 대응할 수 있다. MIMO 검출기(203)로부터 출력된 디지털 신호는 도 1을 참조하여 전술된 변조된 데이터에 대응할 수 있다. 복수의 수신기들로부터 출력된 디지털 신호들은 도 1을 참조하여 전술된 복수의 공간적인 스트림들에 대응할 수 있다. 복수의 수신기들에 의해 수신된 신호들은 도 1을 참조하여 전술된 복수의 전송기들로부터 전송된 아날로그 신호들에 대응할 수 있다.
The output data may correspond to the input data and input information bits described above with reference to FIG. The de-interleaved digital signal may correspond to the encoded bits described above with reference to FIG. The demodulated digital signal may correspond to the interleaved encoded bits described above with reference to FIG. The digital signal output from the
도 3은 반복적인 검출 및 디코딩을 수행하는 수신 장치의 구조도이다.3 is a structural diagram of a receiving apparatus for performing repetitive detection and decoding.
도 3은 MIMO 채널을 구비한 시스템 내에서의 반복적인 검출 및 디코딩을 수행하는 수신 장치(300)의 블록도이다.3 is a block diagram of a receiving
수신 장치(300)는 도 2를 참조하여 전술된 수신 장치(200)에 대응할 수 있다. 특히, 수신 장치(300) 및 수신 장치(200)에 있어서, 동일 또는 유사한 명칭을 갖는 구성 요소들은 서로 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다.The receiving
수신 장치(300)는 복수의 수신기들, MIMO 검출기(304), 디-인터리버(307), 채널 디코더(309), 인터리버(311) 및 경판정 추정기(hard decisions estimator)(313)를 포함할 수 있다. MIMO 검출기(304)는 디-맵퍼(de-mapper)(303) 및 복조기(305)를 포함할 수 있다. 복수의 수신기들로서, 제1 수신기(301a) 및 제2 수신기(301b)가 도시되었다. 복수의 수신기들은 M개일 수 있다. M은 2 이상의 정수일 수 있다.The receiving
복수의 수신기들은 전송된 신호들을 각각 수신할 수 있다. 복수의 수신기들의 각 수신기는 전송된 신호들의 각 전송된 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호를 증폭할 수 있고, 수신된 신호를 반송 주파수를 사용함으로써 변환할 수 있고, 수신된 신호를 필터링할 수 있고, 수신된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 상기의 수신, 증폭, 반송 주파수를 사용하는 변환, 필터링 및 디지털 신호로의 변환은 전송된 신호들의 각 전송된 신호에 대해서, 대응하는 수신기에서 순차적으로 수행될 수 있다.A plurality of receivers can receive the transmitted signals, respectively. Each receiver of the plurality of receivers can receive each transmitted signal of the transmitted signals, amplify the received signal, convert the received signal by using the carrier frequency, and filter the received signal And can convert the received signal into a digital signal. The above-described reception, amplification, conversion using the carrier frequency, filtering and conversion to digital signals can be performed sequentially for each transmitted signal of the transmitted signals at the corresponding receiver.
복수의 수신기들로부터 출력된 디지털 신호들은 디-맵퍼(303)의 MIMO 검출기(304)로 전송될 수 있다.The digital signals output from the plurality of receivers may be transmitted to the
MIMO 검출기(304)는 디지털 신호들로부터 다차원의 입력 신호를 검출할 수 있다.The
복조기(305)는 검출된 다차원의 입력 신호를 복조함으로써 인코드된 비트들을 생성할 수 있다. 복조기(305)는 인코드된 비트들 확률(encoded bits probability)의 제1 추정을 수행할 수 있다. 복조기(305)는 로그 우도율(Logarithm Likelihood Ratio; LLR) 또는 사후 확률들의 로그비(Logarithm Ratio of Posterior Probabilities)를 사용함으로써 제1 추정을 수행할 수 있다.The
MIMO 검출기(304) 및 복조기(305)는 합동의 모듈인 디-맵퍼(303) 내에서 결합될 수 있다.
복수의 수신기들로부터 출력된 디지털 신호들은 디-맵퍼(303)의 입력 데이터일 수 있다. 디-맵퍼(303)는 입력 데이터와 함께, 인코드된 비트들(말하자면, 인코드된 비트들을 포함하는 QAM 심볼들)에 대한 사전 정보(prior information)를 수신할 수 있다. 사전 정보는 인터리버(311)로부터 출력될 수 있다. 인코드된 비트들에 대한 사전 정보는 인코드된 비트들에 대한 사전 확률을 포함할 수 있다. 확률 추정 후의 인코드된 비트들(말하자면, 사후 확률들의 로그비)은 연성(soft) 비트들일 수 있다.The digital signals output from the plurality of receivers may be the input data of the de-mapper 303. The de-mapper 303 may receive prior information about the encoded bits (i.e., the QAM symbols including the encoded bits), along with the input data. The dictionary information may be output from the
연성 비트들은 디-인터리버(307)로 입력될 수 있다. 디-인터리버는 연성 비트들을 디-인터리브할 수 있고, 디-인터리브된 연성 비트들을 출력할 수 있다. 디-인터리브된 연성 비트들은 채널 디코더(309)로 입력될 수 있다.The soft bits may be input to the de-interleaver 307. The de-interleaver can de-interleave the soft bits and output the de-interleaved soft bits. The de-interleaved soft bits may be input to the
채널 디코더(309)는 정보 비트들의 사후 확률의 추정(말하자면, 사후 확률들의 로그비)을 수행할 수 있다. 상기의 정보 비트들은, 사용된 코드의 파라미터들에 기반하여, 채널 디코더(309)의 제1 출력(말하자면, 주 출력) 상에 형성될 수 있다. 또한, 채널 디코더(309)는 채널 디코더(309)의 제2 출력 상의 인코드된 비트들의 확률들의 값을 향상시킬 수 있다. 말하자면, 채널 디코더(309)는 인코드된 비트들의 개선된 연성 추정을 형성할 수 있다.The
채널 디코더(309)의 제1 출력은 정보 비트들의 연성 추정을 포함할 수 있다. 경판정 추정기(313)는 정보 비트들의 연성 추정을 경성 추정들로 변환할 수 있다. 경성 추정들로의 변환에 의해 출력 데이터가 생성될 수 있다.The first output of the
경판정 추정기(313)의 출력은 MIMO 채널을 구비한 통신 장치의 공통(common) 출력일 수 있다.The output of the
채널 디코더(309)의 제2 출력은 개선된 인코드된 비트들의 연성 추정들을 포함할 수 있다.The second output of the
채널 디코더(309)의 입력에서 인코드된 비트들의 연성 추정들의 형태로서 존재하는 정보로부터 개선된 인코드된 비트들의 연성 추정들이 제거된 후에, 인터리버(311)는 개선된 인코드된 비트들의 연성 추정들을 인터리빙할 수 있다. 인터리브된 개선된 인코드된 비트들의 연성 추정은 다음의 반복에 대한 사전 정보로서 디-맵퍼(304)의 보조 입력으로 출력될 수 있다.After the soft estimates of the improved encoded bits are removed from the information present in the form of soft estimates of the encoded bits at the input of the
실시예에서, MIMO 검출기(304) 및 복조기(305)는 밀접하게 통합될 수 있다. MIMO 검출기(304) 및 복조기(305)는 하나의 합동의 모듈인 디-맵퍼(303) 내에서 결합될 수 있다.In an embodiment,
예컨대, 구면 검출법(spherical detection method)이 사용될 때, 사전 정보는 사후 정보의 계산(computation)에 참여하는 심볼-후보(symbols-candidate)들의 개수를 감소시키기 위해, MIMO 검출기(304)로 입력될 수 있다.For example, when a spherical detection method is used, the advance information may be input to the
예컨대, ML 검출기 등 다른 방법이 사용될 때, 사전 정보는 복조기(305)로 입력될 수 있다.For example, when another method such as an ML detector is used, the prior information may be input to the
다음의 반복에서, MIMO 검출기(304) 및 복조기(305)는 인코드된 비트들의 사후 확률의 새로운 추정(말하자면, 사후 확률들의 로그비)을 생성할 수 있다. 새로운 추정으로부터 사전 정보(말하자면, 사전 확률들의 로그비)가 제거된 후, 디-인터리버(307)는 사전 정보가 제거된 새로운 추정을 디-인터리빙할 수 있다. 채널 디코더(309)는 디-인터리브된 새로운 추정을 디코딩할 수 있다. 새로운 추정은 한번 더 디-인터리브될 수 있고, 디코드될 수 있다. MIMO 검출기(304)에 의한 검출 내지 채널 디코더(309)의 디코딩의 반복되는 절차를 되풀이(repeat)하는 것은 인코드된 비트들의 추정들의 신뢰도의 개선을 유도할 수 있다. 신뢰도의 개선을 통해, 정보 비트들의 경성 추정들의 최종 시퀀스는 전송된 시퀀스에 더 높은 확률로 매치될 수 있다. 여기서, 최종 시퀀스는 수신 장치(300)의 출력 데이터에 대응할 수 있다. 수신 장치(300)의 출력 데이터는 전송 장치(100)의 입력 데이터에 대응할 수 있다.In the next iteration, the
MIMO를 구비한 전송 장치 및 수신 장치의 반복되는 검출 및 디코딩을 구현하기 위해, 하나 이상의 방법들이 사용될 수 있다. 반복적인 검출 및 디코딩을 한 다양한 방법들이 실시예들의 프로토타입으로서 선택될 수 있다.One or more methods may be used to implement repeated detection and decoding of a transmitting device and a receiving device with MIMO. Various methods of iterative detection and decoding can be selected as prototypes of embodiments.
신호의 수신 및 프로세싱의 설계는 도 3의 설계에 대응할 수 있다.The design of signal reception and processing may correspond to the design of FIG.
