KR20180081671A - 서브-블록 디코딩 데이터 신호를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들은 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 신호를 디코딩하는 디코더를 제공하되, 상기 신호는 정보 심볼의 벡터를 포함하고, 상기 디코더는,
- 적어도 하나의 후보 파라미터 세트를 결정하고, 정보 심볼 벡터의 분할이 분할 파라미터의 각 후보 세트와 연관된 서브-벡터들의 세트로 되도록 구성된 처리 유닛(307) - 서브-벡터의 각 쌍은 분할 메트릭과 관련되며;
- 상기 분할 메트릭에 의존하는 선택 기준에 따라 분할 파라미터의 상기 후보 세트들 중 하나를 선택하도록 구성된 선택 유닛(309); 및
- 심볼 추정 알고리즘을 적용함으로써 상기 선택된 분할 파라미터 세트와 관련된 각 서브-벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하도록 구성된 디코딩 유닛(311)을 포함하며,
상기 디코더는 정보 심볼의 각 서브-벡터의 적어도 하나의 상기 추정으로부터 상기 정보 심볼의 벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하도록 구성된다.

Description

서브-블록 디코딩 데이터 신호를 위한 방법 및 장치{METHODS AND DEVICES FOR SUB-BLOCK DECODING DATA SIGNALS}

본 발명은 일반적으로 디지털 통신에 관한 것으로, 특히 데이터 신호를 디코딩하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

다중-입력 다중-출력(MIMO) 기술은 몇몇 통신 시스템에서 높은 전송 속도를 제공하기 위해 사용된다. MIMO 기술은 다수의 시간 슬롯에 걸쳐 다수의 송신 및/또는 수신 안테나를 사용하여 더 많은 데이터 심볼을 인코딩 및 다중화하기 위해 공간 및 시간 차원을 이용한다. 그 결과, MIMO 기반 통신 시스템의 용량, 범위 및 신뢰성이 향상될 수 있다. 예시적인 MIMO 통신 시스템은 유선(예를 들어, 광섬유-기반) 및 무선 통신 시스템을 포함한다.

높은 데이터 처리량 및 향상된 커버리지 범위, 신뢰성 및 성능은 MIMO 시스템에 의해 데이터 스트림을 통신하기 위한 다중 송신 및 수신 안테나의 사용을 통해 달성된다. 다중 송신 및 수신 안테나를 사용하면 간섭, 신호 페이딩 및 다중 경로를 포함하는 전파 효과에 대한 내성이 높아진다.

MIMO 시스템은 시공간 코딩 및 디코딩 기술을 기반으로 한다. 송신기 장치에서, 시공간 인코더는 전송 채널을 통해 이후에 전송되는 코드 워드로 데이터 스트림을 인코딩하기 위해 구현된다. 수신기 측에서, 송신기 장치(들)에 의해 전달되는 의도된 데이터 스트림을 복구하기 위해 시공간 디코더가 구현된다. 여러 시공간 디코딩 알고리즘이 존재한다. 사용되는 디코딩 알고리즘의 선택은 목표 성능 및 구현 복잡성 및 관련 비용에 의존한다.

똑같이 분산된 정보 심볼이 존재할 때, 최적 시공간 디코더는 ML(Maximum Likelihood) 디코딩 기준을 구현한다. 예시적인 ML 디코딩 알고리즘은 구(Sphere) 디코더, Schnorr-Euchner 디코더, 스택 디코더 및 SB-Stack 디코더와 같은 철저한 검색 및 순차적 디코딩 알고리즘을 포함한다. ML 디코더는 최적의 성능을 제공하지만, 안테나의 수 및 정보 심볼이 속하는 알파벳의 크기에 따라 증가하는 높은 계산 복잡성을 필요로 한다.

대안적으로, ML 디코더보다 낮은 계산 복잡도를 요구하는 차선의 디코딩 알고리즘이 사용될 수 있다. 예시적인 준-최적 디코딩 알고리즘은 다음을 포함한다:

- 제로-포싱(ZF) 및 최소 평균 제곱 오차(MMSE: minimum mean square error) 디코더와 같은 선형 디코더; 및

- ZF-DFE 디코더와 같은 비선형 디코더.

선형 및 비-선형 디코더 모두는 심볼 간 간섭 제거 및 정보 심볼의 개별적 추정에 기초한다.

또 다른 준-최적 서브-블록 디코딩 전략에 따르면, 정보 심볼은 서브-벡터들, 즉 심볼의 서브-블록들에 의해 디코딩될 수 있다. 서브-블록 디코딩을 구현하는 알고리즘은 정보 심볼의 벡터를 둘 이상의 서브-벡터로 나눈 것에 기초한다. 각각의 서브-벡터는 이전에 추정된 심볼의 서브-벡터가 주어지면 개별적으로 재귀적으로 추정된다. 심볼의 각 서브-벡터의 추정은 심볼 추정 알고리즘을 사용하여 수행된다. 임의의 순차적, 선형 또는 비선형 디코딩 알고리즘은 정보 심볼의 대응하는 서브-벡터의 추정치를 생성하기 위한 심볼 추정 알고리즘으로서 주어진 서브-블록에서 구현될 수 있다.

QR-기반 서브-블록 디코딩 알고리즘에 따르면, 정보 심볼의 벡터의 분할은 전송 채널을 나타내는 상부 삼각 행렬의 분할에 따라 이루어진다. 상부 삼각 행렬은 전송 채널을 나타내는 채널 행렬에 QR 분해를 적용함으로써 획득될 수 있다.

QR-기반 서브-블록 디코딩 알고리즘은 문헌[W-J Choi, R. Negi, 및 J.M. Cioffi의 Combined ML and DFE decoding for the V-BLAST system, IEEE International Conference on Communications, Volume 3, pages 1243-1248, 2000]에 개시되어 있다. 데이터 스트림의 공간 멀티플렉싱을 사용하는 무선 MIMO 시스템에 대해 ML 및 DFE 디코딩의 조합이 제안되어있다. 길이 n의 정보 심볼의 벡터는 먼저 길이 p 및 n-p의 2개의 서브-벡터들로 분할된다. ML 디코딩은 p개의 정보 심볼을 포함하는 서브-벡터의 추정을 결정하는데 사용된다. 그 다음, 결정 피드백 등화를 사용하여, 남은 n-p개의 심볼은 심볼 간 간섭 제거 후에 추정된다. 분할 파라미터, 즉 서브-벡터의 수 및 각 서브-벡터의 길이의 선택은 결정론적이다.

코딩된 무선 MIMO 시스템에 대한 다른 QR 기반 서브-블록 디코딩 알고리즘은 예를 들어 다음에 개시되어 있다:

- "K. Pavan Srinath 및 B. Sundar Rajan에 의한, Low ML-Decoding Complexity, Large Coding Gain, Full-Rate, Full-Diversity STBCs for 2x2 and 4x2 MIMO Systems, IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, Volume 3, Issue 6, pages 916-927, 2009";

- "L. P. Natarajan, K. P. Srinath, 및 B. Sundar Rajan에 의한, On The Sphere Decoding Complexity of Gigh-Rate Multigroup Decodable STBCs in Asymmetric MIMO Systems, IEEE Transactions on Information Theory, Volume 59, Issue 9, 2013"; 및

- "T. P. Ren, Y. L. Guan, C. Yuen, 및 R. J. Shen에 의한, Fast-group-decodable space-time block code. In Proceedings of IEEE Information Theory Workshop, pages 1-5, January 2010".

이러한 접근법에서 상부 삼각 행렬의 분할은 사용된 시공간 블록 코드(STBC)와 특히 STBC가 속할 수 있는 클래스에 따라 달라진다.

QR 기반 재귀 서브-블록 디코딩은 이전에 추정된 서브-벡터들에 주어진 정보 심볼의 서브-벡터들의 재귀적 추정에 기초한다. 정보 심볼의 다양한 서브-벡터들 사이의 간섭으로 인해, 주어진 서브-벡터에 대한 디코딩 에러는 다음 서브-벡터들에 걸쳐 전파되어 디코딩 에러를 생성할 수 있다. 재귀적 서브-블록 디코딩 알고리즘의 성능은 따라서 정보 심볼의 서브-벡터 간의 간섭에 의해 영향을 받는다.

기존의 재귀적 하위 블록 디코딩 알고리즘은 선형 및 비선형 디코더보다 우수한 성능을 제공한다. 그러나, 정보 심볼 벡터의 분할은 결정론적으로 또는 코딩 시스템에서 사용된 코드에 따라 수행된다. 또한, 기존의 서브-블록 분할 기준은 정보 심볼의 서브-벡터 간의 간섭을 고려하지 않으며 차선의 성능/복잡성 절충을 초래할 수 있다.

