KR20150093826A - 저밀도 확산 변조 검출을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에서, 저밀도 확산(LDS) 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법은, 제 1 노드에 의하여 제 2 노드로부터, 신호를 수신하는 단계 및 상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 신호를 액티브 시그너쳐 목록에 따라서 디코딩하여 디코딩된 신호를 획득하는 단계를 더 포함한다.

Description

저밀도 확산 변조 검출을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR LOW DENSITY SPREADING MODULATION DETECTION}
본 출원은 2012 년 12 월 14 일에 출원되고, 발명의 명칭이 "System and Method for Low Density Spreading Modulation Detection"인 미국 가출원 번호 제 61/737,601 호 및 2013 년 6 월 13 일에 출원되고 발명의 명칭이 "System and Method for Low Density Spreading Modulation Detection"인 미국 정규출원 번호 제 13/917,319 호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 출원은 본 명세서에서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 무선 통신을 위한 시스템 및 방법, 및 특히, 저밀도 확산(low density spreading; LDS) 변조 검출을 위한 시스템 및 방법에 관련된다.
코드분할 다중접속(CDMA)은 통신 기술에 의하여 사용되는 채널 액세스 방법인데, 여기에서 여러 사용자가 정보를 단일 채널, 예를 들어 공통 주파수에서 상이한 확산 시그너쳐(spreading signatures)를 사용하여 동시에 전송한다. CDMA는 확산-스펙트럼 기술을 수반하는데, 여기에서 변조된 코딩된 신호는 통신되는 중인 데이터보다 훨씬 더 높은 데이터 대역폭을 가진다. 저밀도 확산(LDS)은 희박(sparse) 확산 시그너쳐를 활용하는 CDMA 기법이다. LDS는 통상적으로 수신기가 다양한 송신기에 의하여 사용되는 확산 시그너쳐의 지식을 가질 것으로 요구할 수도 있으며, 이것은 오버헤드를 크게 증가시킬 수도 있다. 그러므로, LDS 통신 도중에 오버헤드를 감소시키기 위한 기술이 소망된다.
저밀도 확산(LDS) 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 실시예의 방법은, 제 1 노드에 의하여 제 2 노드로부터, 신호를 수신하는 단계 및 상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 신호를 액티브 시그너쳐 목록에 따라서 디코딩하여 디코딩된 신호를 획득하는 단계를 더 포함한다.
저밀도 확산(LDS) 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 다른 실시예의 방법이 제공된다. 이러한 예에서, 본 발명의 방법은, 상기 제 1 노드에 의하여 제 2 노드로부터, 신호를 수신하는 단계, 및 결합 메시지 전달 알고리즘(joint message passing algorithm; JMPA)을 상기 신호에 실행하는 단계로서, 상기 JMPA를 실행하는 단계는 디코딩된 신호 및 액티브 시그너쳐 목록을 디코딩된 신호 및 상기 액티브 시그너쳐 목록에 따라서 공동으로 생성하는 단계를 포함하는, 단계를 포함한다.
일 실시예에서 제 1 노드는 프로세서 및 프로세서에 의하여 실행되기 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함한다. 프로그래밍은 신호를 제 2 노드로부터 수신하고 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하기 위한 명령을 포함한다. 프로그래밍은 신호를 액티브 시그너쳐 목록에 따라서 디코딩하여 디코딩된 신호를 획득하기 위한 명령을 더 포함한다.
다른 실시예에서 제 1 노드는 프로세서 및 프로세서에 의하여 실행되기 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함한다. 프로그래밍은 신호를 제 2 노드로부터 수신하기 위한 명령을 포함한다. 프로그래밍은 결합 메시지 전달 알고리즘(JMPA)을 신호에 실행하기 위한 명령으로서, 디코딩 신호에 따라서 액티브 시그너쳐 목록을 공동으로 생성하기 위한 명령을 포함하는 명령을 더 포함한다.
앞선 내용은 후속하는 본 발명의 상세한 설명이 더욱 잘 이해될 수도 있게 하기 위하여, 본 발명의 실시예의 특징을 다소 넓게 개략적으로 기술한 바 있다. 본 발명의 실시예의 추가적 피쳐 및 장점이 이제부터 설명될 것인데, 이것은 본 발명의 청구 범위의 청구 요지를 형성한다. 개념 및 개시된 특정한 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조 또는 프로세스를 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 용이하게 사용될 수도 있다는 것이 당업자에게는 인정될 것이다. 또한 이러한 균등한 구조가 첨부된 청구항에서 진술된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 것이 당업자들에 의하여 실현될 수 있을 것이다.