따라서 MIMO 검출기(304)에 의한 처리의 이후에, 수학식 4의 ML 알고리즘에 따라 사후 확률의 추정이 수행될 수 있다. Therefore, after the processing by the
는 LLR 값일 수 있다. n은 1 이상 N 이하의 값일 수 있다. k는 1 이상 K 이하의 값일 수 있다. K는 성상도(constellation) 에 의해 정의된 QAM 심볼 내의 비트들의 개수일 수 있다. 성상도에 대한 합 계산(summing)은 심볼들의 모든 가능한 조합들을 통해 수행될 수 있다. 성상도는 +1 또는 -1에 동등한 비트를 포함할 수 있다. +1 및 -1은 초기 비트 값들인 0 및 1 에 대응할 수 있다. 수학식 4 내의 두 번째 피가수(summand)는 사전 확률들의 로그비를 정의할 수 있다. 각 수신 안테나에 대한 는 유클리드 거리(Euclidian distance) 값일 수 있다. May be an LLR value. n may be a value of 1 or more and N or less. k may be a value of 1 or more and K or less. K is a constellation, Lt; RTI ID = 0.0 > QAM < / RTI > Summing for the constellation may be performed through all possible combinations of symbols. The constellation may include bits equal to +1 or -1. +1 and -1 may correspond to initial bit values of 0 and 1, respectively. The second summand in equation (4) can define the log ratio of prior probabilities. For each receive antenna May be an Euclidean distance value.
는 하기의 수학식 5에 의해 정의될 수 있다. m은 수신 안테나의 개수로서 1 이상 N 이하의 값일 수 있다. 은 제 m번째 수신 안테나에 대한 유클리드 거리 값일 수 있다 Can be defined by the following equation (5). m may be a value of 1 or more and N or less as the number of receiving antennas. May be the Euclidean distance value for the m < th > receive antenna
의 계산에 관여하는(engaged in) 가능한 심볼들의 개수는, 개의 전송 안테나들의 개수와 관련하여 기하 급수적으로 증가할 수 있다. 이러한 증가는 전술된 접근법의 실행을 불가능하게 할 수 있다. The number of possible symbols that are engaged in the calculation of < RTI ID = 0.0 > Lt; RTI ID = 0.0 > number of transmit antennas. ≪ / RTI > This increase may make it impossible to implement the approach described above.
MIMO 검출은 간섭 저감의 프로시듀어(procedure)를 사용할 수 있다. 종래의 간섭 저감을 사용하는 MIMO 검출의 간략화된 프로시듀어가 사용될 수 있다. (M-N+1)*N의 크기의 행렬 에 의해 남겨진 벡터 Y를 곱하는 것이 제안될 수 있다. 남겨진 벡터 Y를 곱하는 것은 하나를 제외한 모든 전송된 심볼들(말하자면, 모든 전송 안테나들로부터의 심볼들)을 0으로 만들 수 있다.MIMO detection can use a procedure of interference mitigation. A simplified procedure of MIMO detection using conventional interference cancellation can be used. ( M - N + 1) * N matrix of size It may be proposed to multiply the left Y by the vector Y. Multiplying the remaining vector Y can make all transmitted symbols (i.e., the symbols from all transmit antennas) to be zero except for one.
LLR 계산에 대한 결과로서, (M-N+1)*K개의 유클리드 거리들을 계산하는 것만이 요구될 수 있다. M의 값 및 N의 값이 동일한 경우(말하자면, 전송 안테나들의 개수 및 수신 안테나들의 개수가 동일한 경우), 제안된 접근법은 ZF법과 매치할 수 있다. 또한, ZF법은 ML 검출기를 사용하는 접근법에 비해 상당한 성능 저하를 나타낼 수 있으며, MMSE 입력 신호의 선형 필터링(filtration)의 또 다른 다소 간단한 방법을 심각하게(seriously) 잃을 수 있다.As a result of the LLR calculation, it may only be required to calculate ( M - N + 1) * K Euclidian distances. If the value of M and the value of N are equal (say, the number of transmit antennas and the number of receive antennas are equal), the proposed approach can match the ZF method. In addition, the ZF method can exhibit significant performance degradation compared to the approach using an ML detector and can seriously lose another somewhat simpler way of linear filtering of MMSE input signals.
후술될 실시예들은 MIMO 채널을 구비한 통신 장치들 내에서 신호를 반복적으로 검출하고, 디코딩할 수 있다.The embodiments described below can repeatedly detect and decode signals within communication devices with a MIMO channel.
MIMO 채널을 구비한 통신 장치는 개선된 수신 특성을 가질 수 있다. MIMO 채널을 구비한 통신 장치는 실시예들은 디코드된 정보 비트들에 대해 더 낮은 비트 오류율 값들을 제공할 수 있다. MIMO 채널을 구비한 통신 장치의 복잡성은 개별적으로(separately) 사용되는 MMSE의 MIMO 검출의 복잡성 및 채널 디코딩의 복잡성의 단순한 합에 더 가까운 복잡성을 가질 수 있다. MIMO 채널을 구비한 통신 장치의 복잡성은, 반복적인 처리 내에서 사용되는, 피드백이 없는 복잡성일 수 있다,A communication device with a MIMO channel may have improved reception characteristics. A communication device with a MIMO channel may provide lower bit error rate values for the decoded information bits in embodiments. The complexity of a communication device with a MIMO channel may have a complexity that is closer to the mere sum of the complexity of channel decoding and the complexity of MIMO detection of the MMSE used separately. The complexity of a communication device with a MIMO channel may be complex without feedback, used in repetitive processing,
하기에서, 상술된 기술적인 결과를 달성할 수 있는 MIMO 채널을 구비한 통신 장치에 대하여 상세히 설명된다.
In the following, a communication apparatus having a MIMO channel capable of achieving the above-described technical result will be described in detail.
도 4는 일 실시예에 따른 MIMO 채널을 구비한 통신 장치의 신호의 반복적인 검출 및 디코딩 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method of repeatedly detecting and decoding a signal of a communication apparatus having a MIMO channel according to an embodiment.
단계(410)에서, 복수의 수신 안테나들은 신호들을 각각 수신할 수 있다. 수신된 신호들은 각각 전송된 QAM 심볼들에 의해 변조된 신호일 수 있다.In
단계(420)에서, 복수의 수신 안테나들은 수신된 신호들의 다운-컨버전(down-conversion)을 각각 수행할 수 있다. 수행된 다운-컨버전은 0(zero) 반송 주파수(carrier frequency)로의 다운-컨버전일 수 있다. 복수의 수신 안테나들은 다운-컨버전의 수행을 통해 다운-컨버전된 신호들을 생성할 수 있다.In
단계(430)에서, MMSE 검출기는 다운-컨버전된 신호들의 샘플들을 형성(form)할 수 있다. MMSE 검출기는, 양자화 및 디지털화를 통해, 수신된 다운-컨버전된 신호들의 샘플들을 구성할 수 있다.In
다운-컨버전된 신호들의 샘플들은 MIMO 채널을 통과(pass through)하는 신호들로 간주될 수 있다.Samples of down-converted signals may be considered as signals that pass through the MIMO channel.
다운-컨버전된 신호들의 샘플들은 하기의 수학식 6에 기반하여 정의될 수 있다. The samples of the down-converted signals may be defined based on Equation (6) below.
Y는 MIMO 채널을 통과한 신호의 M 차원의 벡터일 수 있다. X는 MIMO 채널으로 입력된 신호의 N 차원의 벡터일 수 있다. 는 잡음 샘플들의 M 차원의 벡터이고, H는 MIMO 채널 행렬일 수 있다. H의 크기는 M*N일 수 있다. 샘플링 주파수는 QAM 심볼들의 되풀이(repetition) 주파수와 같다고 가정될 수 있다. 따라서 MIMO 채널으로 입력된 신호의 벡터는 전송된 QAM 심볼들의 벡터일 수 있다. Y may be an M-dimensional vector of the signal that has passed through the MIMO channel. X may be an N-dimensional vector of the signal input to the MIMO channel. Is an M-dimensional vector of noise samples, and H may be a MIMO channel matrix. The size of H may be M * N. The sampling frequency can be assumed to be equal to the repetition frequency of the QAM symbols. Thus, the vector of the signal input to the MIMO channel may be a vector of transmitted QAM symbols.
단계(435)에서, MMSE 검출기는 MIMO 채널을 통과한 수신된 신호들을 사용함으로써 MIMO 채널 행렬 H, 잡음 분산 및 평균 신호 전력 를 추정할 수 있다.At
단계(440)에서, MMSE 검출기는 MIMO 채널을 통과한 수신된 신호들에 기반하여 QAM 심볼들을 추정할 수 있다. QAM 심볼들을 추정은 QAM 심볼들을 검출하는 것일 수 있다. QAM 심볼들을 추정하는 방법에 대해서는 후술될 도 5를 참조하여 더 자세하게 설명된다. In
단계(445)에서, QAM 복조기는 MMSE 검출기로부터 검출된 QAM 심볼들 복조할 수 있다.At
QAM 복조기는 QAM 심볼들의 인코드된 비트들의 제1 사후 확률을 추정할 수 있다. QAM 복조기는 입력된 및 에 기반하여 제1 사후 확률 를 추정할 수 있다. 및 는 각각 후술될 제3 기대치 및 제3 분산일 수 있다. 제3 기대치 및 제3 분산에 대해서는 후술될 수학식 13 및 도 5를 참조하여 더 자세하게 설명된다. 제1 사후 확률 는 하기의 수학식 7에 의해 계산될 수 있다.The QAM demodulator may estimate the first posterior probability of the encoded bits of the QAM symbols. The QAM demodulator And Based on the first posterior probability Can be estimated. And May be a third expected value and a third variance, respectively, which will be described later. The third expectation value and the third variance will be described in more detail with reference to Equation (13) and FIG. 5 to be described later. First posterior probability Can be calculated by the following equation (7).
는 n 번째 QAM 심볼의, k 번째 인코드된 비트의 사후 확률일 수 있다. 는 개의 조건(condition)들을 갖는 테이블 함수일 수 있고, 인코드된 비트들 ()의 조합에 의존할 수 있다. 는 전송된 QAM 심볼의 성상도를 나타낼 수 있다. 는, 이전의 반복 사이클에서 획득된, 제n 번째 QAM 심볼 내의 제k 번째 인코드된 비트의 사전 확률일 수 있다. K는 하나의 QAM 심볼 내의 인코드된 비트들의 개수일 수 있다. May be the posterior probability of the kth encoded bit of the nth QAM symbol. The Lt; / RTI > may be a table function with a number of conditions, ( ). ≪ / RTI > May represent the constellation of the transmitted QAM symbol. May be the prior probability of the kth encoded bit in the nth QAM symbol obtained in the previous iteration cycle. K may be the number of encoded bits in a QAM symbol.