따라서, 재귀적으로 디코딩되는 정보 심볼의 서브-벡터들 사이의 간섭의 영향을 감소시키는 서브-블록 분할이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신되는 신호를 디코딩하는 디코딩 장치가 제공된다. 상기 신호는 정보 심볼의 벡터를 포함한다. 상기 디코더는,

- 적어도 하나의 후보 세트의 분할 파라미터를 결정하고, 상기 분할된 파라미터 세트의 각각의 후보 세트와 관련하여 상기 정보 심볼의 벡터를 하나의 서브-벡터 세트로 분할하도록 구성된 처리 유닛(여기서 서브-벡터들의 각 쌍은 분할 메트릭과 관련됨);

- 상기 분할 메트릭에 의한 선택 기준에 따라 상기 분할 파라미터의 후보 세트들 중 하나를 선택하도록 구성된 선택 유닛; 및

- 심볼 추정 알고리즘을 적용함으로써 상기 분할 파라미터의 선택된 세트와 관련된 각 서브-벡터의 적어도 하나의 추정을 결정하도록 구성된 디코딩 유닛을 포함한다.

디코더는 정보 심볼의 각각의 서브-벡터의 적어도 하나의 추정치로부터 정보 심볼의 벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하도록 구성된다.

일 실시예에 따르면, 전송 채널은 상부 삼각 행렬로 표현될 수 있다. 이러한 실시예에서, 처리 유닛은 각 후보 파라미터 세트에 대하여, 정보 심볼 벡터의 분할과 관련하여 상부 삼각 행렬의 후보 분할을 적어도 2개의 서브-행렬로 결정하도록 추가로 구성될 수 있고, 서브-벡터의 각 쌍은 상기 적어도 2개의 서브-행렬들로부터 직사각형 서브-행렬과 더 관련되며, 서브-벡터들의 각 쌍과 관련된 상기 분할 메트릭은 상기 분할 파라미터의 후보 세트에 대해 결정된 상기 직사각형 서브-행렬의 성분들로부터 유도되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 분할 메트릭은,

- 기준값보다 작거나 같은 절대값을 가지는 직사각형 서브-행렬에 포함되는 구성 요소의 수(여기서 기준값은 0보다 크거나 같은 양의 실수임), 및

- 직사각형 서브-행렬에 포함된 구성 요소의 총 개수

사이의 비율일 수 있다.

일 실시예에서, 기준값은 0과 동일할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 선택 기준은,

- 상기 분할 파라미터의 후보 세트 각각에 대해, 상기 분할 파라미터의 후보 세트와 연관된 상기 서브-벡터의 세트의 서브-벡터의 쌍과 연관된 상기 분할 메트릭 중에서 최저 분할 메트릭 값에 대응하는 기준 분할 메트릭을 결정하는 단계; 및

- 상기 분할 파라미터의 후보 세트 중에서, 상기 기준 분할 메트릭의 가장 높은 값을 갖는 분할 파라미터의 후보 세트를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 선택 기준은 메트릭 임계치와 관련된 메트릭 조건을 만족하는 분할 메트릭의 최대 개수와 관련된 분할 파라미터의 후보 세트를 선택하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 메트릭 조건은, 상기 주어진 분할 메트릭이 상기 메트릭 임계치보다 크거나 같은 경우, 한 쌍의 서브-벡터들과 관련된 소정의 분할 메트릭에 대해 만족한다.

일 실시예에서, 메트릭 임계치는 서브-벡터들의 각 쌍에 대해 다를 수 있다.

다른 실시예들에서, 메트릭 임계치는 서브-벡터들의 각 쌍에 대해 동일할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 메트릭 임계치는 신호-대-잡음비 및/또는 전송율에 따라 선택될 수 있다.

또한, 일 실시예에 따르면, 처리 유닛은 분할 파라미터의 적어도 하나의 후보 세트를 반복적으로 결정하도록 구성될 수 있으며, 반복은 다음을 포함한다:

- 분할 파라미터의 현재 후보 세트를 결정하는 단계; 정보 심볼 벡터를 한 세트의 서브-벡터로의 분할은 분할 파라미터의 결정된 현재 후보 세트에 대해 수행될 수 있으며; 그리고

- 분할 파라미터의 현재 후보 세트를, 분할 파라미터의 현재 후보 세트 중 적어도 하나의 분할 파라미터를 수정함으로써 갱신하는 단계;

일 실시예에 따르면, 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 분할 파라미터 중 적어도 하나를 변경하는 단계는 분할 파라미터 중 적어도 하나를 증가 또는 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 처리 유닛은 분할 파라미터의 초기 후보 세트를 미리 결정하도록 구성될 수 있으며, 분할 파라미터의 상기 현재 세트는 분할 파라미터의 초기 후보 세트로 초기에 설정된다.

일 실시예에 따르면, 분할 파라미터 세트는,

- 정보 심볼의 적어도 2개의 서브-벡터들, 및/또는

- 정보 심볼의 각각의 서브-벡터에 대한 길이 파라미터; 상기 길이 파라미터는 적어도 1과 같고 정보 심볼의 서브-벡터에 포함된 정보 심볼의 수를 나타낸다.

일 실시예에 따르면, 디코딩 유닛은 정보 심볼의 각각의 서브-벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하기 위해 상이한 심볼 추정 알고리즘을 적용하도록 구성될 수 있다.

또한, 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 신호를 디코딩하는 방법이 제공된다. 상기 신호는 정보 심볼의 벡터를 포함한다. 상기 방법은,

- 상기 분할 파라미터의 적어도 하나의 후보 세트를 결정하고, 정보 심볼의 벡터의 분할이 분할 파라미터의 각 후보 세트와 연관하여 하나의 서브-벡터로 실행되는 단계, 여기서 각 서브-벡터의 쌍은 분할 메트릭과 연관되며;

- 상기 분할 메트릭에 의해 선택 기준에 따라 상기 분할 파라미터의 후보 세트들 중 하나를 선택하는 단계; 및

- 심볼 추정 알고리즘을 적용함으로써 상기 분할 파라미터의 선택된 세트와 관련된 각각의 서브-벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하는 단계를 포함한다.

이 방법은 정보 심볼의 각각의 서브-벡터의 적어도 하나의 추정으로부터 정보 심볼의 벡터의 적어도 하나의 추정을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 다양한 실시예는 정보 심볼의 벡터의 분할을 심볼 추정 알고리즘들에 적응시키는 서브-블록 분할을 허용한다. 특정 실시예에 따른 서브-블록 분할은 또한 유리하게도 정보 심볼의 서브-벡터에 대한 디코딩 에러의 전파를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 디코딩 에러 성능이 개선된다.

본 발명의 또 다른 이점은 도면 및 상세한 설명을 검토한 당업자에게 명백해질 것이다.

첨부된 도면은 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하며, 본 발명의 다양한 실시예를 도시하며:
도 1은 일 실시예에 따른 통신 시스템에 대한 본 발명의 예시적인 애플리케이션의 블록도;
도 2는 일 실시예에 따른, 무선 단일 사용자 MIMO 시스템에 대한 본 발명의 예시적인 애플리케이션의 블록도;
도 3은 일 실시예에 따른 시공간 디코더의 구조를 나타내는 블록도;
도 4는 일 실시예에 따른, 디코딩 유닛의 구조를 나타내는 블록도;
도 5는 일 실시예에 따른, 서브-블록 디코딩 방법을 도시하는 흐름도;
도 6은 일 실시예에 따른, 서브-블록 디코딩을 위한 분할 파라미터의 하나 이상의 후보 세트를 결정하는 방법을 도시하는 흐름도; 및
도 7은 일 실시예에 따른 시공간 디코더의 하드웨어 아키텍처를 도시한 도면.

본 발명의 실시예들은 디코딩 성능과 디코딩 계산 복잡도 간의 최적화된 트레이드 오프(tradeoff)로 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 정보 심볼의 벡터를 서브-블록 디코딩하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 전송 채널은 전송 채널을 나타내는 채널 행렬에 QR 분해를 적용함으로써 얻어진 상부 삼각 행렬에 의해 표현된다.