본 발명, 및 그 장점에 대한 더 완벽한 이해를 위하여, 첨부 도면과 더불어 이루어진 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 이제 참조한다:
도 1 은 저밀도 확산(LDS) 변조 검출을 위한 실시예의 시스템을 예시한다;
도 2 는 LDS 변조 검출을 위한 실시예의 방법을 예시한다;
도 3 은 확산 행렬의 인자 그래프 표현을 예시한다;
도 4 는 LDS 변조 검출을 위한 다른 실시예의 방법을 예시한다;
도 5 는 6 개의 액티브 사용자 장비(UE)가 있고 전력 오프셋이 없는 것에 대한 블록 에러 레이트(BLER) 대 신호 대 잡음 비(SNR)의 그래프를 예시한다;
도 6 은 6 개의 액티브 UE 및 1 데시벨(dB) 전력 오프셋에 대한 BLER 대 SNR의 그래프를 예시한다;
도 7 은 4 개의 액티브 UE가 있고 전력 오프셋이 없는 것에 대한 BLER 대 SNR의 그래프를 예시한다;
도 8 은 4 개의 액티브 UE 및 1 dB 전력 오프셋에 대한 BLER 대 SNR의 그래프를 예시한다;
도 9 는 LDS 변조 검출을 위한 다른 실시예의 방법을 예시한다;
도 10 은 인액티브 시그너쳐가 있는 확산 행렬의 인자 그래프 표현을 예시한다;
도 11 은 액티브 및 인액티브 시그너쳐를 고려하는 전체 인자 그래프에 대한 성좌 포인트를 예시한다;
도 12 는 LDS 변조 검출을 위한 추가적 실시예의 방법을 예시한다; 그리고
도 13 은 범용 컴퓨터 시스템의 일 실시예의 블록도를 예시한다.
상이한 도면에서 대응하는 번호 및 기호는 달리 표시되지 않는 한 대응하는 부분을 일반적으로 지칭한다. 도면들은 실시예의 관련 양태를 명백하게 예시하기 위하여 도시되며, 반드시 척도에 맞게 도시되는 것은 아니다.
처음부터, 비록 하나 이상의 실시예의 예시적인 구현형태가 아래에 제공되지만, 개시된 시스템 및/또는 방법이 현재 공지되었거나 존재하고 있는지와 무관하게 임의의 개수의 기법들을 사용하여 구현될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 개시물은 본 명세서에서 예시되고 설명되는 예시적인 디자인 및 구현을 포함하여 아래에서 예시되는 예시적인 구현형태, 도면, 및 기법으로 절대 한정되어서는 안되고, 균등물들의 그들의 전체 범위와 함께 첨부된 청구항들의 범위 내에서 변경될 수도 있다.
본 개시물의 양태들은 LDS 시그너쳐를 무정보 검출(blind detection)을 통하여 발견(또는 그렇지 않으면 식별)함으로써 저밀도 확산(LDS) 네트워크 내의 오버헤드를 감소시키는데, 이를 통하여 액티브 시그너쳐 할당을 제어 채널에서 통신할 필요성을 피한다. 그러므로, 본 개시물의 실시예는 수신기가 송신을 수행하기 위하여 사용되는 액티브 시그너쳐의 사전 지식을 가지지 않고 LDS 검출을 수행하도록 허용한다. 일 예에서, 무정보 검출은 역상관기를 사용하여 획득된다. 수신된 신호는 역상관되어 액티브 시그너쳐 목록을 생성한다. 그러면, 데이터는 액티브 시그너쳐 목록을 사용하여 수신된 신호로부터 디코딩된다. 다른 예에서, 무정보 검출이 MPA를 사용한 결합 시그너쳐 및 데이터 검출(joint signature and data detection using MPA; JMPA)을 사용하여 획득된다. 데이터는 액티브 시그너쳐 목록이 결정되는 동안 수신된 신호로부터 디코딩된다.
도 1 은 시스템(100), LDS 변조 검출을 위하여 사용되는 무선 통신 네트워크를 예시한다. 시스템(100)은 송신 포인트(102)를 포함하는데, 이것은 사용자 장비(UE), 예컨대 UE(104), UE(106), 및 UE(108)로 음성 및/또는 데이터 무선 통신 서비스를 제공한다. 3 개의 UE가 도시되는데, 더 많거나 더 적은 수의 UE가 송신 포인트(102)에 커플링될 수도 있다. 송신 포인트(102)는 또한 액세스 노드, 액세스 포인트, 또는 노드-B라고 지칭될 수도 있다. 송신 포인트(102)는 다운링크 정보를 UE(104, 106, 및 108)로 송신하고, 업링크 정보를 UE(104, 106, 및 108)로부터 수신한다.
코드분할 다중접속(CDMA)을 사용하는 예에서, 액티브 시그너쳐의 지식이 UE(104, 106, 및 108)로부터 수신된 신호를 디코딩하기 위하여 송신 포인트(102)에서 요구되는데, 이것이 시그널링 오버헤드를 요구한다. 도 2 는 액티브 시그너쳐의 지식이 있는 LDS 변조 검출의 방법에 대한 흐름도(110)를 예시한다. 단계 116 에서 UE(104)는 시그너쳐 풀(signature pool)을 검사하는데, 이것은 사용될 수도 있는 시그너쳐의 풀을 보유한다. UE(104)는 시그너쳐 풀의 종래의 지식을 가지는데, 이는 시그너쳐 풀이 네트워크 내에서 공통 지식이기 때문이다. 시그너쳐 풀이 고정되기 때문에, 이것은 사전에 설정될 수 있다.
그러면, 단계 114 에서, 송신 포인트(102)는 액티브 시그너쳐 목록을 UE(104)로부터 수신한다. UE(104)는 액티브 시그너쳐 목록을 송신 포인트(102)로 시그널링한다. 일 예에서, 액티브 시그너쳐 목록은 제어 채널을 통해서 명백하게 시그널링된다. 다른 예에서, 액티브 시그너쳐 목록은 상위 계층 시그널링을 통해서 명백하게 시그널링된다. 액티브 시그너쳐 목록은 시그너쳐 풀의 서브세트이다.