단계(450)에서, QAM 복조기는 수신된 QAM 심볼들의 사전 확률을 획득할 수 있다. QAM 복조기는 제1 사전 확률 을 획득할 수 있다.At
제1 사전 확률 은 이전의 반복 사이클에서 획득된 사전 확률로서 후술될 제2 모듈로부터 입력될 수 있다. 최초의 반복 사이클이 수행되는 경우, 제1 사전 확률 은 하기의 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.The first prior probability May be input from the second module to be described later as the prior probability obtained in the previous iteration cycle. When the first iteration cycle is performed, the first prior probability Can be defined as Equation (8) below.
제1 사전 확률 은 제n 번째 QAM 심볼 내의 제k 번째 인코드된 비트가 1일 경우의 확률에 제n 번째 QAM 심볼 내의 제k 번째 인코드된 비트가 -1일 경우의 확률을 나눈 값에 자연로그를 취한 값일 수 있다. n은 1 이상 N 이하의 정수일 수 있고, k는 1 이상 K 이하의 정수일 수 있다. N은 QAM 심볼의 개수일 수 있고, K는 QAM 심볼 내의 비트들의 개수일 수 있다.The first prior probability Is a value obtained by dividing the probability when the k-th encoded bit in the n-th QAM symbol is 1 and the probability obtained when the k-th encoded bit in the n-th QAM symbol is -1, . n may be an integer of 1 or more and N or less, and k may be an integer of 1 or more and K or less. N may be the number of QAM symbols, and K may be the number of bits in the QAM symbol.
제1 사전 확률 은 인코드된 비트들의 사전 확률의 로그비일 수 있다.The first prior probability May be the logarithmic ratio of the prior probability of the encoded bits.
단계(455)에서, 제1 모듈은 인코드된 비트들의 제1 사후 확률 로부터 제1 사전 확률 을 제거함으로써 인코드된 비트들의 연성 추정 을 획득할 수 있다. 말하자면, 제1 모듈은 제1 사후 확률 로부터 각 인코드된 비트에 대한 사전 정보 를 제거함으로써 인코드된 비트들의 연성 추정 를 계산할 수 있다. 연성 추정 은 하기의 수학식 9와 같이 정의될 수 있다. 제1 모듈은 외부의 정보를 구별할 수 있다. 말하자면, 제1 사후 확률로부터 제1 사전 확률이 제거됨으로써 외부의 정보가 획득될 수 있다. 획득된 연성 추정은 외부의 정보로서 외부의 확률일 수 있다.At
는 사후 확률들의 연성 추정일 수 있다. 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률 는 채널 코드 파라미터들에 따른 인코드된 비트들(또는, 정보 비트들)의 디코딩이 수행됨에 기반하여 획득될 수 있다. 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률 가 획득되는 방법은 하기에서 더 자세하게 설명된다. May be a ductility estimate of posterior probabilities. The first prior probability < RTI ID = 0.0 > May be obtained based on the decoding of the encoded bits (or information bits) according to the channel code parameters. The first prior probability < RTI ID = 0.0 > Lt; / RTI > is described in more detail below.
단계(460)에서, 채널 디코더는 인코드된 비트들의 연성 추정 에 기반하여 인코드된 비트들을 디코딩하고 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률 을 획득할 수 있다. 개선된 사후 확률은 사후 확률의 추정에 의해 획득될 수 있다. 개선된 사후 확률 은 개선된 사후 확률들의 로그비일 수 있다. 개선된 사후 확률 은 연성 추정 의 개선된 연성 추정일 수 있다. 채널 디코더의 출력은 인코드된 비트에 대한 개선된 사후 확률을 포함할 수 있다. 채널 디코더는 인코드된 비트들에 대한 사후 확률의 추정을 사용하여 정보 비트들을 디코딩할 수 있다. 인코드된 비트들은 QAM 복조기로부터 전송될 수 있다. 채널 디코더는 채널 코드의 파라미터들에 따라 정보 비트들에 대한 사후 확률의 추정을 수행할 수 있다. 정보 비트들에 대한 사후 확률의 추정은 인코드된 비트들이 채널 디코더에 의해 디코드됨으로써 수행될 수 있다. 정보 비트들에 대한 개선된 사후 확률은 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률일 수 있다. 또한, 채널 디코더는 정확도가 개선된 인코드된 비트들의 사후 확률의 추정을 획득할 수 있다. 채널 디코더는 연성 비트들을 출력할 수 있다. 개선된 사후 확률 은 출력된 연성 비트들의 연성 추청일 수 있다.At
개선된 사후 확률 은 개선된 사후 확률의 로그비일 수 있다. 디-인터리버는 인코드된 비트들이 채널 디코더로 입력되기 전에 인코드된 비트들을 디-인터리브할 수 있다. 인터리버는 채널 디코더로부터 출력된 연성 비트들을 인터리빙할 수 있다. 인터리빙된 연성 비트들은 제2 모듈 및 재-변조기로 입력될 수 있다.Improved posterior probability May be the log ratio of the improved posterior probability. The de-interleaver may de-interleave the encoded bits before the encoded bits are input to the channel decoder. The interleaver may interleave the soft bits output from the channel decoder. The interleaved soft bits may be input to a second module and a re-modulator.
단계(465)에서, 제2 모듈은 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률 에 기반하여 제2 사전 확률 을 획득할 수 있다. 제2 모듈은 외부의 정보를 구별할 수 있다. 말하자면, 개선된 사후 확률로부터 연성 추정 이 제거됨으로써 외부의 정보가 획득될 수 있다. 제2 사전 확률은 외부의 정보로서 외부의 확률일 수 있다. 제2 모듈에 의해 획득된 제2 사전 확률 는 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률일 수 있다.In
는 하기의 수학식 10과 같이 정의될 수 있다. Can be defined as shown in Equation (10) below.
제2 모듈은 개선된 사후 확률 에 기반하여 제2 사전 확률 을 획득할 수 있다. 제2 사전 확률 은 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률일 수 있다. 제2 모듈은 개선된 사후 확률 로부터 연성 추정 을 제거함으로써 제2 사전 확률 을 획득할 수 있다.The second module has an improved posterior probability The second prior probability < RTI ID = 0.0 > Can be obtained. The second prior probability May be the first prior probability in the next iteration cycle. The second module has an improved posterior probability Ductility estimation from The second prior probability Can be obtained.
제2 모듈은 제2 사전 확률 에 기반하여 다음 반복 사이클에서의 사후 확률의 추정을 정의할 수 있다. 제2 사전 확률 은 다음 반복 사이클에서 QAM 복조기 및 제1 모듈로 입력될 수 있다. 제1 모듈은 개선된 사후 확률이 추정된 횟수가 한 번 이상인 경우, 입력된 제2 사전 확률을 제1 사전 확률로 사용하여 다음의 반복 사이클에서 개선된 사후 확률을 획득할 수 있다.The second module has a second prior probability , It is possible to define the estimation of the posterior probability in the next iteration cycle. The second prior probability May be input to the QAM demodulator and the first module in the next iteration cycle. The first module may use the inputted second pre-probability as the first pre-probability to obtain an improved post-probability in the next iterative cycle if the estimated number of times the improved post-probability is more than once is obtained.
단계(470)에서, 재-변조기(remodulator)는, 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률에 기반하여, 제1 기대치 및 제1 분산 을 획득할 수 있다. 제1 기대치 은 QAM 성상도의 값들의 가중치가 부여된 합(weighted sum)이 획득됨으로써, 획득될 수 있다. 제1 기대치 는 재-변조기로 입력된 QAM 심볼의 심볼 벡터의 기대치일 수 있다. 인코드된 비트들의 사후 확률의 개선된 추정들은 채널 디코더로부터 출력될 수 있다.At
제1 기대치 는 하기의 수학식 11과 같이 정의될 수 있다. First expectation Can be defined as Equation (11) below.
는 가중치들을 나타낼 수 있다. 는 하기의 수학식 12와 같이 정의될 수 있다. 는 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률에 의해 정의될 수 있다. Can represent weights. Can be defined as: < EMI ID = 12.0 > May be defined by an improved posterior probability of the encoded bits.
제1 분산 은 하기의 수학식 13과 같이 정의될 수 있다. First dispersion Can be defined as Equation (13) below.
실시예의 통신 장치의 제3 모듈은 사전 정보를 MMSE 검출기의 보조 입력으로 출력할 수 있다. 제3 모듈로부터 출력되는 사전 정보는, 다음의 반복 사이클 상에서 사용될 인코드된 비트 및 정보 비트들의 사후 확률들에 대한 새로운 추정을 형성하기 위해 요구되는 정보일 수 있다. 제3 모듈로부터 출력되는 사전 정보는 후술될 제2 기대치 및 제2 분산 을 포함할 수 있다.The third module of the communication device of the embodiment may output the prior information to the auxiliary input of the MMSE detector. The prio information output from the third module may be the information required to form a new estimate of the posterior probabilities of encoded bits and information bits to be used on the next iteration cycle. The dictionary information output from the third module is the second expected value And the second dispersion . ≪ / RTI >
단계(475)에서, 제3 모듈은 제1 분산 을 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산 과 비교할 수 있다. 제3 모듈은 상기 비교에 기반하여, 사전 정보를 교정할 수 있다. 사전 정보는 MMSE 검출기로 입력될 수 있다. 사전 정보는 후술될 제2 기대치 및 제2 분산 일 수 있다.In a
이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산 은 제3 분산일 수 있다. 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 기대치 는 제3 기대치일 수 있다.After the estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle, May be a third variance. After the estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle, May be the third expected value.
제3 모듈은 제1 분산 및 제3 분산 간의 비교에 의해 제1 분산 이 제3 분산 미만이면, 수학식 14의 교정을 수행함으로써 제2 기대치 및 제2 분산 을 획득할 수 있다.The third module is a first distributed And the third dispersion, This third dispersion , The second expectation value < RTI ID = 0.0 > And the second dispersion Can be obtained.