본 발명의 실시예들은 정보 심볼의 서브-벡터들 간의 간섭을 통한 에러 전파로 기인하는 정보 심볼의 서브-벡터들에 대한 추정 에러들의 감소를 가능하게 하는 선택 기준에 따른 상부 삼각 행렬의 최적화된 분할을 제공한다.

다양한 실시예에 따른 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품은 상이한 유형의 시스템에서 구현될 수 있다. 특히, 이들은 하나 이상의 송신기 장치로부터 하나의 수신 장치로 전달되는 정보 심볼의 벡터의 추정을 결정하기 위해 통신 시스템에서 구현될 수 있다.

일 실시예에 대한 다음의 설명은 설명의 목적으로만 통신 시스템을 참조하여 이루어질 것이다. 그러나, 당업자는 실시예가 예를 들어 신호 처리 시스템, 암호화 시스템 및 위치 확인 시스템과 같은 다른 유형의 시스템에 적용될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른, 통신 시스템(100)에 대한 예시적인 응용의 블록도이다. 통신 시스템(100)은 유선(예를 들어, 광섬유 기반) 또는 무선일 수 있다. 통신 시스템(100)은 전송 채널(13)을 통해 복수의 정보 심볼을 하나 이상의 수신기 장치(15)(이하, "수신기"라 함)로 전송하도록 구성된 적어도 하나의 송신기 장치(이하, "송신기"라 함)를 포함할 수 있다. 수신기(15)는 하나 이상의 송신기 장치(11)에 의해 송신된 정보 심볼을 디코딩하는 적어도 하나의 디코더(10)를 포함할 수 있다. 전송 채널(13)은 임의의 유선 접속(예를 들어, 광섬유 기반 링크) 또는 무선 매체일 수 있다.

무선 통신에 본 발명을 적용함에 있어서, 통신 시스템(100)은 입력 데이터를 나타내는 정보 심볼의 흐름을 통신하도록 구성된 무선 송신기 장치(11) 및 무선 수신기 장치(15)를 포함하는 무선 단일 사용자 MIMO 시스템일 수 있으며, 송신기(11)에 의해 전달된 심볼을 디코딩하도록 구성된다.

송신기 장치(11)는 하나 이상의 송신 안테나를 구비할 수 있고, 수신기 장치(15)는 하나 이상의 수신 안테나, 송신 안테나의 수 nt 및 수신 안테나의 수 nr이 1보다 클 수 있다.

무선 통신에 대한 본 발명의 다른 응용에서, 통신 시스템(100)은 복수의 무선 송신기 장치(11) 및 수신기 장치(15)가 서로 통신하는 무선 다중 사용자 MIMO 시스템일 수 있다. 이러한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access) 및 Space- SDMA(Division Multiple Access)와 같은 다중 액세스 기술 중 하나 또는 조합을 사용할 수 있다.

광통신에 대한 본 발명의 응용에서, 통신 시스템(100)은 광섬유 기반 통신 시스템일 수 있다. 따라서, 송신기(11) 및 수신기(15)는 광섬유 기반 송신 시스템에서 동작할 수 있는 임의의 광 트랜시버일 수 있다. 전송 채널(13)은 단거리 또는 장거리를 통해 데이터를 전달하도록 설계된 임의의 광섬유 링크일 수 있다. 단거리에서 광섬유 링크를 사용하는 예시적인 응용은 데이터 센터 상호 접속과 같은 고용량 네트워크를 포함한다. 장거리에서 광섬유 링크를 사용하는 예시적인 응용은 육상 및 대양 전송기를 포함한다. 이러한 실시예에서, 송신기(11)에 의해 전달된 정보 심볼은 광섬유의 상이한 편광 상태에 따라 편광된 광 신호에 의해 반송될 수 있다. 광 신호는 하나 이상의 전파 모드에 따라 수신기(15)에 도달할 때까지 섬유 기반 전송 채널(11)을 따라 전파한다.

광통신에 대한 본 발명의 다른 응용에서, 정보 심볼을 운반하는 광 신호는 단일 파장 레이저를 사용하여 생성될 수 있다.

다른 실시예에서, 파장 분할 다중화(WDM) 기술은 송신기(11)에서 사용되어 복수의 독립적인 파장을 사용하는 광 신호를 생성할 수 있다.

다중 모드 광섬유를 사용하는 광통신 시스템에 대한 본 발명의 또 다른 적용에서, 공간 분할 다중화 기술은 다양한 전파 모드에 따라 정보 심볼을 다중화하는데 사용될 수 있다.

또한, WDMA(Wavelength Division Multiple Access)와 같은 다중 접속 기술은 광통신 시스템에 대한 본 발명의 일부 응용에 사용될 수 있다.

전송 채널(13)은 주파수 선택성, 간섭 및 지연을 완화하기 위한 OFDM(직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 및 FBMC(필터 뱅크 다중 캐리어)와 같은 단일 캐리어 또는 다중 캐리어 변조 포맷을 사용하는 임의의 선형 가산 백색 가우스 잡음(AWGN) 채널 또는 다중 경로 채널일 수 있다.

무선 단일 사용자 MIMO 시스템에 대한 본 발명의 응용에서, 수신된 신호의 QR-기반 서브-블록 디코딩의 복잡성/성능 트레이드-오프는 서브-벡터간의 간섭을 고려해야 하는 정보 심볼의 벡터의 서브-블록 분할의 최적화를 통해 최적화될 수 있다. 디코딩 방법들 및 장치들의 예시적인 응용은 제한없이 구현될 수 있는 구성들 내의 MIMO 디코딩을 포함하지만;

- ITU G.hn 및 HomePlug AV2 규격에서 표준화된 전력선 유선 통신;

- Wi-Fi(IEEE 802.11n 및 IEEE 802.11ac), the cellular WiMax(IEEE 802.16e), the cooperative WiMax(IEEE 802.16j), LTE(Long Term Evolution), LTE-고급, 및 5G 진행중인 표준화 등에서 실행될 수 있다.

단지 설명의 목적으로, 이하의 설명은 n_t≥1개의 송신 안테나들을 구비한 송신기 장치(11) 및 송신기(11)에 의해 송신된 정보 심벌들을 디코딩하기 위한 n_r≥1 개의 수신 안테나들을 구비한 수신기 장치(15)를 수용하는 무선 단일 사용자 MIMO 시스템을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 당업자는 본 발명의 실시예가 무선 다중 사용자 MIMO 시스템 및 광학 MIMO 시스템과 같은 다른 통신 시스템에 적용된다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 보다 일반적으로는, 본 발명은 수신기 장치에서의 채널 출력의 선형 표현(등가적으로 격자 표현)을 특징으로 하는 임의의 통신 시스템에 적용될 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 국한되지는 않으나, 본 발명은 2보다 크거나 같은 다수의 송신 안테나들(n_t≥2) 및/또는 2보다 크거나 같은 수신 안테나들의 수(예를 들어, n_r≥2)에서 특히 장점을 갖는다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 무선 단일 사용자 MIMO 통신 시스템(200)이 도시되어 있다. 무선 단일 사용자 MIMO 통신 시스템(200)은 시간 및 공간 차원에 걸쳐 정보 심볼을 다중화하기 위해 시공간 블록 코드(STBC)를 구현하는 송신기(20)를 포함할 수 있다. 스테이션의 각 송신기(20)는 무선 통신 시스템(200)에 따라 다른 스테이션의 수신기(21)와 데이터를 교환할 수 있다.

무선 단일 사용자 MIMO 통신 시스템(200)은 대칭 구성을 나타낼 수 있다. 여기에서, 대칭 구성은 송신기(20) 및 수신기(21)가 동일한 수의 안테나 n_t=n_r을 구비하는 구성을 지칭한다. 대안적으로, MIMO 구성은 비대칭일 수 있고, 수신 안테나의 수 n_r은 송신 안테나의 수 n_t와 다르다. 특히, 일 실시예에서, 순위 결핍 문제를 피하기 위해, 수신 안테나의 수 n_r은 송신기에서의 안테나의 수 n_t보다 클 수 있다. 예시적인 비대칭 MIMO 구성은 예를 들어 LTE 표준에서 지원되는 2×4(n_t=2, n_r=4) 및 4×8(n_t=4, n_r=8)을 포함한다.