마지막으로, 단계 112 에서, UE(104)는 액티브 시그너쳐 목록을 사용하여 송신 포인트(102)로부터의 수신된 신호에 LDS 변조 검출을 수행한다. LDS 변조는 신뢰도 전파(belief propagation; BP)에 기초하여 메시지 전달 알고리즘(message passing algorithm; MPA)을 사용하는 것을 수반한다. 메시지 전달 알고리즘(MPA)은 LDS 변조 검출을 위하여 사용될 수도 있는 신뢰도 전파(BP)에 기초한 다중-사용자 검출이다. MPA는 시그너쳐의 희소성(sparsity)을 사용하여 다중-사용자 검출의 복잡도를 감소시킨다. 또한, BP는 베이지안(Bayesian) 네트워크 및 마르코프(Markov) 랜덤 필드와 같은 그래픽 모델 상에서 추론을 수행하기 위하여 사용되는 기법이다. 확산 행렬이 단계 112 에서 사용될 수도 있는데, 여기에서 행의 개수는 확산 인자를 표시하고 열은 액티브 시그너쳐(UE)를 나타낸다. 4 의 확산 인자 및 6 개까지의 액티브 시그너쳐(UE)가 있는 일 예시적인 확산 행렬은 다음:
Figure pct00001
과 같이 주어진다.
확산 행렬의 비제로 값들이 원소들이다. 확산 행렬 S 내의 값들은 0 이거나 1 의 정규화(normalization)를 가진다. 확산 행렬 내의 많은 제로들은 행렬의 저밀도 구조를 표시하는데, 이것이 디코딩이 낮은 복잡도를 가지고 수행되도록 돕는다.
도 3 은 인자 그래프(130), 즉 확산 행렬 S의 인자 그래프 표현을 예시한다. 인자 그래프(130)는 기능 노드(134)로 링크되는 가변 노드(132)를 표시한다. 가변 노드(132)는 UE(시그너쳐)에 대응하는 반면에 기능 노드(134)는 수신된 신호에 대응한다. 4 개의 기능 노드들은 4 의 확산 인자를 가지고, 4 개의 톤에서 수신되는 4 개의 신호에 대한 것이다. 직교 위상-천이 키잉(QPSK)에서, 각각의 브랜치는 각각의 성좌 포인트(constellation point)에 대응하는 4 개의 확률을 보유한다. 가변 노드(132)와 기능 노드(134) 사이의 연결은 확산 행렬 S의 비제로 값에 대응한다. 일 예에서, 인자 그래프(130)가 MPA를 반복적으로 수행하기 위하여 사용된다. 처음에, 연역적 확률을 보유하는 벡터가 가변 노드(132)에 대하여 사용된다. 이러한 연역적 값들은 확산 행렬, S와 함께 사용되어, 기능 노드(134)에서의 값들을 계산한다. 가상 노드(132)에서의 값들은 이제 기능 노드(134)에서의 값에 기초하여 계산된다. 기능 노드(134) 및 가변 노드(132)에서의 값들은 반복적으로 계산된다. 이러한 전후 정보 전달이 가상 노드(132)에서의 값이 한 솔루션으로 수렴할 때까지 반복된다. 가변 노드(132)에서의 수렴된 확률 값들은 이제 6 개의 UE에 대한 6 개의 값들을 결정하기 위하여 처리된다. 이와 같은, 벡터 또는 값을 가변 노드와 기능 노드 사이에서 전후로 업데이트하는 것은, 또한 두 개의 노드 세트들 사이에서의 메시지 전달 또는 교환이라고 지칭된다.
다른 예에서, LDS 변조는 무정보에서 검출될 수도 있다. LDS 변조를 무정보에서 검출하는 것은 액티브 시그너쳐의 지식이 없이 수행되고, 이것이 시그널링 오버헤드를 감소시킨다. 도 4 는 LDS 변조를 역상관기를 사용하여 무정보에서 검출하는 방법을 도시하는 흐름도(120)를 예시한다. 처음에, 단계 126 에서, 시그너쳐 풀이 검사된다.
그러면, 단계 124 에서, 시그너쳐 역상관이 시그너쳐 풀 및 수신된 신호에 기초하여 수행된다. 시그너쳐 역상관기는 액티브 시그너쳐의 하드 또는 소프트 목록을 생성하는데, 이것은 시그너쳐 풀의 서브세트이다.
상보적 시그너쳐 행렬(complementary signature matrix; CSM)이 확산 행렬에 기초하여 결정된다. 상보적 시그너쳐 행렬에서, 제로들은 시그너쳐 행렬 내에서와 동일한 포지션에 있다. 상보적 시그너쳐 행렬의 원소들은 대응하는 확산 행렬 내의 동일한 포지션에서 동일한 값 또는 값의 음수로 할당된다. 확산 행렬의 원소들은 제로 또는 상수의 정규값(normalization value)을 가진다. 예를 들어, 확산 행렬 S의 원소들은 1 의 정규값을 가진다. 확산 행렬의 각각의 시그너쳐는 모든 다른 시그너쳐와 함께 많아 봐야 하나의 인터섹션, 또는 공통 비-제로 포지션을 가진다. 확산 행렬 S는 이러한 조건을 만족한다. 상보적 시그너쳐 행렬의 각각의 열은 시그너쳐 행렬의 대응하는 열에 대해 직교한다. S의 상보적 시그너쳐 행렬은 다음:
Figure pct00002
에 의하여 주어진다.