말하자면, 제3 모듈은 제1 기대치 , 제1 분산 , 제3 기대치 및 제3 분산 에 기반하여, 제2 기대치 를 획득할 수 있다. 또한, 제3 모듈은 제1 분산 및 제3 분산 에 기반하여 제2 분산 을 획득할 수 있다.That is to say, the third module, , First dispersion , The third expected value And third dispersion The second expectation value < RTI ID = 0.0 > Can be obtained. In addition, the third module may include a first distributed And third dispersion Lt; RTI ID = 0.0 > Can be obtained.
제3 모듈은 제1 분산 이 제3 분산 이상이면 수학식 15의 교정을 수행함으로써 제2 기대치 및 제2 분산 을 획득할 수 있다. The third module is a first distributed This third dispersion (15), the second expectation value < RTI ID = 0.0 > And the second dispersion Can be obtained.
및 는 각각 이전의 반복 사이클에서 획득된 제2 기대치 및 제2 분산일 수 있다. 말하자면, 제3 모듈은 이전의 반복 사이클에서 획득된 제2 기대치 및 제2 분산 을 각각 이번 반복 사이클에서의 제2 기대치 및 제2 분산 으로서 획득할 수 있다. And May each be the second expected value and the second variance obtained in the previous iteration cycle. That is to say, the third module compares the second expected value obtained in the previous iteration cycle And the second dispersion Lt; RTI ID = 0.0 > And the second dispersion As shown in FIG.
단계(480)에서, 제3 모듈은 제1 분산 및 이전의 반복 사이클에서 획득된 QAM 심볼들의 검출 후의 분산 간의 비교에 기반하여 MMSE 검출기에 대한 새로운 입력 파라미터들을 생성하는 할 수 있다. 제3 모듈은 제1 분산 및 이전의 반복 사이클에서 획득된 QAM 심볼들의 검출 후의 분산 간의 비교에 기반하여 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼들의 추정을 위한 새로운 입력 파라미터들을 생성할 수 있다. 제3 모듈에 의해 생성되는 새로운 입력 파라미터들은 제2 기대치 및 제2 분산 을 포함할 수 있다.In
새로운 입력 파라미터들은 새로운 기대치들 및 새로운 사전 대각 상관 행렬 을 포함할 수 있다. 새로운 기대치들 은 제2 기대치 에 기반하여 생성될 수 있다. 새로운 사전 대각 상관 행렬 은 제2 분산 에 기반하여 생성될 수 있다. 모든 n에 대한 제2 기대치 및 제2 분산 은 각각 및 을 구성하는 벡터일 수 있다. n은 1 이상 N 이하의 정수일 수 있다. 말하자면, 는 모든 n에 대한 사전 기대치들 이 벡터로서 결합된 것일 수 있다. 는 모든 n에 대한 사전 분산들 이 벡터로서 결합된 것일 수 있다.The new input parameters are the new expectations And a new pre-diagonal correlation matrix . ≪ / RTI > New expectations Lt; RTI ID = 0.0 > Lt; / RTI > A new pre-diagonal correlation matrix The second dispersion Lt; / RTI > The second expectation for all n And the second dispersion Respectively And May be used. n may be an integer of 1 or more and N or less. as it were, Lt; RTI ID = 0.0 > n < / RTI & May be combined as a vector. Lt; RTI ID = 0.0 > n < / RTI & May be combined as a vector.
제2 기대치 및 제2 분산 은 사전 정보로서, 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼들의 추정에 사용될 수 있다. MMSE 검출기는 사전 정보로서의 제2 기대치 및 제2 분산 에 기반하여 제3 기대치 및 제3 분산 을 획득함으로써 QAM 심볼을 추정할 수 있다. QAM 심볼들을 추정하는 방법에 대해서는 후술될 도 5를 참조하여 더 자세하게 설명된다.Second expectation And the second dispersion As prior information, can be used to estimate QAM symbols in the next iteration cycle. The MMSE detector detects the second expected value < RTI ID = 0.0 > And the second dispersion Lt; RTI ID = 0.0 > And third dispersion The QAM symbol can be estimated. The method of estimating QAM symbols will be described in more detail with reference to FIG. 5 to be described later.
단계(485)에서, 경판정 추정기는 채널 디코더로부터 획득된 개선된 사후 확률에 기반하여 정보 비트들의 경성 추정들의 시퀀스를 형성할 수 있다. 형성된 최종적인 시퀀스는 출력 데이터일 수 있다. 단계(480)는 모든 반복 사이클들이 완료된 후 수행될 수 있고, 경판정 추정기에 의해 형성되는 경성 추정들의 시퀀스는 정보 비트들의 경성 추정들의 최종적인 시퀀스일 수 있다. 최종적인 시퀀스의 형성을 통해, 경판정 추정기는 원본 데이터를 복원할 수 있다. 정보 비트의 사후 확률의 추정은 채널 디코더의 주 출력 상에 존재할 수 있다.In
전술된 실시예의 신호의 반복적인 검출 및 디코딩의 방법은 MIMO 채널을 구비한 통신 장치에서 사용될 수 있다.The method of repetitive detection and decoding of the signals of the above-described embodiments can be used in a communication device having a MIMO channel.
도 1 내지 도 3을 참조하여 MIMO 채널을 구비한 송신 장치 및 수신 장치가 설명되었고, 설명된 송신 장치 및 수신 장치에 신호의 반복적인 검출 및 디코딩의 방법이 적용될 수 있다.
A transmitting apparatus and a receiving apparatus having a MIMO channel have been described with reference to Figs. 1 to 3, and a method of repeatedly detecting and decoding a signal in the transmitting apparatus and the receiving apparatus described above can be applied.
도 5는 일 예에 따른 QAM 심볼의 추정의 흐름도이다.5 is a flowchart of QAM symbol estimation according to an example.
도 5를 참조하여 단계(440)의 QAM 심볼들의 추정의 방법이 상세하게 설명된다. MMSE 검출기는 후술될 단계들(510 및 520)을 통해 QAM 심볼을 추정할 수 있다. 단계(440)는 후술될 단계들(510 및 520)를 포함할 수 있다.A method of estimating the QAM symbols of
제1 단계(510)에서, MMSE 검출기는 MMSE 검출기로 수신된 QAM 심볼들의 심볼 벡터에 MMSE 선형 필터를 적용함으로써 상기 심볼 벡터의 MMSE 추정 기대치 및 MMSE 추정 분산을 획득할 수 있다.In a
MMSE 선형 필터는 하기의 수학식 16과 같이 정의될 수 있다.The MMSE linear filter can be defined as Equation (16) below.
은 대각 행렬일 수 있다. 은 신호 전력의 평균 값 에 의해 정규화된 전송된 QAM 심볼들의 사전 분산일 수 있다. May be a diagonal matrix. Is the average value of the signal power Lt; RTI ID = 0.0 > QAM < / RTI >
MMSE 선형 필터에 의해, MMSE 추정 벡터 는 하기의 수학식 17에 의해 정의될 수 있다.By the MMSE linear filter, the MMSE estimation vector Can be defined by the following equation (17).
은 전송된 QAM 심볼들의 N 차원의 벡터일 수 있다. 은 전송된 QAM 심볼들의 사전 기대치(mathematical expectation)들의 N 차원의 벡터일 수 있다. MMSE 추정 벡터 의 각 구성 요소 (n=1,2,..N)에 대해, MMSE 추정 분산 이 획득될 수 있다. 는 QAM 심볼들의 각 심볼 벡터의 MMSE 추정 기대치일 수 있다. 는 MMSE 추정 오류의 분산일 수 있다. 은 상관 행렬(correlation matrix) 의 대응하는 대각의 요소들과 동일할 수 있다. 는 하기의 수학식 18에 의해 정의될 수 있다. May be an N- dimensional vector of transmitted QAM symbols. May be an N- dimensional vector of mathematical expectations of the transmitted QAM symbols. MMSE estimation vector Each component of (n = 1,2, ... N ), the MMSE estimation variance Can be obtained. May be an MMSE estimate estimate of each symbol vector of QAM symbols. May be a variance of the MMSE estimation error. A correlation matrix < RTI ID = 0.0 > May be the same as the corresponding diagonal elements of FIG. Can be defined by the following equation (18).
단계(520)에서, MMSE 검출기는 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 기대치 및 제3 분산 을 획득할 수 있다.In
MMSE 검출기는 1) MMSE 추정 벡터 의 n 번째 구성요소 및 2) 상기의 에 대응하는 사전 기대치(mathematical expectation) 의 선형 변환을 수행할 수 있다. n은 1 이상 N 이하의 정수일 수 있다.The MMSE detector includes 1) an MMSE estimation vector The nth component of And 2) A mathematical expectation corresponding to < RTI ID = 0.0 > Can be performed. n may be an integer of 1 or more and N or less.
MMSE 검출기는 상기 선형 변환에 대한 교정(correction)을 수행함으로써 전송된 QAM 심볼의 새로운 선형 추정 을 생성할 수 있고, 새로운 선형 추정에 대한 오류의 분산 을 생성할 수 있다. 새로운 선형 추정 은 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 기대치일 수 있고, 새로운 선형 추정에 대한 오류의 분산 은 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 분산일 수 있다.The MMSE detector may perform a new linear estimation of the transmitted QAM symbol by performing a correction on the linear transformation And the variance of the error for new linear estimates Can be generated. New Linear Estimation May be the third expected value to be used in the next iteration cycle, and the variance of the error for the new linear estimate May be the third variance to be used in the next iteration cycle.
및 는 하기의 수학식 19에 의해 획득될 수 있다. 및 는 각각 제3 기대치 및 제3 분산일 수 있다. And Can be obtained by the following equation (19). And May be the third expected value and the third variance, respectively.