송신기(20)는 채널 행렬(H_c)로 표현되는 잡음이 많은 무선 MIMO 채널을 통해 수신기(21)에 신호를 전달할 수 있다. 송신기(20)는 무선 환경에서 동작할 수 있는 상이한 장치 또는 시스템으로 구현될 수 있다. 이러한 응용에 적합한 예시적인 디바이스는 이동 전화, 무인 비행기, 랩탑, 태블릿, 로봇, IoT(Internet of Things)장치, 기지국 등을 포함한다. 송신기(20)는 고정식 또는 이동식일 수 있다. 예를 들면 다음과 같다:

- 선형 블록 코드 또는 컨벌루셔널 코드와 같은 순방향 에러 정정(FEC) 코드를 구현하는 채널 인코더(201);

- 변조된 심볼 벡터(sc)를 전달하는 직교 진폭 변조(QAM)와 같은 변조 방식을 구현하는 변조기(203);

- 코드 워드 행렬 X를 전달하는 시공간 인코더(205);

- n_t개의 송신 안테나(207), 각각의 송신 안테나는 OFDM 또는 FBMC 변조기와 같은 단일-캐리어 또는 다중-캐리어 변조기와 관련된다.

송신기(20)는 예를 들어 선형 블록 코드 또는 컨볼루션 코드를 구현하는 FEC 인코더(201)를 사용하여 수신된 정보 비트의 흐름을 데이터 입력으로서 인코딩하도록 구성될 수 있다. 인코딩된 이진 신호는 변조기(203)를 사용하여 심볼 벡터 s_c로 변조될 수 있다. 2^q 심볼 또는 상태를 갖는 2^q-QAM 또는 2^q-PSK 와 같은 상이한 변조 방식이 구현될 수 있다. 변조된 벡터 s_c는 심볼 당 q 비트를 갖는 복소값 심볼 s₁, s₂, ..., s_k를 포함하는 복소값 벡터일 수 있다.

정보 심볼 s_j는 평균 전력 E_s를 가지며, 다음과 같은 형태로 기개될 수 있다:

s_j=Re(s_j)+Im(s_j) (1)

식(1)에서, i는 i²=-1이면서 Re(.) 및 Im(.) 연산자가 입력 값의 실수부 및 허수부를 각각 출력하는 복소수를 나타낸다.

2^q-QAM과 같은 변조 포맷이 사용되는 경우, 2^q 심볼 또는 상태는 정수 필드 Z[i]의 서브-세트를 나타낸다. 해당 별자리는 다른 상태 또는 기호를 나타내는 2^q 점으로 구성된다. 또한, 제곱 변조의 경우, 정보 심볼의 실수부 및 허수부는 동일한 유한 알파벳 A=[-(q-1),(q-1)]에 속한다. 변조 방식의 최소 거리(dmin)는 배열에서 2개의 인접한 포인트 사이의 유클리드 거리를 나타내며, 그러한 예에서는 2와 동일하다.

시공간 인코더(205)는 인코딩된 심볼로부터 코드 워드 행렬 X를 생성하는데 사용될 수 있다. 시공간 인코더(205)는 길이 T의 선형 STBC를 사용할 수 있으며, 코드북 C에 속하고 T 개의 시간 슬롯을 통해 전송되는 차원 n_t×T의 코드 워드 행렬 X를 전달할 수 있다. 이러한 코드의 코딩 속도는 채널 사용 당 к/T 복소 심볼과 동일하며, 여기서 к는 이 경우에 차원 k의 벡터 s_c=[s₁,s₂,...,s_k]^t를 구성하는 인코딩된 복소수 심볼의 수이다. 풀 레이트 코드가 사용될 때, 시공간 인코더(205)는 κ=n²t(T=n_t) 복소값 심볼을 인코딩한다. STBC의 예는 완벽한 코드이다. 완벽한 부호는 복잡한 정보 기호의 수를 부호화하여 풀 코드 레이트를 제공하며 비소멸 결정 특성을 만족시킨다.

일 실시예에서, 시공간 인코더(205)는 시간 차원에서 코딩을 수행하지 않고, 상이한 송신 안테나들을 통해 수신된 복소값 정보 심볼을 다중화함으로써 V-BLAST 방식으로 알려진 공간 멀티플렉싱 방식을 사용할 수 있다.

이와 같이 구성된 코드 워드는 예를 들어 OFDM 또는 FBMC 변조기를 사용하는 다중 반송파 변조 기술을 사용하여 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환될 수 있고, 송신 안테나(207)를 통해 확산될 수 있다. 선택적 필터링, 주파수 전이 및 증폭 후에 송신 안테나(207)로부터 신호가 전송될 수 있다.

수신기(21)는 페이딩 및 간섭을 겪고 복소수 채널 행렬(Hc)로 표현되는 송신 채널("통신 채널"이라고도 함)을 통해 무선 네트워크에서 송신기(20)에 의해 통신된 신호를 수신 및 디코딩하도록 구성될 수 있다. 또한, 통신 채널은 예를 들어 가우스 잡음(Gaussian Noise)에 의해 영향을 받는 잡음이 있을 수 있다.

수신기(21)는 셀룰러 네트워크의 노드-B, 근거리 통신망의 액세스 포인트 또는 애드혹 네트워크 또는 무선 환경에서 동작하는 임의의 다른 인터페이싱 장치와 같은 기지국에 통합될 수 있다. 수신기(21)는 고정식 또는 이동형일 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 수신기(21)는;

- 상기 채널 행렬(H_c) 및 상기 채널 출력 신호(Y_c)로부터 상기 변조 심볼 벡터(Sc)의 추정값을 출력하는 시공간 디코더(211);

- 상기 추정된 심볼 벡터(

)의 디코딩을 수행하여 2진 시퀀스를 생성하는 복조기(213);

- 비터비 알고리즘(Viterbi algorithm)을 이용하여 송신된 비트의 추정인 이진 신호를 출력하도록 구성된 채널 디코더(215)를 포함한다.

수신기(21)는 송신기(20)에 의해 수행되는 처리의 역 처리를 구현한다. 따라서, 멀티 캐리어 변조보다는 송신기에서 단일-캐리어 변조가 사용되면, FBMC 복조기의 nr개의 OFDM은 대응하는 단일 캐리어 복조기로 대체될 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 시공간 디코더(211)의 아키텍처를 나타낸다. 시공간 디코더(211)는 복소값 채널 행렬(Hc)을 실수값 등가 채널 행렬(H)로 변환하고 복소값 채널 출력(Yc)을 차원(n)의 실수값 벡터(y)로 변환하도록 구성된 복소-실수 변환기(301)를 포함할 수 있다.

시공간 디코더(211)는 QR 분해를 H=QR이 되도록 실수값 채널 행렬에 적용함으로써 직교 행렬(Q) 및 상부 삼각 행렬(R)을 생성하도록 구성된 QR 분해기(303)를 포함할 수 있다. 상부 삼각 행렬의 성분은 R_ij로 표시된다.

시공간 디코더(211)는 실수값 채널 행렬의 QR 분해로부터 얻어진 직교 행렬(Q)의 전치에 의해

이 되도록 실수값 신호 y를 스케일링하여 보조 신호

를 결정하도록 구성된 곱셈 유닛(305)을 포함할 수 있다.

재귀적 서브-블록 디코딩에 대한 본 발명의 응용에서, 보조 신호 y 및 상부 삼각 행렬 R은 디코딩 프로세스에서 사용될 수 있다.

이러한 응용에서, 시공간 디코더(211)는 t=1,...,tmax 에 대해 {N^(t),l_k ^(t)}로 표시되는 적어도 하나의 후보 파라미터 세트를 결정하도록 구성된 처리 유닛(307)을 포함하며, 여기서 tmax는 분할 파라미터의 후보 세트의 수를 지정하는 미리 정해진 수이다.

이하의 설명에서, 스크립트 t를 사용하여 표현된 벡터, 행렬 및 메트릭과 같은 변수는 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 세트와 연관되며, 스크립트 t를 사용하여 표현된 벡터, 행렬 및 메트릭은 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 집합을 사용하여 보조 신호

및 상부 삼각 행렬 R의 분할에 대응한다.

분할 파라미터의 후보 세트는 적어도 2와 동일한 다수의 서브-벡터들 N^(t)("서브-벡터들의 후보 수"로 지칭 됨) 및 각 서브-벡터 S^(k,t)의 길이를 지정하는 길이 파라미터(l_k ^(t))(이하 간단히 "길이" 또는 "후보 길이"로도 지칭 됨)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 후보 길이는 인덱스 t의 분할 파라미터의 후보 세트와 연관된 서브-벡터 S^(k,t)에 포함된 정보 심볼의 수를 나타낸다. 후보 길이 세트는 식

을 만족시킨다.