N의 확산 인자를 가정하면, 신호를 확산 송신 신호에 대응하여 수신하는 것은:
Figure pct00003
인데,
여기에서, I k 는 k번째 시그너쳐가 액티브인지 여부를 표시하는 표시자 파라미터이고, H k 는 채널 행렬이며, S k 는 k번째 시그너쳐이고, u k 는 사용자 k에 대하여 송신된 데이터이고, z는 첨가된 백색 가우시안 노이즈이다. H k 는:
Figure pct00004
과 같이 쓰여질 수도 있다.
다운링크 시나리오에 대하여, H k 는 모든 채널에 대하여 동일하다. S k 는 확산 행렬의 k번째 열이다. I k 는 0 또는 1 중 하나의 값을 가진다.
수신된 신호는 두 개의 시그너쳐인 S i 및
Figure pct00005
에 의하여 역상관된다. 예를 들어,
Figure pct00006
, 및
Figure pct00007
이다.
그러면 역상관기의 출력은:
Figure pct00008
에 의하여 주어지고,
여기에서
Figure pct00009
는 관심 대상인 대역폭의 모든 LDS 블록에 걸친 평균을 나타낸다. 액티브 시그너쳐에 대한 결정은:
Figure pct00010
에 기초한다.
몇몇 시나리오에서, 역상관기의 디자인을 간략화하는 가정들이 이루어질 수도 있다. 채널 상태 정보(channel state information; CSI)가 존재할 수도 있다. 예를 들어 제로 포싱(forcing)이 있는, 전파 채널의 채널 지식이 존재하는 경우, 역상관된 신호는:
Figure pct00011
에 의하여 주어지는데,
여기에서
Figure pct00012
는 채널의 역이다. 최대율 결합(MRC)이 있는 경우, 역상관된 신호는:
Figure pct00013
에 의하여 주어진다.
그러나, 채널 지식이 없으면, 역상관된 신호는:
Figure pct00014
에 의하여 주어진다.
사용된 시그너쳐 검출은 하드 검출 또는 소프트 검출일 수도 있다. 하드 검출에서, 시그너쳐가 사용되는지 여부의 결정이 기능에 기초한다. 그러나, 소프트 검출에서는, 시그너쳐가 액티브일 확률이 결정된다. 하드 검출이 사용되는 경우, 시그너쳐가 액티브인지 아닌지는:
Figure pct00015
에 의하여 주어진다.
소프트 검출이 사용되는 경우, 시그너쳐가 액티브인 확률은:
Figure pct00016
에 의하여 주어진다.
시그너쳐의 순서결정(ordering)은 공지되거나 미지일 수도 있다. 예를 들어, 순서결정은 계층적일 수도 있는데, 여기에서 모든 인액티브 시그너쳐들은 모든 액티브 시그너쳐 이후에 존재한다. 시그너쳐 k가 액티브인 경우, 더 낮은 인덱스들을 가진 모든 시그너쳐들도 역시 액티브이고, 및 시그너쳐 k가 액티브가 아니라면, 더 높은 인덱스들을 가지는 모든 시그너쳐도 역시 인액티브이다. 계층적 순서결정을 사용하면, 시그너쳐가 액티브일 확률은:
Figure pct00017
에 의하여 주어진다.
대안적으로는, 모든 액티브 시그너쳐는 모든 인액티브 시그너쳐 이후에 존재할 수도 있다. 순서결정이 미지라면, 모든 I k 들은 서로 독립적이다.
역상관 이후에, LDS 검출이 수신된 신호 및 역상관에 의하여 생성된 액티브 시그너쳐 목록에 기초하여 단계 122 에서 수행된다. LDS 데이터 검출은 BP에 기초하여 MPA를 사용해서 디코딩된 데이터를 생성한다. 확산 행렬, 예컨대 S, 및 인자 그래프 표현, 예컨대 인자 그래프 표현(130)이 데이터를 디코딩하기 위하여 사용될 수도 있다. 공지된 액티브 시그너쳐들이 인자 그래프를 표시한다. 정보는 가변 노드(132)와 기능 노드(134) 사이에서 앞뒤로 반복적으로 전달된다. LDS 데이터 검출기가 최종적으로 디코딩된 데이터를 생성한다.
반복적 소프트 시그너쳐 검출이 사용되는 경우, 시그너쳐 역상관이 LDS 데이터 검출 이후에 단계 124 에서 디코딩된 데이터 및 시그너쳐 풀에 기초하여 다시 수행된다. 그러면, LDS 데이터 검출은 수신된 신호 및 업데이트된 소프트 액티브 시그너쳐 목록에 기초하여 다시 수행된다.
몇몇 가정들이 다운링크 시나리오에 대한 역상관기 디자인을 간략화하기 위하여 사용될 수도 있다. 총송신 전력이 다운링크 시나리오에서 제한되기 때문에, 각각의 액티브 시그너쳐의 전력은 시그너쳐들 사이에 전력 오프셋이 존재하지 않을 경우에는 액티브 시그너쳐의 총 갯수에 의하여 스케일링될 것이다. 예를 들어, i번째 시그너쳐의 전력은:
Figure pct00018
에 의하여 주어지는데, 여기에서 P tot 은 총전력이고 N A 는 액티브 사용자들의 명수이다.