는 제n 번째로 전송된 QAM 심볼의 기대치의 사전 추정일 수 있다. 는 제n 번째로 전송된 QAM 심볼의 분산의 사전 추정일 수 있다. 및 는 각각 이전의 반복 사이클에서 획득된 도 4를 참조하여 전술된 제2 기대치 및 제2 분산일 수 있다. 말하자면, MMSE 검출기는 이전의 반복 사이클에서의 제2 기대치 , 이전의 반복 사이클에서의 제2 분산 , MMSE 추정 기대치 및 MMSE 추정 분산 에 기반하여 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 기대치 을 획득할 수 있고, 제2 분산 및 MMSE 추정 분산 에 기반하여 상기 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 분산을 획득할 수 있다. May be a prior estimate of the expectation of the nth transmitted QAM symbol. May be a prior estimate of the variance of the nth transmitted QAM symbol. And May be the second expected value and the second variance described above with reference to Figure 4, respectively, obtained in the previous iteration cycle. That is to say, the MMSE detector determines the second expected value < RTI ID = 0.0 > , The second variance in the previous iteration cycle , MMSE Estimated Expected Value And MMSE estimation variance The third expected value to be used in the next iteration cycle , And the second variance And MMSE estimation variance To obtain a third variance to be used in the next iteration cycle.
및 이 획득됨으로써 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼이 추정될 수 있다. 획득된 및 은 다음의 반복 사이클에서 QAM 복조기로 입력될 수 있다. 도 4를 참조하여 전술된 것처럼, QAM 복조기는 입력된 및 에 기반하여 제1 사후 확률 를 추정할 수 있다. MMSE 검출기가 제3 기대치 및 제3 분산 을 최초로 획득하는 경우, 이전의 반복 사이클에서의 제2 기대치 는 0이고, 이전의 반복 사이클에서의 제2 분산 은 단위 분산일 수 있다. 말하자면 최초의 반복 사이클에서, 0의 기대치 및 단위 분산(unit variance)을 갖는 벡터가 수신된 QAM 심볼의 벡터의 사전 추정으로서 이용될 수 있다. And The QAM symbol in the next iteration cycle can be estimated. Obtained And May be input to the QAM demodulator in the next iteration cycle. As described above with reference to FIG. 4, the QAM demodulator receives And Based on the first posterior probability Can be estimated. If the MMSE detector detects the third expected value And third dispersion The second expectation value in the previous iteration cycle < RTI ID = 0.0 > Is 0, and the second variance < RTI ID = 0.0 > May be a unit variance. That is to say, in the first iteration cycle, a vector with an expected value of zero and a unit variance can be used as a prior estimate of the vector of received QAM symbols.
앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
The technical contents described above with reference to Figs. 1 to 4 can be applied as they are, so that a more detailed description will be omitted below.
도 6은 일 실시예에 따른 신호의 반복적인 검출 및 디코딩을 수행하는 통신 장치의 블록도이다.6 is a block diagram of a communication device that performs repetitive detection and decoding of a signal according to one embodiment.
MIMO 채널을 구비한 통신 장치(600)는 MMSE 검출기(601), QAM 복조기(603), 제1 모듈(605), 디-인터리버(607), 채널 디코더(609), 인터리버(611), 제2 모듈(613), 재-변조기(615), 제3 모듈(617) 및 경판정 추정기(619)를 포함할 수 있다.The
MMSE 검출기(601), QAM 복조기(603), 제1 모듈(605), 디-인터리버(607), 채널 디코더(609), 인터리버(611), 제2 모듈(613), 재-변조기(615), 제3 모듈(617) 및 경판정 추정기(619)에 있어서, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 구성들 중 동일한 명칭을 가진 주체에 의해 수행되는 구성은 MIMO 채널을 구비한 통신 장치(600)의 구성요소에도 적용될 수 있다. 예컨대, 도 4를 참조하여 전술된 단계들(410 내지 485)은 통신 장치(600)에 의해 수행될 수 있다.A
MIMO 채널을 구비한 통신 장치(600)는 도시되지 않은 복수의 수신 안테나들을 더 포함할 수 있다.The
복수의 수신 안테나들은 신호들을 각각 수신할 수 있다. 수신된 신호들은 각각 전송된 QAM 심볼들에 의해 변조된 신호일 수 있다. 복수의 수신 안테나들은 수신된 신호들의 다운-컨버전을 각각 수행할 수 있다. 수행된 다운-컨버전은 0 반송 주파수로의 다운-컨버전일 수 있다. 복수의 수신 안테나들은 다운-컨버전의 수행을 통해 다운-컨버전된 신호들을 생성할 수 있다.The plurality of receive antennas may receive the signals, respectively. The received signals may each be a signal modulated by transmitted QAM symbols. The plurality of receive antennas may each perform down-conversion of the received signals. The down-conversion performed may be a down-conversion to a zero carrier frequency. The plurality of receive antennas may generate down-converted signals through performing down-conversion.
복수의 수신 안테나들에 의해 수신, 증폭 및 변환된 신호들은 MMSE 검출기(601)에 입력될 수 있다 또한, MMSE 검출기(601)로 H, 및 가 입력될 수 있다. H는 채널 행렬의 구성 요소들일 수 있다.The signals received, amplified and converted by the plurality of receive antennas may be input to the
도 6에서, 변환된 신호들은 , 및 일 수 있다. 변환된 신호들은 Y일 수 있다. Y는 복수의 안테나들에 의해 수신된 신호들의 벡터일 수 있다.In Figure 6, the converted signals , And Lt; / RTI > The converted signals may be Y. Y may be a vector of signals received by the plurality of antennas.
MMSE 검출기(601)는, 도 5를 참조하여 전술된 단계들(510 및 520)를 통해, 수신된 QAM 심볼들을 추정할 수 있다. QAM 심볼들의 추정을 위해, 수학식 16에 의해 정의된 MMSE 선형 필터가 적용될 수 있다.The
수신된 QAM 심볼의 심볼 벡터와 관련된 사전 정보 또한 MMSE 검출기(601)로 입력될 수 있다. 심볼 벡터와 관련된 사전 정보는, 이전의 반복에서 수신된, 심볼 벡터의 구성요소들의 기대치 및 분산 을 포함할 수 있다. 추정된 심볼 벡터의 기대치는 일 수 있다. 기대치는 의 오류의 분산은 일 수 있다. 및 은 도 4 및 도 5를 참조하여 전술된 제3 기대치 및 제3 분산일 수 있다. 기대치 및 분산 은 제3 모듈(617)로부터 출력된 제2 기대치 및 제2 분산 에 기반하여 생성될 수 있다.Prior information related to the symbol vector of the received QAM symbol may also be input to the
추정된 QAM 심볼의 심볼 벡터의 기대치 및 추정의 오류의 분산 은 QAM 복조기(603)로 입력될 수 있다. 또한, 및 은 제3 모듈(617)로 입력될 수 있다. 제3 모듈(617)은 및 에 기반하여 제2 기대치 및 제2 분산 을 획득할 수 있다. 및 은 전술된 수학식 19에 의해 정의될 수 있다.The expected value of the symbol vector of the estimated QAM symbol And variance of error of estimation Can be input to the
QAM 복조기(603)는 추정된 QAM 심볼들을 복조하고, QAM 심볼들의 인코드된 비트들에 대해 제1 사후 확률을 추정할 수 있다. 제1 사후 확률은 일 수 있다. 는 전술된 수학식 7에 의해 정의될 수 있다.A
또한, QAM 복조기는 수신된 QAM 심볼들의 제1 사전 확률을 획득할 수 있다. 제1 사전 확률 은 이전의 반복 사이클에서 획득된 사전 확률로서 제2 모듈(410)로부터 입력되거나, 전술된 수학식 8에 의해 정의될 수 있다.The QAM demodulator may also obtain a first prior probability of received QAM symbols. The first prior probability May be input from the
제1 모듈(605)은 제1 사후 확률 로부터 인코드된 비트들의 제1 사전 확률 을 제거함으로써 인코드된 비트들의 연성 추정 을 획득할 수 있다. 따라서, MMSE 검출기(601) 내에서 획득된 외부 정보가 생성될 수 있다.The
디-인터리버(607)는 인코드된 비트들이 채널 디코더(609)로 입력되기 전에 인코드된 비트들을 디-인터리브할 수 있다.The de-interleaver 607 may de-interleave the encoded bits before the encoded bits are input to the
채널 디코더(609)는 채널 코드 파라미터들에 따라 전술된 디코딩을 수행할 수 있다. 채널 디코더(609)는 다수의 디코딩 방법들을 사용할 수 있다. 예컨대, 채널 디코더(609)는 비터비(Viterbi) 방법, 최대 사후 확률(Maximum Posterior Probability)법, 터보-디코딩(Turbo-decoding) 및/또는 신뢰 전파(Believe propagation)법 등을 사용할 수 있다. 사후 확률의 추정을 위해 맵(MAP) 및/또는 로그-맵(Log-MAP) 디코더들이 사용될 수 있다. 디코딩 방법은 하나 이상의 인자들에 의해 선택될 수 있다. 예컨대, 1) 사용되는 코드의 유형 및/또는 2) 적용되는 알고리즘들의 효율성이 고려될 수 있다. 효율성은 수용 가능한(acceptable) 구현 복잡성 내에서의 잡음 면역의 정도에 비례할 수 있다.The
전술된 실시예들에서 선택된 디코딩 방법은 필수적이지 않을 수 있다. 전술된 실시예에는 예컨대, 소정의 추정을 더 정확하게 만드는 다양한 디코딩 방법들이 적용될 수 있다. 소정의 추정에는 1) 정보의 확률의 추정 및/또는 2) 인코드된 비트들의 확률의 추정이 포함될 수 있다.The decoding method selected in the above embodiments may not be necessary. In the above-described embodiments, various decoding methods that make a predetermined estimation more accurate, for example, can be applied. Some estimates may include 1) estimation of the probability of information and / or 2) estimation of the probability of encoded bits.