처리 유닛(307)은 각각의 후보 세트의 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}에 대해, 정보 심볼 s의 실수 벡터를 N^(t)개의 서브-벡터로 분할하도록 구성될 수 있다:

(2)

인덱스 t의 분할 파라미터의 후보 세트에 대해, k 번째 서브-벡터 S^(k,t)는 다음과 같이 l_k ^(t)개의 심볼을 포함한다:

(3)

처리 유닛(307)은 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 각 후보 세트에 대해, 실수값 상부 삼각 행렬 R의 후보 분할이 여기서 R^(k,t)에 의해 표시되는 N^(t)개의 상부 삼각 서브-행렬로, 그리고 B^(jk,t)로 표시되는

개의 직사각형 서브-행렬로 나누어 지도록 결정하도록 구성되며, 이것은 식(3)에서 정보 심볼의 벡터의 나눗셈과 관련하여 다음과 같이 된다:

(4)

식(3)과(4)의 후보 분할에 따르면, 각 쌍의 부 벡터는

개의 직사각형 서브-행렬을 포함한다. 보다 구체적으로, k>j에 대한 서브-벡터 S^(j,t) 및 S^(k,t)의 각 쌍은 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)와 연관될 수 있다.

재귀적 서브-블록 디코딩에 대한 본 발명의 응용에서, 직사각형 서브-행렬은 정보 심볼의 다양한 서브-벡터 간의 간섭에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, k>j에 대해서 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)는 서브-벡터 S^(j,t) 및 서브-벡터 S^(k,t) 간의 간섭에 대응할 수 있다.

서브-벡터 S^(j)의 디코딩은 j=k+1,...,N(t)에 대한 서브-벡터 S^(j,t)에 대한 결정된 추정치에 의존한다. 특히, jk+1,..., N(t)에 대한 서브-벡터 S^(j,t)의 추정상의 에러는 서브-벡터 S^(k,t)의 추정상 에러를 초래한다. k>j에 대해서 서브-벡터들 S^(j,t) 및 S^(k,t) 사이의 간섭으로 인한 에러 전파는 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)의 구조에 의존한다. 특히, 에러 전파는 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)의 제로 구조에 의존한다. 직사각형 서브-행렬에 포함된 0의 수가 적으면 적을수록 에러 전파가 낮아지며 디코딩 에러 성능이 좋아진다.

본 발명의 다양한 실시예들은, 주어진 채널을 대표하는 상부 삼각 행렬에 대해, 정보 심볼의 재귀적으로 디코딩된 서브-벡터들 간의 간섭의 영향의 최소화를 가능하게 하는 서브-블록 분할 기술들을 제공한다. 이러한 서브-블록 분할 기법은 직사각형 서브-행렬의 제로 구조를 나타내는 분할 메트릭에 기초한다.

일 실시예에 따르면, 처리 유닛(307)은 각 쌍의 서브-벡터에 분할 메트릭을 연관시키도록 구성될 수 있으며, 분할 메트릭은 상부 삼각 행렬의 성분으로부터 유도된다. 특히, 처리 유닛(307)은 서브-벡터 (S^(j,t), S^(k,t)) 각 쌍을 가지는 SM^(t)(S^(j,t), S^(k,t))에 의해 표시되는 분할 메트릭을 관련시키도록 구성될 수 있고, 분할 메트릭 SM^(t)(S^(j,t), S^(k,t))은 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)의 성분들로부터 유도된다.

일 실시예에 따르면, 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)의 성분들로부터 유도된 분할 메트릭 SM^(t)(S^(j,t), S^(k,t))은 다음과 같은 비율로 정의될 수 있다:

- 절대값이 기준값 R_th보다 작거나 같은 서브-행렬 B^(jk,t)에 포함되는 성분의 수 및

- 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)에 포함된 구성 요소의 총 개수.

기준값 R_th는 영(0)보다 크거나 같은 임의의 양의 실수일 수 있다.

기준값 R_th는 시공간 디코더(211)에 포함된 저장 유닛(315)에 저장될 수 있다.

일 실시예에서, 기준값 R_th는 영(0)일 수 있다. 그러한 실시예들에서, '강성 희박 레이트'(hard sparsity rate)'이라 불리는 분할 메트릭 SM^(t)(S^(j,t), S^(k,t))은 서브-행렬 B^(jk,t)에 포함되는 성분의 총 개수 및 서브-행렬 B^(jk,t)에 포함되는 0값 성분의 수 사이의 비율에 대응한다.

분할 메트릭 SM^(t)(S^(j,t), S^(k,t))이 '연성 희박 비율'이라 지칭되는 다른 실시예에서, 기준값 R_th는 0이 아닌 양의 실수일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기준값 R_th는 모든 서브-벡터 쌍 (S^(j,t), S^(k,t))에 대해 동일할 수 있으며, 즉, 1≤j≤k≤N^(t)에 대한 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)들의 적어도 일부와 같다.

다른 실시예들에서, 기준값 R_th는 서브-벡터 (S^(j,t), S^(k,t))들의 쌍들 중 적어도 일부에 대해 상이할 수 있고, 즉 1≤j≤k≤N^(t)에 대한 직사각형 서브-행렬 B^(jk,t)들의 적어도 일부와 다를 수 있다.

일 실시예에 따르면, 처리 유닛(307)은 tmax로 표시되는 반복의 최대 횟수로 구성되는 반복 처리를 수행함으로써 분할 파라미터의 하나 이상의 후보 세트를 결정하도록 또한 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 처리 유닛(307)은 반복적으로 t=1,...,tmax에 대한 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 적어도 하나의 후보 세트를 결정하도록 추가로 다음과 같이 구성될 수 있다:

- 정보 심볼의 벡터의 현재 분할과 관련된 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 현재 후보 세트를 현재 후보 수의 서브-벡터로 결정하는 단계, 및

- 분할 파라미터의 현재의 후보 세트의 분할 파라미터 중 적어도 하나를 수정함으로써 분할 파라미터의 현재 후보 세트를 갱신하는 단계.

따라서, 처리 유닛(307)은 tmax 반복을 수행하도록 구성될 수 있으며, 각 반복은 분할 파라미터의 하나의 후보 세트에 대응하는 분할 파라미터의 현재 후보 세트를 제공한다.

처리 유닛(307)은 서브-벡터 N^(t)의 현재 후보 수를 증가 또는 감소시키고 및/또는 적어도 하나의 서브-벡터 S^(j,t)에 포함된 정보 심볼 l_k ^(t)의 수를 증가 또는 감소시킴으로써 분할 파라미터의 현재 후보 세트를 갱신하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 처리 유닛(307)은, p_k로 지칭되는 '피팅 파라미터' 정수를 사용하여, 분할 파라미터의 현재 후보 세트에 포함된 정보 심볼의 수를 증가 또는 감소시키도록 구성될 수 있다. 피팅 파라미터는 1≤|p_k|≤n-1이 되도록 양수 또는 음수일 수 있다. 따라서, 정보 심볼 l_k ^(t)의 수를 증가시키는(각각 감소시키는) 연산은 다음과 같은 연산 l_k ^(t)=l_k ^(t-1)+｜p_k｜(각각 l_k ^(t)=l_k ^(t-1)-｜p_k｜)에 대응할 수 있다.

주어진 벡터 s에 포함된 정보 심볼의 총 개수가 일정하고 길이 l_k ^(t)가 다음의 조건

을 만족시킨다는 것을 감안할 때, 피팅 파라미터 p_k는 조건

을 만족한다.

후보 벡터 수 N^(t)는 서브-벡터들의 길이의 갱신에 따라 갱신될 수 있다. 예를 들어, 서브-벡터의 길이가 0값으로 갱신되는 실시예에서, 서브-벡터의 후보 수는 1만큼 감소될 수 있다.

일 실시예에서, 처리 유닛(307)은 다음의 정보 심볼의 벡터가 N⁽⁰⁾개의 초기 서브-벡터로 이루어지는 초기 분할과 관련된, {N⁽⁰⁾,l_k ⁽⁰⁾}로 표시되는 분할 파라미터의 초기 후보 세트를 결정하도록, 그리고 분할 파라미터의 상기 초기 후보 세트로부터 분할 파라미터의 적어도 하나의 현재 후보 세트를 결정하도록 구성될 수 있다. 초기 서브-벡터들의 N⁽⁰⁾개수는 적어도 2와 동일하다.