또한, 송신기가 다운링크 시나리오 내의 액티브 시그너쳐들의 개수를 알고 있기 때문에, 이것은 UE에게 공지되는 선-결정된 순서에서 이들을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 송신기는 선-결정된 순서로 UE로 송신할 수도 있다. 추가적으로, 채널의 지식은 다운링크 시나리오에서의 시그너쳐 검출을 위하여 사용될 수도 있다. 따라서, 역상관이 있는 무정보 시그너쳐 검출은 공지된 CSI, 하드 검출, 및 공지된 시그너쳐 순위결정으로써 수행될 수도 있다.
LDS는 M 개의 톤에서 사용될 수도 있으며, 여기에서 n=LDS 코더의 M/N 개의 블록들이다. 수신기는 파라미터
Figure pct00019
및
Figure pct00020
를 j번째 코드 블록에 대하여 계산하는데, 여기에서 i= 1, …, J 이다. 역상관기 출력은:
Figure pct00021
과 같이 계산된다.
그러면, 역상관 출력은:
Figure pct00022
을 사용하여 정규화되어,
Figure pct00023
이 되게 한다.
Figure pct00024
는 다음과 같이 정의된다:
Figure pct00025
.
후속하는 알고리즘은 몇몇 선-결정된 임계 값
Figure pct00026
에 대하여 사용될 수도 있다:
Set
Figure pct00027
;
While
Figure pct00028
가 발견되지 않고
Figure pct00029
인 동안 다음을 수행:
If
Figure pct00030
Figure pct00031
Return;
End
Figure pct00032
End
If
Figure pct00033
이 결정되지 않는다면;
Figure pct00034
Figure pct00035
는 선-결정된 시그너쳐 순서의 경우에 액티브 시그너쳐를 제공하는 액티브 시그너쳐의 개수이다.
도 5 는 6 개의 액티브 UE가 있고 전력 오프셋이 없는 LDS 변조에 대한 다운링크 시나리오의 데시벨(dB) 단위의 블록 에러 레이트(BLER) 대 신호 대 잡음 비(SNR)의 그래프를 예시한다. 곡선 202 는 완벽한 채널 상태 정보(CSI) 및 완벽한 시그너쳐 지식을 가지고 있으며, 곡선 204 는 MPA를 사용한 시그너쳐 역상관이 있는 완벽한 CSI에 대한 것이고, 곡선 206 은 완벽한 시그너쳐 지식이 있는 채널 추정에 대한 것이며, 곡선 208 은 MPA를 사용한 시그너쳐 역상관이 있는 채널 추정에 대한 것이다. 따라서, 6 개의 액티브 UE가 있는 무전력 오프셋에 대한 MPA와의 시그너쳐 역상관을 사용하는 것은 완벽한 지식이 있는 LDS 검출과 유사하게 동작한다.
또한, 도 6 은 6 개의 액티브 UE 및 1 dB의 전력 오프셋이 있는 다운링크 솔루션에 대한 시뮬레이션에 대한 BLER 대 SNR의 그래프를 예시한다. 곡선 212 는 완벽한 CSI 및 완벽한 시그너쳐에 대한 것이며, 곡선 214 는 MPA를 사용한 시그너쳐 역상관이 있는 완벽한 CSI에 대한 것이고, 곡선 216 은 완벽한 시그너쳐 지식이 있는 채널 추정에 대한 것이며, 곡선 218 은 시그너쳐 역상관 및 MPA가 있는 채널 추정에 대한 것이다. 6 개의 액티브 UE에 대하여, 시그너쳐 역상관 및 MPA가 있는 LDS 검출은 완벽한 지식이 있고 1 dB의 전력 오프셋이 있는 LDS 검출과 비견되게 동작한다.
도 7 은 4 개의 액티브 UE가 있고 전력 오프셋이 없는 시물레이션에 대한 BLER 대 SNR의 그래프를 예시한다. 곡선 222 는 완벽한 CSI 및 완벽한 시그너쳐에 대한 것이며, 곡선 224 는 MPA를 사용한 시그너쳐 역상관이 있는 완벽한 CSI에 대한 것이고, 곡선 226 은 완벽한 시그너쳐 지식이 있는 채널 추정에 대한 것이며, 곡선 228 은 MPA를 사용한 시그너쳐 역상관이 있는 채널 추정에 대한 것이다. 4 개의 액티브 UE가 있고 전력 오프셋이 없으면, 시그너쳐 역상관이 있는 무정보 LDS 검출은 완벽한 지식이 있는 LDS 검출과 유사하게 동작한다.
도 8 은 4 개의 액티브 UE가 있고 1 dB의 전력 오프셋이 있는 시물레이션에 대한 BLER 대 SNR의 그래프를 예시한다. 곡선 232 는 완벽한 CSI 및 완벽한 시그너쳐에 대한 것이며, 곡선 234 는 MPA를 사용한 시그너쳐 역상관이 있는 완벽한 CSI에 대한 것이고, 곡선 236 은 채널 추정 및 완벽한 시그너쳐 지식에 대한 것이며, 곡선 238 은 MPA를 사용한 시그너쳐 역상관이 있는 채널 추정에 대한 것이다. 시그너쳐 역상관 및 MPA가 있는 무정보 LDS 검출은 1 dB의 전력 오프셋이 있는 완벽한 시그너쳐 지식을 가진 LDS 검출과 유사하게 동작한다.