채널 디코더(609)는 정보 비트들의 사후 확률의 추정을 생성할 수 있다. 채널 디코더(609)는 디코딩을 수행한 후, 정보 비트들의 사후 확률에 기반하여 인코드된 비트들의 확률을 추정할 수 있다. 디코딩 후, 인코드된 비트들의 사후 정보의 추정은 재-인코딩이라는 대체적인(alternative) 방식을 통해서도 완료될 수 있다.The
채널 디코더(609)는 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률을 획득할 수 있다. 채널 디코더(609)는 인코드된 비트들의 연성 추정 에 기반하여 인코드된 비트들을 디코딩하고 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률 을 획득할 수 있다. 채널 디코더(609)의 제1 출력은 획득된 개선된 사후 확률 을 포함할 수 있다. 제1 출력은 인코드된 비트들의 개선된 연성 추정일 수 있다. 인터리버(611)는 제1 출력에 포함된 연성 비트들을 인터리빙할 수 있다. 제1 출력의 개선된 사후 확률 은 제2 모듈(613)로 입력될 수 있다. 제2 모듈(613)은 개선된 사후 확률 및 연성 추정 에 기반하여 소정의 정보를 획득할 수 있다. 획득된 소정의 정보는 제2 사전 확률 을 포함할 수 있다. 제2 사전 확률 은 QAM 복조기(603) 및 제1 모듈(605)로 입력될 수 있다. 제1 모듈(605)은 개선된 사후 확률이 추정된 횟수가 한 번 이상인 경우, 입력된 제2 사전 확률을 제1 사전 확률로 사용할 수 있다. QAM 복조기(603)로 입력된 제2 사전 확률 은 다음의 반복 사이클에서 QAM 복조기(603)에 의해 사용될 수 있다.The
인터리버(611)를 통과한 제1 출력은 재-변조기(615)로 입력될 수 있다.The first output passed through the
재-변조기(615)는 개선된 사후 확률 에 기반하여 수신된 QAM 심볼의 벡터에 대한 추정을 수행할 수 있다. 재-변조기(615)는 QAM 심볼들의 제1 기대치 및 제1 분산 을 획득할 수 있다. 제1 기대치 및 제1 분산 은 수학식 11 내지 13에 의해 정의될 수 있다. 는 QAM 심볼들의 각 벡터의 기대치일 수 있고, 는 의 오류의 분산일 수 있다. 제1 기대치 및 제1 분산 은 제3 모듈(617)로 입력될 수 있다. 제3 모듈(617)은 사전 정보의 교정을 수행할 수 있다. 제3 모듈(617)은 이전의 반복 사이클에서 MMSE 검출기(601)에 의해 획득된 QAM 심볼의 벡터에 대한 추정들을 수신할 수 있다. 제3 모듈(617)은 MMSE 검출기(601)로부터 이전의 반복 사이클의 및 을 수신할 수 있다. 제3 모듈(617)은 제1 분산 을 이전의 반복 사이클의 과 비교할 수 있다. 제3 모듈은 상기 비교에 기반하여 MMSE 검출기(601)에 대한 새로운 입력 파라미터들을 생성할 수 있다. 생성된 새로운 입력 파라미터들은 제2 기대치 및 제2 분산 을 포함할 수 있다.The re-modulator 615 has an improved posterior probability Lt; RTI ID = 0.0 > QAM < / RTI > The re-modulator 615 receives the first expectation of the QAM symbols And first dispersion Can be obtained. First expectation And first dispersion Can be defined by Equations (11) to (13). May be the expectation of each vector of QAM symbols, The Of the error. First expectation And first dispersion May be input to the
제3 모듈(617)은 QAM 심볼의 벡터의 교정을 수행한 후, 사전 추정을 출력할 수 있다. 사전 추정은 및 을 포함할 수 있다. MMSE 검출기(601)는 출력된 사전 추정을 다음의 반복 사이클에서 사전 정보(추정)로서 사용할 수 있다.The
채널 디코더(609)의 제2 출력은 인코드된 비트들의 개선된 연성 추정을 포함할 수 있다. 개선된 연성 추정은 연성 비트들일 수 있다. 연성 비트들은 경판정 추정기(619)로 입력될 수 있다. 경판정 추정기(619)는 연성 비트들에 대한 경성 추정을 수행할 수 있다. 말하자면, 경판정 추정기(619)는 채널 디코더(609)로부터 획득된 개선된 사후 확률에 기반하여 정보 비트들의 경성 추정들의 시퀀스를 형성할 수 있다. 반복 사이클들이 복수의 횟수만큼 수행된 후, 제2 출력은 경판정 추정기(619)로 입력될 수 있다. 경판정 추정기(619)로부터 형성된 시퀀스는 최종적인 시퀀스일 수 있다. 최종적인 시퀀스의 형성을 통해, 경판정 추정기(619)는 원본 데이터를 복원할 수 있다.The second output of the
반복 사이클들이 복수의 횟수만큼 수행됨으로써 통신 장치(600)로 수신된 데이터의 신뢰성이 향상될 수 있다. 말하자면, 반복 사이클들이 복수의 횟수만큼 수행됨으로써 정보 비트들의 최종적인 경성 추정은 더 향상된 확률로 전송된 시퀀스에 매치될 수 있다.The reliability of the data received by the
수신된 신호를 디코딩 내지 검출하는 반복적인 과정에서, 상기의 과정의 디지털 표현의 변환은 전술된 수학식들(수학식 1 내지 수학식 19)에 의해 설명될 수 있다.In an iterative process of decoding or detecting a received signal, the conversion of the digital representation of the above process can be described by the above-described equations (1) to (19).
전술된 실시예들에서, 채널 디코딩은 하나 이상의 사이클들의 반복에 의해 충족될 수 있다. 하나의 외부의 반복 사이클은 합동의(joint) 검출 및 디코딩을 포함할 수 있다. 합동의 검출 및 디코딩은 채널 디코더(609)의 동작의 하나 이상의 내부의 사이클들을 포함할 수 있다.In the embodiments described above, channel decoding may be satisfied by repetition of one or more cycles. One outer iteration cycle may include joint detection and decoding. The detection and decoding of the joint may include one or more internal cycles of operation of the
또한, 전술된 실시예에서, 비트 인터리빙 프로시듀어는, 최초의 신호 생성 시 채널 인코딩 후에 적용될 수 있다. 말하자면, 인터리빙이 수행된 인코드된 비트들에 대한 QAM 심볼들이 QAM 복조기(603)에 의해 복조될 수 있다. 인터리버(611)에 의한 비트 인터리빙 프로시듀어는 복조된 비트들의 확률 추정들의 시퀀스의 수신 시 채널 디코더(609)에 의해 수행되는 채널 디코딩의 이후에 적용될 수 있다. 복조된 비트들의 확률 추정들의 시퀀스는 채널 디코더(609)로 입력되기 전에, 디-인터리버(607)를 통과함으로써 디-인터리브될 수 있다. 채널 디코더(609)에 의한 디코딩 이후의, 인코드된 비트들의 확률 추정들의 시퀀스는 피드백 라인에서 사용될 수 있다. 인코드된 비트들의 확률 추정들의 시퀀스는 교대로(by turn) 인터리버(611)를 통과함으로써 인터리브될 수 있다. 인터리빙 프로시듀어는 사전 추정들의 생성을 위한 것일 수 있다. 인터리버(611)를 통과한 시퀀스는 다음의 반복 사이클에서 MMSE 검출기(601) 및 QAM 복조기(603)로 입력될 수 있다.Further, in the above-described embodiment, the bit interleaving procedure can be applied after channel encoding at the time of initial signal generation. That is to say, the QAM symbols for the encoded bits on which the interleaving has been performed can be demodulated by the
인코드된 비트들은 최초의 신호 생성에서 시스템의 비트들 및 패리티(parity) 체크 비트들로 분리될 수 있다. 따라서, 채널 디코더(409)에 의한 디코딩 프로시듀어에 의해 생성되는 비트들의 확률들의 추정들의 시퀀스는 단지 시스템의 비트들만을 포함할 수도 있다. 재-변조기(615)는 디코딩 후의 시스템의 비트들의 확률의 추정들의 시퀀스에 대한 재-인코딩(re-encoding) 프로시듀어를 처리할 수 있다. 재-인코딩 프로시듀어를 통해, 재-변조기(615)는 추정들에 패리티 체크 비트들을 추가할 수 있고, 인코드된 비트들의 풀(full) 시퀀스를 복원할 수 있다. 복원된 풀 시퀀스는 다음의 반복에서 MMSE 검출기(601) 및 QAM 복조기(603)에 의해 사용될 수 있다.The encoded bits may be separated into bits of the system and parity check bits in the initial signal generation. Thus, the sequence of estimates of the probabilities of bits generated by the decoding procedure by channel decoder 409 may include only bits of the system. The re-modulator 615 may process a re-encoding procedure for a sequence of estimates of the probability of bits of the system after decoding. Through the re-encoding procedure, re-modulator 615 can add parity-check bits to the estimates and recover a full sequence of encoded bits. The recovered full sequence may be used by the
재-인코딩에서, 검증하는(verifying) 비트들의 확률들은 1) 시스템의 비트들의 확률들에 기반하고 2) 채널 코드의 파라미터들에 따라, 설립(estimated)될 수 있다. 검증하는 비트들은 패리티 체크 비트들일 수 있다.In re-encoding, the probabilities of the verifying bits may be based on 1) the probabilities of the bits of the system, and 2) according to the parameters of the channel code. The bits to be verified may be parity-check bits.
재-변조기(615)에 의한 재-인코딩 절차는 0 LLR에 의해 특징이 설정되는 패리티 체크 비트들의 확률의 값들을 추정들에 추가하는 것일 수 있다.
The re-encoding procedure by re-modulator 615 may be to add to the estimates the values of the probability of parity-check bits that are characterized by the 0 LLR.
도 7은 일 예에 따른 3 가지 유형의 검출기 및 복조기들의 성능을 나타낸다.Figure 7 illustrates the performance of three types of detectors and demodulators according to an example.
도 7의 결과는 LTE 표준 모델에 대한 것일 수 있다. 도 7에서, MIMO 구성(configuration)은 4x4일 수 있다. 변조는 16QAM일 수 있다. 채널은 EPA-5일 수 있다. 또한, 코드 레이트(code rate)는 1/2일 수 있다. 코드 레이트는 3640000 비트들일 수 있다.The results of FIG. 7 may be for an LTE standard model. In FIG. 7, the MIMO configuration may be 4x4. The modulation may be 16QAM. The channel may be EPA-5. In addition, the code rate may be 1/2. The code rate may be 3640000 bits.
그래프에서, x 축은 신호-대-잡음비(signal to noise ratio; SNR)를 나타낼 수 있다. x 축의 단위는 dB일 수 있다. y 축은 비트 오류율 성능(bit error rate performace; BER)을 나타낼 수 있다.In the graph, the x-axis can represent the signal-to-noise ratio (SNR). The unit of x-axis can be dB. and the y-axis may indicate a bit error rate performance (BER).