이러한 실시예에서, 처리 유닛(307)은 초기 서브-벡터의 수를 반복적으로 증가 또는 감소시키고 및/또는 초기 서브-벡터의 적어도 하나의 길이를 증가 또는 감소시킴으로써 분할 파라미터의 현재 후보 세트를 반복적으로 결정하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 저장 유닛(315)은 하나 이상의 심볼 추정 알고리즘을 저장하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 처리 유닛(307)은 상기 하나 이상의 심볼 추정 알고리즘들에 따라 분할 파라미터의 초기 후보 세트를 결정하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 심볼 추정 알고리즘이 하나 이상의 선형 또는 비선형 디코딩 알고리즘을 포함하는 실시예에서, 분할 파라미터의 초기 후보 세트는 N⁽⁰⁾=n과 동일한 다수의 서브-벡터를 포함하여, 각각의 서브-벡터의 길이가 k=1,...,n에 대해 l_k ⁽⁰⁾=1이 되도록 벡터 s의 초기 분할을 n개의 서브-벡터들로 제공한다. 이러한 분할 파라미터의 초기 세트는 유리하게도 계산적 디코딩 복잡성을 감소시킬 수 있다.

다른 예에서, 심볼 추정 알고리즘이 하나 이상의 순차적 디코딩 알고리즘을 포함하는 실시예에서, 분할 파라미터의 초기 후보 세트는 N⁽⁰⁾=1과 동일한 다수의 서브-벡터를 포함할 수 있으며, 길이 l₁ ⁽⁰⁾=n의 단일 서브-벡터를 제공한다. 이러한 분할 파라미터의 초기 후보 세트는 유리하게 디코딩 에러 성능을 향상시킬 수 있다.

시공간 디코더(211)는 선택 기준에 따라 분할 파라미터의 결정된 후보 세트 중에서 {N, l_k}로 표시되는 분할 파라미터의 한 세트를 선택하도록 구성된 선택 유닛(309)을 포함할 수 있다. 선택 기준은 정보 심볼의 서브-벡터들의 쌍들과 관련된 분할 메트릭에 의존할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 선택 기준은 분할 파라미터의 후보 세트에 의해 제공된 모든 직사각형 서브-행렬에 관련된 분할 메트릭 SM^(t)(s^(j,t),s^(k,t))의 최대화에 기초할 수 있다. 특히, 선택 유닛(309)은,

- 각 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 세트에 대해서, 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 세트에 관련된 1≤j<k≤N^(t)에 대한 서브-벡터의 쌍에 관련된 분할 메트릭 중 가장 낮은 분할 메트릭 값에 대응하는 기준 분할 메트릭을 결정하고, 그리고

- t=1,...,tmax에 대해 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 세트 중에서, 기준 분할 메트릭의 최대값을 가지는 분할 파라미터 {N,l_k}의 후보 세트를 결정하도록 구성된다.

　따라서, 선택 유닛(309)은 서브-벡터 (s^(j,t),s^(k,t))의 각 쌍에 관련된 분할 메트릭 SM^(t)(s^(j,t),s^(k,t))의 최소값이 다음에 따라 최대화되도록 분할 파라미터 {N, lk}의 후보 세트를 선택하도록 구성될 수 있다;

(5)

선택된 분할 파라미터 세트는 분할 파라미터의 모든 후보 세트에 걸쳐, 각 분할 파리미터 세트에 관련된 모든 서브-벡터 쌍과 관련된 모든 분할 메트릭을 고려하여 분할 메트릭의 최소값을 최대화할 수 있게 한다.

다른 실시예들에 따르면, 상기 선택 기준은 상기 저장 유닛(315)에 저장될 수 있고, SM_th로 표시되는 분할 메트릭 임계치에 대하여 분할 메트릭 SM^(t)(s^(j,t),s^(k,t))의 값에 의존할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 선택 기준은 분할 메트릭 임계치와 관련된 메트릭 조건. 한 쌍의 서브-벡터와 연관된 주어진 분할 메트릭에 대해, 상기 주어진 분할 메트릭이 상기 메트릭 임계보다 크거나 같은 경우, 상기 메트릭 조건이 만족될 수 있다. 한 쌍의 서브-벡터에 관련된 주어진 분할 메트릭에 대해서, 메트릭 조건은 상기 주어진 메트릭이 상기 메트릭 임계치보다 높거나 같으면 만족된다.

따라서, 선택 유닛(309)은 분할 메트릭 임계치보다 크거나 같은 분할 메트릭 SM^(t)(s^(j,t),s^(k,t))의 수가 다음 식에 따라 분할 파라미터의 모든 후보 세트에 걸쳐 최대가 되도록, 정보 심볼의 벡터의 분할에 연관된 분할 파라미터 {N, l_k}의 세트를 선택하도록 구성될 수 있다;

(6)

식(6)에서, Card(X)는 세트 X의 요소 수를 나타낸다.

분할 메트릭 임계치는 재귀적 하위 블록 디코딩에 적용할 때 요구된 또는 목표된 서비스 품질에 도달할 수 있게 하거나 또는 정보 심볼의 서브-벡터들 사이의 간섭의 영향을 최소화하기 위해 직사각형 서브-행렬들의 최소 또는 충분한 '희박 비율'을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 따라, 시공간 디코더(211)는 전송 채널에 영향을 미치는 잡음의 표준 편차에 따라 분할 메트릭 임계치를 미리 결정하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 분할 메트릭 임계치는 1≤j<k≤N^(t)에 대한 서브-벡터 (s^(j,t),s^(k,t))의 모든 쌍에 연관되는 분할 메트릭 SM^(t)(s^(j,t),s^(k,t))에 대해 동일할 수 있다.

다른 실시예에서, 분할 메트릭 임계치는 1≤j<k≤N^(t)에 대해 적어도 몇 쌍의 서브-벡터 (s^(j,t),s^(k,t))에 연관된 분할 메트릭 SM^(t)(s^(j,t),s^(k,t))들 중 적어도 일부에 대해 상이할 수도 있다.

예를 들어, 분할 메트릭 임계치는 정보 심볼 s의 실수값 벡터 내의 서브-벡터 s^(j,t) 및/또는 s^(k,t)의 위치에 의존할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 분할 메트릭 임계치의 큰 값(각각 작은 값)이 n/2≤j<k≤N^(t)의 인덱스(각각 인덱스 1≤j<k≤n/2)의 서브-벡터들 (s^(j,t),s^(k,t))들의 쌍들과 관련된 분할 메트릭에 대해 고려될 수 있다.

선택된 분할 파라미터 세트{N, l_k}가 주어지면, 재귀적 서브-블록 디코딩이 수행될 수 있다. 선택된 분할 파라미터 세트는 다음과 같이 벡터 s를 N개의 서브-벡터로 나눈 것과 관련된다;

따라서, 시공간 디코더(211)는 심볼 추정 알고리즘 D^(k)을 적용함으로써 정보 심볼 s^(k)의 각 서브-벡터의 적어도 하나의 추정치

를 결정하도록 구성된 디코딩 유닛(311)을 포함할 수 있다. 심볼 s의 실수 벡터의 추정치는 정보 심볼의 서브-벡터들의 다양한 추정치들

으로부터 결정될 수 있으며,

이 된다.

일 실시예에 따라, 시공간 디코더(211)는 하나 이상의 심볼 추정 알고리즘을 저장하도록 구성된 저장 유닛(315)을 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 디코딩 유닛(311)은 상기 하나 이상의 심볼 추정 알고리즘 D^(k)으로부터 k=1,...,N에 대해서 유사하거나 상이한 심볼 추정 알고리즘을 선택하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 심볼 추정 알고리즘은 임의의 순차 알고리즘, ZF 디코더 또는 MMSE 디코더와 같은 선형 디코딩 알고리즘, 또는 비선형 ZF-DFE 디코더를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 시공간 디코더(211)는 디코딩 알고리즘 및/또는 충족될 필요가 있는 목표 서비스 품질 메트릭에 관하여 수행하는 수신기 장치(15)에 의해 지원될 수 있는 디코딩 계산 복잡도의 주어진 값에 따라 및/또는 신호 대 잡음비에 의해 심볼 추정 알고리즘(들)을 미리 결정하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 목표 서비스 품질 메트릭은 전송 채널의 정지 용량 및/또는 달성 가능한 전송 속도와 관련될 수 있다.