다른 예에서, LDS는 JMPA를 사용하여 무정보에서 검출된다. JMPA에서, 데이터 및 액티브 시그너쳐의 검출은 공동으로 수행된다. 도 9 는 JMPA를 수행하는 방법을 도시하는 흐름도(140)를 예시한다. 처음에, 단계 144 에서, 시그너쳐 풀이 검사된다.
그러면, 단계 142 에서, JMPA는 시그너쳐 풀, 및 수신된 신호에 기초하여 수행된다. 데이터가 디코딩되고 액티브 시그너쳐 목록이 결정된다.
인액티브 시그너쳐는 여러 방법으로 처리될 수도 있다. 인액티브 시그너쳐를 다루기 위하여, 인자 그래프 축소(factor graph reduction)가 사용될 수도 있다. 도 10 은 인자 그래프(150)를 예시하는데, 이것은 액티브 가변 노드(152), 인액티브 가변 노드(154), 및 기능 노드(156)를 포함한다. 인자 그래프의 크기는 인액티브 가변 노드(154)를 인자 그래프(150)로부터 제거함으로써 감소된다. 대안적으로는, 모든 가변 노드가 존재할 수도 있는데, 하지만 인액티브 노드가 제로 전력을 가진다.
도 11 은 성좌(160)를 예시한다. 가변 노드가 인액티브일 경우 가변 노드의 원래의 성좌 사이즈가 QPSK라고 가정하면, 이것의 대응하는 값은 제로이다. 유효 성좌는 5 의 성좌 사이즈에 대하여 4 개의 QPSK 포인트 더하기 포인트 제로로 확장된다. 성좌 포인트 제로는 인액티브 시그너쳐를 나타낸다. MPA는 모든 시그너쳐들이 액티브라고 가정하면서 풀 인자 그래프로써 초기화될 수도 있다. 그러면 MPA는 풀 인자 그래프 및 5 의 성좌 사이즈를 가지고 진행한다. MPA 반복의 끝에서, 가변 노드가 제로의 최고 확률을 가지고 검출되면, 대응하는 시그너쳐는 액티브라고 결정되지 않는다. 최고 확률이 MPA 반복의 끝에서 제로가 아니라면, 가변 노드의 로그 최우비(LLR)가 QPSK 포인트의 확률에 기초하여 계산된다.
JMPA는 성좌 포인트들의 개수가 1 만큼 증가되는 MPA로서 다루어질 수도 있다. JMPA에서, 성좌 포인트 제로의 확률은 모든 LDS 블록에 대하여 동일하다. 이것은 JMPA의 성능을 개선시키기 위하여 사용될 수 있는 자연 코딩 이득을 제공한다. JMPA에 대한 프로세스는 MPA의 프로세스와 유사하다. JMPA에서, 성좌 포인트 제로의 확률은:
Figure pct00036
에 의하여 주어진다.
포인트 t 에서의 기능 노드i 로부터 가변 노드 j까지의 성좌 포인트 k의 확률은:
Figure pct00037
및
Figure pct00038
에 의하여 제공된다.
JMPA는 도 12 에서 흐름도(170)에 의하여 예시되는 바와 같이 Turbo-MPA과 함께 사용될 수도 있다. Turbo-MPA는 2013 년 3 월 15 일에 출원된 가특허출원 번호 제 61/788,881 호에서 더욱 논의되는데, 이것은 본 명세서에서 원용에 의하여 통합된다. 흐름도(170)는 터보 코드 디코더 및 외부-루프 조기 결정 검출기(early determination detector)를 사용한 외부-루프 결정을 예시한다. 단계 172 는 위에서 논의된 바와 같이 MPA를 수행한다. LLR들은 수신된 신호 및 연역적 확률에 기초한 출력이다.
단계 174 에서, 소프트 입력 소프트 출력(SISO) 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩이 수행된다. SISO FEC는 입력 LLR 또는 MPA로부터의 확률 값에 기초하여 각각의 UE에 대하여 개별적으로 수행될 수도 있다. 출력 LLR 또는 확률 값들도 역시 계산된다.
단계 176 에서, MPA의 조기 종결은 외부-루프 종결 표시자에 의하여, 예를 들어, 업데이트된 확률이 FEC 출력에서의 임계에 따라서 수렴할 경우에 발생한다. LDS 검출에 대한 연역적 정보는 SISO 디코더의 출력에 기초하여 계산된다. LLR들 사이의 차분이 이제 계산되어 외인성(extrinsic) 정보를 획득한다. 비트에 대한 외인성 정보는 모든 가변 노드 또는 UE에 대한 성좌 포인트에 대한 연역적 정보를 업데이트하기 위하여 사용된다. 외부-루프 수렴 기준은 외부 루프 반복을 조기에 종결시키기 위하여 정의될 수도 있다.
하드 결정은 단계 182 에서 SISO FEC 디코딩에서 출력된 LLR에 기초하여 결정된다. 하드 결정은 조기 종결이 없는 경우에 발생할 수도 있다. 대안적으로는, 하드 결정은 어떤 횟수의 반복 이후에 수행될 수도 있다'.