검출기 및 변조기의 3 개의 타입들에 대한 결과가 도시되었다. "MMSE"는 통상적인 MMSE 검출기의 결과를 나타낸다. "ML"은 통상적인 ML 검출기의 결과를 나타낸다. "TP FB"는 전술된 실시예에 따른 반복적인 검출기 및 복조기의 결과를 나타낸다.The results for three types of detector and modulator are shown. "MMSE" represents the result of a conventional MMSE detector. "ML" represents the result of a conventional ML detector. "TP FB" represents the result of the iterative detector and demodulator according to the embodiment described above.
그래프에서 도시된 것처럼, 상술된 실시예들은 MMSE 검출기를 구비한 다른 방법 또는 장치보다 더 우수한 효과를 도출할 수 있다.
As shown in the graph, the above-described embodiments can yield a better effect than other methods or devices with MMSE detectors.
도 8은 일 예에 따른 3 가지 유형의 검출기 및 복조기들의 성능을 나타낸다.Figure 8 shows the performance of three types of detectors and demodulators according to an example.
도 8의 결과는 LTE 표준 모델에 대한 것일 수 있다. 도 7에서, MIMO 구성은 4x4일 수 있다. 변조는 16QAM일 수 있다. 채널은 EPA-5일 수 있다. 또한, 코드 레이트는 3/4일 수 있다. 코드 레이트는 5432000 비트들일 수 있다.The results of FIG. 8 may be for an LTE standard model. In FIG. 7, the MIMO configuration may be 4x4. The modulation may be 16QAM. The channel may be EPA-5. In addition, the code rate may be 3/4. The code rate may be 5432000 bits.
그래프에서, x 축은 SNR을 나타낼 수 있다. x 축의 단위는 dB일 수 있다. y 축은 BER을 나타낼 수 있다.In the graph, the x-axis can represent the SNR. The unit of x-axis can be dB. The y-axis can represent the BER.
검출기 및 변조기의 3개의 타입들에 대한 결과가 도시되었다. "MMSE"는 통상적인 MMSE 검출기의 결과를 나타낸다. "ML"은 통상적인 ML 검출기의 결과를 나타낸다. "TP FB"는 전술된 실시예에 따른 반복적인 검출기 및 복조기의 결과를 나타낸다.The results for three types of detector and modulator are shown. "MMSE" represents the result of a conventional MMSE detector. "ML" represents the result of a conventional ML detector. "TP FB" represents the result of the iterative detector and demodulator according to the embodiment described above.
그래프에서 도시된 것처럼, 상술된 실시예들은 MMSE 검출기를 구비한 다른 방법 또는 장치보다 더 우수한 효과를 도출할 수 있다.
As shown in the graph, the above-described embodiments can yield a better effect than other methods or devices with MMSE detectors.
합동의(joint) 반복적인 검출 및 디코딩에 대하여, 채널 디코더가 내부의 반복적인 사이클들을 사용하면서 디코딩을 실행하는(fulfill) 동안, 반복적인 검출 및 디코딩의 단지 2 개의 외부의 사이클들이 사용될 수 있다. 내부의 사이클들을 사용하는 디코딩의 과정에서, 터보 코드가 디코드될 수 있다. 따라서, MMSE 검출기의 동작의 첫 번째 사이클 후, 채널 디코더는 디코딩 과정에서 2 개의 내부적인 사이클들을 수행할 수 있다. 첫 번째 사이클의 완료 후, 또 하나의 검출의 사이클이 채널 디코더에 의해 획득된 사전 정보를 사용하여 수행될 수 있다. 두 번째 사이클의 완료 후, 채널 디코더는 내부의 4 개의 디코딩의 사이클들을 더 수행할 수 있다. 따라서, 채널 디코더의 동작의 내부의 사이클들의 총 수는 6개일 수 있다. 동일한 개수의 채널 디코더의 동작의 사이클들이 다른 검출 및 디코딩 결과의 설계들에서 사용될 수 있다. 말하자면, 복잡성 및 지연(delay)은 MIMO 검출 동작의 하나의 추가적인 사이클만큼만 증가할 수 있다. 복잡성 및 지연의 추가적인 사이클만큼의 증가는 MMSE 필터에 기반하는 MIMO 검출 방법의 상대적인 단순성을 고려하면 중요하지 않을 수 있다.
For joint repetitive detection and decoding, only two external cycles of iterative detection and decoding may be used while the channel decoder fulfills the decoding using the internal iterative cycles. In the course of decoding using internal cycles, the turbo code can be decoded. Thus, after the first cycle of operation of the MMSE detector, the channel decoder can perform two internal cycles in the decoding process. After completion of the first cycle, another cycle of detection may be performed using the prior information obtained by the channel decoder. After completion of the second cycle, the channel decoder may further perform four internal decoding cycles. Thus, the total number of internal cycles of operation of the channel decoder may be six. Cycles of operation of the same number of channel decoders may be used in different detection and decoding results designs. That is to say, the complexity and delay can only increase by one additional cycle of the MIMO detection operation. The increase in complexity and additional cycles of delay may not be significant given the relative simplicity of the MIMO detection method based on the MMSE filter.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (17)
상기 MIMO 채널을 통과한 수신된 신호들에 기반하여 QAM 심볼들을 추정하는 MMSE 검출기;
추정된 상기 QAM 심볼들을 복조하고 상기 QAM 심볼들의 인코드된 비트들의 제1 사후 확률을 추정하는 QAM 복조기;
상기 제1 사후 확률로부터 상기 인코드된 비트들의 제1 사전 확률을 제거함으로써 인코드된 비트들의 연성 추정을 획득하는 제1 모듈;
상기 연성 추정에 기반하여 상기 인코드된 비트들을 디코딩하고 상기 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률을 획득하는 채널 디코더;
상기 개선된 사후 확률에 기반하여 제2 사전 확률을 획득하는 제2 모듈 - 상기 제2 사전 확률은 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률임 -; 및
상기 개선된 사후 확률에 기반하여 정보 비트들의 경성 추정들의 시퀀스를 형성하는 경판정 추정기(hard decisions estimator)
를 포함하는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.A communication apparatus having a MIMO channel for repeatedly detecting and decoding a signal,
An MMSE detector for estimating QAM symbols based on received signals that have passed through the MIMO channel;
A QAM demodulator for demodulating the estimated QAM symbols and estimating a first posteriori probability of the encoded bits of the QAM symbols;
A first module for obtaining a soft estimate of encoded bits by removing a first prior probability of the encoded bits from the first posterior probability;
A channel decoder for decoding the encoded bits based on the softness estimate and obtaining an improved posterior probability of the encoded bits;
A second module for obtaining a second prior probability based on the improved after probabilities, the second prior probability being a first prior probability in a next iteration cycle; And
A hard decisions estimator that forms a sequence of hard estimates of information bits based on the improved posterior probabilities;
And a MIMO channel.
상기 제1 사후 확률은 상기 인코드된 비트들의 사후 확률의 로그비고,
상기 제1 사전 확률은 상기 인코드된 비트들의 사전 확률의 로그비인, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first posterior probability is a log of a posterior probability of the encoded bits,
Wherein the first prior probability is a log probability of the prior probability of the encoded bits.
상기 제1 사전 확률은, 제n 번째 QAM 심볼 내의 제k 번째 인코드된 비트가 1일 경우의 확률에 제n 번째 QAM 심볼 내의 제k 번째 인코드된 비트가 -1일 경우의 확률을 나눈 값에 자연로그를 취한 값이고,
상기 n은 1 이상 N 이하의 정수고,
상기 k는 1 이상 K 이하의 정수고,
상기 N은 QAM 심볼의 개수이고 상기 K는 QAM 심볼 내의 비트들의 개수인, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.The method according to claim 1,
The first prior probability is calculated by dividing the probability when the k-th encoded bit in the n-th QAM symbol is 1 and the probability when the k-th encoded bit in the n-th QAM symbol is -1 Is a value obtained by taking a natural logarithm,
N is an integer of 1 or more and N or less,
K is an integer of 1 or more and K or less,
Wherein the N is a number of QAM symbols and the K is a number of bits in a QAM symbol.
상기 개선된 사후 확률은 개선된 사후 확률의 로그비이고,
상기 제2 모듈은,
상기 개선된 사후 확률로부터 상기 연성 추정을 제거함으로써 상기 제2 사전 확률을 획득하고,
상기 제1 모듈은,
상기 개선된 사후 확률이 추정된 횟수가 한 번 이상인 경우,
상기 제2 사전 확률을 상기 제1 사전 확률로 사용하여 다음의 반복 사이클에서 개선된 사후 확률을 획득하는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.The method according to claim 1,
Wherein the improved posterior probability is a log ratio of an improved posterior probability,
Wherein the second module comprises:
Obtaining the second prior probability by removing the softness estimate from the improved posterior probability,
The first module includes:
If the estimated number of times of the improved posterior probability is more than once,
And using the second pre-probability as the first pre-probability to obtain an improved post-probability in the next iterative cycle.
상기 통신 장치는,
상기 개선된 사후 확률에 기반하여 상기 QAM 심볼들의 제1 기대치 및 제1 분산을 획득하는 재-변조기; 및
상기 제1 분산을 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산과 비교하는 제3 모듈
을 더 포함하고,
상기 제3 모듈은 상기 비교에 기반하여 MMSE 검출기에 대한 새로운 입력 파라미터들을 생성하는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.The method according to claim 1,
The communication device comprising:
A re-modulator to obtain a first expected value and a first variance of the QAM symbols based on the improved posterior probability; And
And a third module for comparing the first variance with the variance obtained after estimating the QAM symbols of the previous iteration cycle
Further comprising:
And the third module generates new input parameters for the MMSE detector based on the comparison.