시공간 디코더(211)는 복소값 심볼 s_c의 원래 벡터의 추정치로서 복소값 벡터

를 출력하도록 구성된 실수 대 복소수 변환기(313)를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명을 QR 기반의 재귀적 서브-블록 디코딩에 적용한 일 실시예에 따른 디코딩 유닛(311)의 구조를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 디코딩 유닛(311)은,

- k=1,...,N에 대해 각각 벡터 s와

를 N개의 서브-벡터 s^(k)와

^(k)로 나누도록(여기서 인덱스 k의 서브-벡터는 길이 l_k임), 그리고

- 상부 삼각 행렬 R을 N개의 상부 삼각 서브 행렬 R^(k) 및 N(N-1)/2개의 직사각형 서브-행렬 B^(kj)로 나누도록(여기서 k=1,…,N, j=k+1,...,N임)

구성된 분할 유닛(401)을 포함한다.

서브-벡터 s^(k) 및

^(k) 및 분할된 서브-행렬 R^(k) 및 B^{( kj )}를 사용하여, 서브-블럭(SB)k의 세트가 정의될 수 있다. 각각의 인덱스 k=1,...,N-1에 대해, 서브-블록(SB)_k는

로 정의될 수 있다. k=N 에 대해서, 해당 서브-블록은

로 주어진다.

디코딩 유닛(311)은 N개의 심볼 추정 유닛(403) 및 N-1개의 연속적인 간섭 제거 유닛(405)(이하, "SIC 유닛"으로 지칭)을 더 포함할 수 있다. SIC 유닛(405)은 서브-블럭 (SB)_k와 연관될 수 있고, 벡터

를 계산하도록 구성될 수 있다. 심볼 추정 유닛(403)은 심볼 추정 알고리즘 D^(k)을 사용하여 추정

을 결정하기 위해 각각의 서브-블록과 연관될 수 있다. 디코딩 유닛(311)은 N개의 심볼 추정 유닛들의 출력들을 집합시킴으로써, 실수 벡터

를 결정하도록 구성된 직렬 변환기(407)를 더 포함할 수 있다.

심볼 추정 알고리즘들 D^(k)은 유사할 수 있거나 적어도 2개의 상이한 알고리즘들을 포함할 수 있다.

무선 레일리 페이딩(Rayleigh fading) 다중 안테나 시스템(단일 사용자 MIMO)에 대한 본 발명의 응용에서, 디코딩될 신호는 다음과 같이 송신될 수 있다:

- 공간 멀티플렉싱 방식 및 2^q-QAM 변조를 사용하는 n_t개의 송신 안테나를 갖춘 송신기로부터,

- n_r≥n_t≥2 인 n_r개의 수신 안테나를 갖춘 수신기로.

수신된 복소값 신호는 다음과 같은 형태로 기록될 수 있다:

　y_c=H_cs_c+w_c (7)

식(7)에서, y_c는 n_r-차원 벡터이고, s_c는 차원 n_t의 전송된 정보 심볼의 복소값 벡터를 나타낸다. 복소값 n_r×n_t 행렬(H_c)은 페이딩 이득을 포함하는 채널 행렬을 나타낸다. 레일리 페이딩 채널에서, 채널 행렬 (H_C)의 엔트리들은 독립적으로 동일하게 분포된(i.i.d) 복소 가우스 형이다. 채널 행렬은 최소 제곱 추정기와 같은 추정 기술을 사용하여 수신기에서의 코히어런트 전송에서 추정될 수 있다. 다중 경로 페이딩 효과 외에도, 전송 채널은 잡음이 있을 수 있다. 소음은 시스템 구성 요소의 열 잡음, 사용자 간 간섭 및 안테나에 의한 가로막는 간섭 방사의 결과일 수 있다. 총 잡음은 n_r-차원의 복소값 벡터(W_C)에 의해 식(7)에서 편차 σ²의 제로-평균 부가 백색 가우시안 노이즈에 의해 모델링될 수 있다.

채널 출력이 주어지면, 수신기는 정보 심볼의 원래 벡터의 추정치를 생성하려고 시도할 수 있다.

도 5는 QR 기반 재귀 서브-블록 디코딩이 고려되는 일 실시예에 따른 디코딩 방법을 도시하는 흐름도이다. 서브-블록 디코딩 방법은 시공간 디코더(211)에서 구현될 수 있다.

단계(501)에서, 수신 신호의 실수값 형태를 결정하기 위해 복소-실수 변환이 수행될 수 있다.

예를 들어, 공간 다중화 방식을 사용하는 일 실시예에서, 식(7)의 시스템은 다음과 같이 변형될 수 있다:

(8)

방정식(8)의 Re(.) 및 Im(.) 연산자는 기본 벡터 또는 행렬을 구성하는 각 요소의 실수 및 허수부를 지정한다.

방정식(8)은 다음과 같은 형식으로 작성할 수 있다:

y=Hs+w (9).

다음의 실시예의 이해를 돕기 위해, 이하의 설명은 송신기 및 수신기가 동일한 수의 안테나(n_t=n_r)를 구비하는 대칭 MIMO 구성을 포함하고 그리고 공간 멀티플렉싱 방식을 참조하여 이루어질 것이다. 따라서, 식(9)의 실수값 벡터 y, s 및 w는 n= 2n_t=2n_r 인 n차원 벡터로 표현될 것이고 등가 실수값 채널 행렬 H는 정사각형 n×n 행렬로 표현된다. 벡터 s는 벡터 s_C를 구성하는 원래의 복소 정보 심볼의 실수부 및 허수부를 포함한다.

단계(503)에서, 실수값 채널 행렬의 전처리가 수행될 수 있다. 격자 감소, MMSE-GDFE 필터링, 및 실수값 채널 행렬의 열 및/또는 행의 정렬과 같은 하나 이상의 전처리 기술이 개별적으로 또는 조합되어 적용될 수 있다.

단계(505)에서, 차원 nxn의 상부 삼각 행렬 R 및 차원 nxn의 직교 행렬 Q는 H=QR이 되도록 실제 값 채널 행렬에 QR 분해를 적용함으로써 획득될 수 있다. 전처리 기술을 사용하는 실시예에서, QR 분해가 전처리된 채널 행렬에 적용될 수 있다. 따라서 식(9)의 시스템은 다음과 같이 쓸 수 있다:

y=QRs+w (10)

재귀 서브-블록 디코딩에 대한 본 발명의 응용에서, 서브-블록 디코딩은 적어도 최초 정보 심볼의 추정을 복원하기 위해 수행될 수 있다. 서브-블록 디코딩은 상부 삼각 행렬을 서브-행렬로 나누고 실수값 벡터 s를 서브-벡터로 나누는 것에 기반한다. 정보 심볼의 각 서브-벡터는 대응하는 분할된 서브-행렬, 이전에 디코딩된 심볼의 서브-벡터 및 대응하는 심볼 추정 알고리즘으로 개별적으로 디코딩된다.

본 발명의 실시예들은 정보 심볼의 서브-벡터들 사이의 간섭의 최소화를 가능하게 하는 상부 삼각 행렬의 분할을 수행하는데 사용되는 분할 파라미터의 세트를 결정하기 위한 효율적인 서브-블록 분할 기술들을 제공하고, 서브-블록 디코딩 연산 복잡도와 디코딩 에러 성능 사이의 트레이드 오프를 최적화한다.

단계(507)는 t=1, ..., tmax에 대해 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 적어도 하나의 후보 집합을 결정하기 위해 수행될 수 있으며, tmax는 분할 파라미터의 후보 세트의 수를 지정하는 미리 예정된 수이다.

분할 파라미터의 후보 세트는 식(2)에 표현된 바와 같이 실수값 벡터 s를 N^(t)개의 서브-벡터 S^(k,t)로 분할하는 것에 연관되며, 여기서 k^th차의 서브-벡터 S^(k,t)는 식 3에 따라 l_k ^(t)개의 심볼을 포함한다.

정보 심볼의 벡터의 분할에 부가하여, 분할 파라미터의 한 세트의 후보는 식(4)에 따라, 상부 삼각 행렬의 후보가 N^(t)개의 상부 삼각 서브-행렬 R^{( k,t )} 및

개의 직사각형 서브-행렬들 B^(jk,t)로 분할되는 것에 연관된다.

주어진 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 세트에 대해, k＞j에 대해서 각 쌍의 서브-벡터 s^{(j, t)} 및 s^{(k, t)}는 직사각형 서브-행렬 B^{( jk , t)}에 연관될 수 있으며, 상기 직사각형 서브-행렬은 s^{(j, t)} 및 s^{(k, t)} 사이의 간섭에 대응한다.