다운링크 시나리오에서 JMPA가 있는 소프트 검출이 사용될 수도 있다. 그러나, 복잡도는 높을 수도 있다.
일 예에서, 업링크 솔루션은 JMPA를 사용한다. 업링크 액세스가 승인되지 않는다면(grant-less), 수신기는 사용자의 아이덴티티를 알거나 또는 채널 또는 순서결정 지식을 가지지 못한다. 또한, 업링크에서, 상이한 시그너쳐의 활성화는 서로 독립적이다. JMPA가 있는 하드 또는 소프트 검출이 업링크 솔루션으로서 사용될 수도 있다.
LDS 블록의 개수가 충분히 크다면,
Figure pct00039
는
Figure pct00040
의 평균 및
Figure pct00041
의 분산을 가진 가우시안 랜덤 변수에 의하여 근사화될 수 있는데, 여기에서
Figure pct00042
는 사용자 i에 대한 평균 수신된 전력이다. 하드 검출에 대하여,
Figure pct00043
이다.
소프트 검출에 대하여,
Figure pct00044
이다.
도 13 은 본원에서 설명되는 디바이스 및 방법을 구현하기 위하여 사용될 수도 있는 처리 시스템(270)의 블록도를 예시한다. 특정 디바이스가 도시된 컴포넌트 모두를, 또는 컴포넌트들의 오직 서브세트를 이용할 수도 있고, 집적의 수준은 디바이스마다 변동할 수도 있다. 더욱이, 디바이스는 다중 처리 유닛, 프로세서, 메모리, 송신기, 수신기, 등과 같은 컴포넌트의 여러 실례들을 포함할 수도 있다. 처리 시스템은 마이크로폰, 마우스, 터치스크린, 키패드, 키보드, 및 기타 등등과 같은 하나 이상의 입력 디바이스가 탑재된 처리 유닛을 포함할 수도 있다. 또한, 처리 시스템(270)에는 하나 이상의 출력 디바이스, 예컨대 스피커, 프린터, 디스플레이, 및 기타 등등이 탑재될 수도 있다. 처리 유닛은 버스에 연결된 중앙 처리 유닛(CPU)(274), 메모리(276), 대용량 저장 디바이스(278), 비디오 어댑터(280), 및 I/O 인터페이스(288)를 포함할 수도 있다.
버스는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 비디오 버스, 또는 기타 등등을 포함하는 하나 이상의 임의의 타입의 여러 버스 아키텍처일 수도 있다. CPU(274)는 임의의 타입의 전자적 데이터 프로세서를 포함할 수도 있다. 메모리(276)는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 동기 DRAM(SDRAM), 판독-전용 메모리(ROM), 이들의 조합, 또는 기타 등등과 같은 임의의 타입의 시스템 메모리를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 메모리는 부팅시에 사용되기 위한 ROM 및 프로그램을 실행하는 동안에 사용되기 위한 프로그램 및 데이터 저장을 위한 DRAM을 포함할 수도 있다.
대용량 스토리지 디바이스(278)는 데이터, 프로그램, 및 다른 정보를 저장하고 데이터, 프로그램, 및 다른 정보가 버스를 통해서 액세스가능하게 하도록 구성되는 임의의 타입의 저장 디바이스를 포함할 수도 있다. 대용량 저장 디바이스(278)는, 예를 들어 고상 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브, 광학 디스크 드라이브, 또는 기타 등등 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
비디오 어댑터(280) 및 I/O 인터페이스(288)는 외부 입력 및 출력 디바이스를 처리 유닛으로 커플링하기 위한 인터페이스를 제공한다. 예시된 바와 같이, 입력 및 출력 디바이스의 예는 비디오 어댑터에 커플링된 디스플레이 및 I/O 인터페이스에 커플링된 마우스/키보드/프린터를 포함한다. 다른 디바이스들이 처리 유닛에 커플링될 수도 있고 추가적이거나 더 적은 인터페이스 카드가 이용될 수도 있다. 예를 들어, 시리얼 인터페이스 카드(미도시)가 프린터용 시리얼 인터페이스를 제공하기 위하여 사용될 수도 있다.
처리 유닛은 하나 이상의 네트워크 인터페이스(284)를 더 포함하는데, 이것은 이더넷 케이블 또는 기타 등등과 같은 유선 링크, 및/또는 액세스 노드 또는 상이한 네트워크로의 무선 링크를 포함할 수도 있다. 네트워크 인터페이스(284)는 처리 유닛이 네트워크를 통해서 원격 유닛과 통신하도록 한다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스는 하나 이상의 송신기/송신 안테나 및 하나 이상의 수신기/수신 안테나를 통한 무선 통신을 제공할 수도 있다. 일 실시예에서, 처리 유닛은 데이터 처리 및 통신 다른 처리 유닛, 인터넷, 원격 저장 설비, 또는 기타 등등과 같은 원격 디바이스와의 통신을 위한 로컬-영역 네트워크 또는 광역 네트워크에 커플링된다.
여러 실시예들이 본 개시물에서 제공된 바 있지만, 개시된 시스템들 및 방법들은 본 개시물의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 많은 다른 특정 형태들로 구현될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 예들은 예시적으로 그리고 한정적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 이러한 의도는 본 명세서에서 제공된 세부사항들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 다양한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들이 결합되거나 다른 시스템과 통합될 수도 있고, 또는 어떤 피쳐들은 생략되거나 구현되지 않을 수도 있다.