상기 새로운 입력 파라미터들은 제2 기대치 및 제2 분산을 포함하고,
상기 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산은 제3 분산이고, 상기 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 기대치는 제3 기대치고,
상기 제3 모듈은 상기 비교에 의해,
상기 제1 분산이 상기 제3 분산 미만이면 상기 제1 기대치, 상기 제1 분산, 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여, 상기 제2 기대치를 획득하고, 상기 제1 분산 및 상기 제3 분산에 기반하여 상기 제2 분산을 획득하고,
상기 제1 분산이 상기 제3 분산 이상이면 상기 이전의 반복 사이클에서 획득된 제2 기대치 및 제2 분산을 각각 이번 반복 사이클에서의 제2 기대치 및 제2 분산으로서 획득하는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.6. The method of claim 5,
The new input parameters including a second expected value and a second variance,
Wherein the variance obtained after estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle is a third variance, the expected value obtained after estimation of the QAM symbols is a third expected value,
The third module, by comparison,
Acquiring the second expected value based on the first expected value, the first variance, the third expected value, and the third variance if the first variance is less than the third variance, Obtaining the second variance based on the variance,
Acquiring a second expected value and a second variance obtained in the previous iteration cycle as a second expected value and a second variance respectively in the current iteration cycle if the first variance is the third variance or more, Device.
상기 MMSE 검출기는,
상기 MMSE 검출기로 수신된 QAM 심볼들의 심볼 벡터에 MMSE 선형 필터를 적용함으로써 상기 심볼 벡터의 MMSE 추정 기대치 및 MMSE 추정 분산을 획득하고,
상기 제2 기대치, 상기 제2 분산, 상기 MMSE 추정 기대치 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 기대치를 획득하고, 상기 제2 분산 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 상기 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 분산을 획득하고,
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산이 획득됨으로써 상기 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼이 추정되고,
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산은 상기 다음의 반복 사이클에서 상기 QAM 복조기로 입력되는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.The method according to claim 6,
Wherein the MMSE detector comprises:
Obtaining an MMSE estimation expectation value and an MMSE estimation variance of the symbol vector by applying an MMSE linear filter to the symbol vector of the QAM symbols received by the MMSE detector,
Obtain a third expected value to be used in the next iteration cycle based on the second expectation value, the second variance, the MMSE estimation expectation and the MMSE estimation variance, and based on the second variance and the MMSE estimation variance, Obtaining a third variance to be used in the iterative cycle,
The third expectation and the third variance are obtained so that the QAM symbol in the next iteration cycle is estimated,
Wherein the third expectation and the third variance are input to the QAM demodulator in the next iteration cycle.
상기 QAM 복조기는 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여 제1 사후 확률을 추정하는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.8. The method of claim 7,
And the QAM demodulator estimates a first posterior probability based on the third expected value and the third variance.
상기 MMSE 검출기가 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산을 최초로 획득하는 경우,
상기 제2 기대치는 0이고, 상기 제2 분산은 단위 분산인, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.8. The method of claim 7,
When the MMSE detector first acquires the third expected value and the third variance,
Wherein the second expected value is zero and the second variance is a unit variance.
디-인터리버; 및
인터리버
를 더 포함하고,
상기 디-인터리버는 상기 인코드된 비트들이 상기 채널 디코더로 입력되기 전에 상기 인코드된 비트들을 디-인터리브하고,
상기 인터리버는 상기 채널 디코더로부터 출력된 연성 비트들을 인터리빙하는, MIMO 채널을 구비한 통신 장치.The method according to claim 1,
De-interleaver; And
Interleaver
Further comprising:
Wherein the de-interleaver de-interleaves the encoded bits before the encoded bits are input to the channel decoder,
Wherein the interleaver interleaves the soft bits output from the channel decoder.
상기 MIMO 채널을 통해 수신된 신호들에 기반하여 QAM 심볼들을 추정하는 단계;
추정된 상기 QAM 심볼을 복조하고 상기 QAM 심볼의 인코드된 비트들의 제1 사후 확률을 추정하는 단계;
상기 제1 사후 확률로부터 상기 인코드된 비트들의 제1 사전 확률을 제거함으로써 인코드된 비트들의 연성 추정을 획득하는 단계;
상기 연성 추정에 기반하여 상기 인코드된 비트들을 디코딩하고 상기 인코드된 비트들의 개선된 사후 확률을 획득하는 단계;
상기 개선된 사후 확률에 기반하여 제2 사전 확률을 획득하는 단계 - 상기 제2 사전 확률은 다음의 반복 사이클에서의 제1 사전 확률임 -; 및
상기 개선된 사후 확률에 기반하여 정보 비트들의 경성 추정들의 시퀀스를 형성하는 단계;
를 포함하는, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법.A communication apparatus having a MIMO channel for repeatedly detecting and decoding a signal,
Estimating QAM symbols based on signals received on the MIMO channel;
Demodulating the estimated QAM symbol and estimating a first posterior probability of the encoded bits of the QAM symbol;
Obtaining a soft estimate of encoded bits by removing a first prior probability of the encoded bits from the first posterior probability;
Decoding the encoded bits based on the soft estimate and obtaining an improved after probability of the encoded bits;
Obtaining a second prior probability based on the improved post probability, the second prior probability being a first prior probability in a next iteration cycle; And
Forming a sequence of hardness estimates of information bits based on the improved posterior probability;
Gt; a < / RTI > repeatedly detecting and decoding a signal.
상기 제1 사후 확률은 상기 인코드된 비트들의 사후 확률의 로그비고,
상기 제1 사전 확률은 상기 인코드된 비트들의 사전 확률의 로그비고,
상기 개선된 사후 확률은 개선된 사후 확률의 로그비이고,
상기 제2 사전 확률을 획득하는 단계는,
상기 개선된 사후 확률로부터 상기 연성 추정을 제거함으로써 상기 제2 사전 확률을 추정하고,
상기 개선된 사후 확률이 추정된 횟수가 한 번 이상인 경우,
상기 개선된 사후 확률을 획득하는 단계는,
상기 제2 사전 확률을 상기 제1 사전 확률로 사용하여 다음의 반복 사이클에서 개선된 사후 확률을 획득하는, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the first posterior probability is a log of a posterior probability of the encoded bits,
Wherein the first prior probability is a log of a prior probability of the encoded bits,
Wherein the improved posterior probability is a log ratio of an improved posterior probability,
Wherein the step of acquiring the second pre-
Estimate the second prior probability by removing the soft estimate from the improved after probability,
If the estimated number of times of the improved posterior probability is more than once,
Wherein the step of obtaining the improved posterior probability comprises:
And using the second pre-probability as the first pre-probability to obtain an improved post-probability in the next iterative cycle.
상기 개선된 사후 확률에 기반하여 상기 QAM 심볼들의 제1 기대치 및 제1 분산을 획득하는 단계;
상기 제1 분산을 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산과 비교하는 단계; 및
상기 비교에 기반하여 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼들의 추정을 위한 새로운 입력 파라미터들을 생성하는 단계
를 더 포함하는, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법.12. The method of claim 11,
Obtaining a first expected value and a first variance of the QAM symbols based on the improved posterior probability;
Comparing the first variance to an obtained variance after estimation of QAM symbols of a previous iteration cycle; And
Generating new input parameters for estimating QAM symbols in a next iteration cycle based on the comparison;
Further comprising the step of detecting and decoding the signal repeatedly.
상기 새로운 입력 파라미터들은 제2 기대치 및 제2 분산을 포함하고,
상기 이전의 반복 사이클의 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 분산은 제3 분산이고, 상기 QAM 심볼들의 추정 후 획득된 기대치는 제3 기대치고,
상기 비교하는 단계는,
상기 제1 분산이 상기 제3 분산 미만이면 상기 제1 기대치, 상기 제1 분산, 상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여, 상기 제2 기대치를 획득하고, 상기 제1 분산 및 상기 제3 분산에 기반하여 상기 제2 분산을 획득하고,
상기 제1 분산이 상기 제3 분산 이상이면 상기 이전의 반복 사이클에서 획득된 제2 기대치 및 제2 분산을 각각 이번 반복 사이클에서의 제2 기대치 및 제2 분산으로서 획득하는, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법.14. The method of claim 13,
The new input parameters including a second expected value and a second variance,
Wherein the variance obtained after estimation of the QAM symbols of the previous iteration cycle is a third variance, the expected value obtained after estimation of the QAM symbols is a third expected value,
Wherein the comparing comprises:
Acquiring the second expected value based on the first expected value, the first variance, the third expected value, and the third variance if the first variance is less than the third variance, Obtaining the second variance based on the variance,
And obtaining a second expected value and a second variance obtained in the previous iteration cycle as a second expected value and a second variance, respectively, in the current iteration cycle when the first variance is the third variance or more, Lt; / RTI >
상기 QAM 심볼들을 추정하는 단계는,
수신된 QAM 심볼들의 심볼 벡터에 MMSE 선형 필터를 적용함으로써 상기 심볼 벡터의 MMSE 추정 기대치 및 MMSE 추정 분산을 획득하는 단계; 및
상기 제2 기대치, 상기 제2 분산, 상기 MMSE 추정 기대치 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 기대치를 획득하고, 상기 제2 분산 및 상기 MMSE 추정 분산에 기반하여 상기 다음의 반복 사이클에서 사용될 제3 분산을 획득하는 단계
를 포함하고,
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산이 획득됨으로써 상기 다음의 반복 사이클에서의 QAM 심볼이 추정되는, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법.15. The method of claim 14,
Wherein estimating the QAM symbols comprises:
Obtaining an MMSE estimate estimate of the symbol vector and an MMSE estimate variance by applying an MMSE linear filter to the symbol vector of received QAM symbols; And
Obtain a third expected value to be used in the next iteration cycle based on the second expectation value, the second variance, the MMSE estimation expectation and the MMSE estimation variance, and based on the second variance and the MMSE estimation variance, Obtaining a third variance to be used in the iterative cycle
Lt; / RTI >
Wherein the third expected value and the third variance are obtained so that the QAM symbol in the next iteration cycle is estimated.
상기 제1 사후 확률을 추정하는 단계는,
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산에 기반하여 상기 제1 사후 확률을 추정하는, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법.16. The method of claim 15,
Estimating the first posterior probability comprises:
And estimating the first posterior probability based on the third expected value and the third variance.
상기 제3 기대치 및 상기 제3 분산이 최초로 획득되는 경우,
상기 제2 기대치는 0이고, 상기 제2 분산은 단위 분산인, 신호를 반복적으로 검출 및 디코딩하는 방법.16. The method of claim 15,
When the third expected value and the third variance are first obtained,
Wherein the second expected value is zero and the second variance is a unit variance.
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