또한, 다양한 실시예들에서 이산적이거나 별개의 것으로서 설명되고 도시된 기법들, 시스템들, 서브시스템들 및 방법들은 본 개시물의 범위로부터 벗어나지 않으면서 결합되거나 다른 시스템들, 모듈들, 기법들, 또는 방법들과 결합될 수도 있다. 서로 커플링되거나 직접적으로 커플링되거나 통신하고 있는 것으로 도시되고 논의되는 다른 아이템들은 전기적, 기계적, 또는 다른 몇몇 인터페이스, 디바이스, 또는 중간 컴포넌트를 통하여 간접적으로 커플링되거나 또는 통신하고 있을 수도 있다. 변경, 대체, 및 개조들의 다른 예들은 당업자에 의하여 확인가능하고, 본 명세서에서 개시되는 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 제조될 수 있다.

Claims (22)

  1. 저밀도 확산(low density spreading; LDS) 액티브 시그너쳐를 무정보에서(blindly) 검출하는 방법으로서,
    제 1 노드에 의하여 제 2 노드로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계; 및
    상기 신호를 상기 액티브 시그너쳐 목록에 따라서 디코딩하여 디코딩된 신호를 획득하는 단계를 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 사용자 장비(UE)이고 상기 제 2 노드는 송신 포인트인, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 송신 포인트이고, 상기 제 2 노드는 UE인, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호를 상기 액티브 시그너쳐 목록에 따라서 디코딩하여 디코딩된 신호를 획득하는 단계는,
    확산 행렬의 인자 그래프 표현에 따라서 인자 그래프를 결정하는 단계; 및
    상기 인자 그래프에 따라서 메시지 전달 알고리즘(message passing algorithm; MPA)을 상기 신호에 수행하여 디코딩된 신호를 생성하는 단계를 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계는,
    상기 신호를 상기 확산 행렬 및 상기 확산 행렬의 상보적 시그너쳐 행렬(complimentary signature matrix) 모두에 따라서 역상관하는 단계를 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계는,
    상기 신호를 채널 행렬에 따라서 역상관하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 노드에 의하여, 상기 채널 행렬에 대한 값을 식별하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계는 상기 채널 행렬의 기지의 값이 없이 상기 신호를 역상관하는 단계를 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계는 상기 신호에 하드 검출을 수행하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계는 상기 신호에 소프트 검출을 수행하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    제 1 노드에 의하여, 액티브 시그너쳐 목록의 순서결정(ordering)을 식별하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하는 단계는, 상기 액티브 시그너쳐 목록의 알려진 순서결정이 없이 상기 신호를 역상관하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  13. 저밀도 확산(LDS) 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법으로서,
    상기 제 1 노드에 의하여 제 2 노드로부터 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 신호에 결합 메시지 전달 알고리즘(JMPA)을 실행하는 단계를 포함하고, 상기 JMPA를 실행하는 단계는 디코딩된 신호 및 상기 디코딩된 신호에 따른 액티브 시그너쳐 목록을 공동으로 생성하는 단계를 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 사용자 장비(UE)이고 상기 제 2 노드는 송신 포인트인, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 송신 포인트이고, 상기 제 2 노드는 UE인, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 JMPA를 실행하는 단계는, 상기 JMPA를 인자 그래프에 따라서 실행하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    인액티브 시그너쳐가 제로 성좌 포인트(zero constellation point)에 의하여 표현되는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 JMPA를 실행하는 단계는,
    메시지 전달 알고리즘(MPA)을 실행하여 상기 신호에 대응하는 복수 개의 로그 최우비(log-likelihood ratio; LLR)를 생성하는 단계;
    복수 개의 LLR을 디코딩하여 복수 개의 디코딩된 LLR을 획득하는 단계;
    복수 개의 연역적 확률을 복수 개의 LLR 및 복수 개의 디코딩된 LLR에 따라서 계산하는 단계; 및
    상기 MPA를 상기 신호 및 복수 개의 연역적 확률에 따라서 실행하는 단계를 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 JMPA를 실행하는 단계는, 상기 신호에 하드 검출을 수행하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 JMPA를 실행하는 단계는, 상기 신호에 소프트 검출을 수행하는 단계를 더 포함하는, LDS 액티브 시그너쳐를 무정보에서 검출하는 방법.
  21. 제 1 노드로서,
    프로세서; 및
    프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하고, 상기 프로그래밍은:
    신호를 제 2 노드로부터 수신하고,
    상기 신호를 시그너쳐 목록에 따라서 역상관하여 액티브 시그너쳐 목록을 획득하며,
    상기 신호를 액티브 시그너쳐 목록에 따라서 디코딩하여 디코딩된 신호를 획득하기 위한 명령을 포함하는, 제 1 노드.
  22. 제 1 노드로서,
    프로세서; 및
    프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하고, 상기 프로그래밍은:
    신호를 제 2 노드로부터 수신하고, 및
    상기 신호에 결합 메시지 전달 알고리즘(JMPA)을 실행하기 위한 명령으로서, 액티브 시그너쳐 목록을 디코딩된 신호에 따라서 공동으로 생성하기 위한 명령을 포함하는, 제 1 노드.
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