일 실시예에서, 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})은 서브-벡터들 (s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 각 쌍에 연관될 수 있으며, 상기 분할 메트릭은 상부 삼각 행렬의 성분에서 유도되며, 보다 구체적으로는 서브-벡터 s^{(j, t)} 및 s^{(k, t)}에 연관되는 직사각형 서브-행렬의 성분으로부터 유도된다.

일 실시예에서, 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})은 다음 둘 사이의 비율로 도출될 수 있다:

- 절대값이 기준값 R_th보다 작거나 같은 직사각형 서브-행렬 B^{( jk , t)}의 성분들의 수 및

- 서브-행렬 B^{( jk , t)}의 구성 요소의 총 개수.

기준값 R_th는 영(0)보다 크거나 같은 임의의 양의 실수일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 분할 메트릭은 직사각형 서브-행렬의 0 구조를 나타낼 수 있고, 직사각형 서브-행렬의 희박 정도 또는 희소성 수준을 나타낼 수 있다. 직사각형 서브-행렬 당 희박 비율이 높을수록 정보 심볼의 서브-벡터 간의 간섭으로 인한 에러 전파의 영향이 낮아진다. 그러한 실시예에서, 기준값 R_th는 0(영)과 같을 수 있고, 대응하는 분할 메트릭은 '강성 희박 비율(hard sparsity rate)'로 지칭된다.

다른 실시예에 따르면, 기준값 R_th는 0이 아닌 양의 실수가 될 수 있고, 대응하는 분할 메트릭은 '연성 희박 비율(soft sparsity rate)'로 지칭된다.

일 실시예에 따라, 기준값 R_th는 1≤j≤k≤N^(t)에 대한 모든 직사각형 서브-행렬 B^{(jk, t)}에 대해 동일할 수 있다.

다른 실시예에서, 기준값 R_th는 1≤j≤k≤N^(t)에 대한 직사각형 서브-행렬들의 적어도 일부에 대해 상이할 수 있다.

단계(509)는 정보 심볼의 서브-벡터들과 관련된 분할 메트릭에 의존하여 선택 기준에 따라 분할 파라미터의 후보 세트 중에서 한 세트의 분할 파라미터{N, l_k}를 선택하도록 수행될 수 있다. 선택 기준은 분할 메트릭의 모든 후보 세트들에 대한 분할 메트릭의 최적화에 대응할 수 있다.

일 실시예에서, 선택 기준은 분할 파라미터의 모든 후보 세트에 의해 제공되는 모든 직사각형 서브-행렬에 대해 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 최대화에 상응할 수 있다. 따라서, 단계(509)는 t=1,...,tmax에 대한 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 세트 중에서 분할 파라미터의 후보 세트를 선택하여, 식(5)에 따라 서브-벡터 (s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 쌍과 관련된 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 최소값이 최대화되도록 한다.

다른 실시예에서, 선택 기준은 분할 메트릭 임계치 SM_th에 대한 분할 메트릭SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 값에 의존할 수 있다. 단계(509)는 t=1,..., tmax에 대한 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 후보 세트 중에서, 식(6)에 따라, 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 최대수에 관련되는 분할 파라미터의 후보 세트가 상기 분할 메트릭 임계치보다 크거나 같게 선택하도록 실행된다.

일 실시예에 따르면, 분할 메트릭 임계치는 재귀 서브-블록 디코딩에 적용될 때 목표 서비스 품질 스펙에 의존할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 목표 서비스 품질은 전송 채널의 정지 용량 및/또는 달성 가능한 전송 속도와 관련될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 분할 메트릭 임계치는 전송 채널에 영향을 미치는 잡음 w의 표준 편차에 의존할 수도 있다.

일 실시예에서, 1≤j≤k≤N^(t)에 대해서, 분할 메트릭 임계치는 모든 서브-벡터 쌍 (s^{(j, t)},s^{(k, t)})과 연관되는 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})에 대해 동일할 수 있다.

다른 실시예에서, 분할 메트릭 임계치는, 1≤j≤k≤N^(t)에 대해서, 적어도 일부 서브-벡터 쌍 (s^{(j, t)},s^{(k, t)})과 연관되는 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})에 대해 다를 수 있다. 예를 들어, 분할 메트릭 임계치는 정보 심볼 s의 실수값 벡터 내의 서브-벡터 s^{(j, t)} 및/또는 s^{(k, t)} 의 위치에 의존할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 분할 메트릭 임계치의 큰 값(각각 작은 값)은 인덱스 n/2≤j<k≤N^(t)(각각 인덱스 1≤j<k≤n/2)의 서브-벡터 (s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 쌍들과 관련된 분할 메트릭에 대해 고려될 수 있다.

단계(511)는 k=1,..., N에 대한 심볼 추정 알고리즘 D^(k)를 결정하기 위해 수행될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 심볼 추정 알고리즘 D^(k)은 저장 수단으로부터 미리 결정되거나 로드된 하나 이상의 심볼 추정 알고리즘으로부터 선택될 수 있다.

일 실시예에 따라, 신호 대 잡음비 및/또는 서브-블록 디코딩 방법을 구현하는 장치 또는 시스템의 계산 능력에 따라, 심볼 추정 알고리즘이 미리 결정될 수 있다. 또한, 심볼 추정 알고리즘(들)은 전송 채널의 정지 용량 및/또는 목표 달성 가능 전송 속도와 같이 요구되는 타겟 서비스 품질 메트릭에 따라 미리 결정될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 심볼 추정 알고리즘 D^(k)은 유사할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 심볼 추정 알고리즘 D^(k)은 다를 수 있다.

일 실시예에서, 심볼 추정 알고리즘은 순차 알고리즘, ZF 또는 MMSE 디코더와 같은 선형 디코딩 알고리즘, 또는 비선형 ZF-DFE 디코더로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.

QR 기반 서브-블록 디코딩에 적용시에, 식(10)의 시스템은 먼저 단계(513)에서 다음과 같이 변환될 수 있다:

(11)

식(11)에서,

는 확정된 잡음 벡터를 나타낸다. 행렬 Q의 직교성이 주어지면, 식(11)의 시스템은 식(10)에 주어진 것과 동일하다.

식(11)의 실수값 등가 시스템은 원래 송신된 정보 심볼의 추정을 위해 고려될 수 있다.

정보 심볼의 ML 디코딩은 다음의 최적화 문제에 의해 공식화될 수 있다:

(12)

식(12)에서, A는 실수 벡터(s)를 구성하는 복소값 벡터(s_c)의 실수 및 허수 성분이 속하는 알파벳을 지정한다. ML 메트릭은 ML 디코딩 문제와 관련하여 다음과 같이 정의될 수 있다:

(13)

선택된 분할 파라미터 세트가 주어지면, 단계(515)는 벡터 y를 N개의 서브-벡터로 분할하여

이 되도록 한다. k=1,..., N에 대해서 인덱스 k의 서브-벡터

는 길이 l_k를 갖는다. 유사하게, 서브-벡터 분할은

및

이 되도록 N개의 서브-벡터 s^(k)및 N개의 서브-벡터

를 결정하기 위해 정보 심볼 s의 실수값 벡터 및 잡음 벡터 w 적용될 수 있다. 벡터

, s 및

의 분할은 상부 삼각 행렬 R이 서브-행렬들로 분할되는 것에 따라 수행될 수 있다.

(14)

식(14)에서:

- 정사각형의 삼각형 서브 행렬 R^(k)는 차원 l_k x l_k이며;

- 서브-행렬 B^{( kj )}는 j=k+1, ..., N에 대한 l_k x l_j의 차원이다.

k=1,...,N-1에 대해, 분할 파라미터의 선택된 세트, 심볼 추정 알고리즘, 상부 삼각 행렬 R의 분할된 서브-행렬 R^(k)및 B^{( kj )}, 분할된 서브-벡터

는 서브-블록들로 그룹핑될 수 있다. k=1,...,N-1에 대해서, 서브-블록 (SB)_k는 다음과 같은 파라미터의 세트에 의해 정의될 수 있다:

여기서,

(15)

k=N인 경우, 인덱스 N의 서브-블록은

에 의해 다음과 같이 정의될 수 있다:

(16)

식(15) 및 식(16)의 시스템들은 정보 심볼의 다양한 서브-벡터들의 디코딩을 위해 사용될 수 있다.

이러한 서브-블록들의 그룹에 따르면, 식(12)에서의 ML 디코딩 메트릭은 다음과 같이 나타낼 수 있다:

(17)

따라서, k=N, N-1,...,1에 대해 심볼 s^(k)의 원래 서브-벡터의 서브-블록 추정은 단계(517) 내지 단계(525)에서 재귀적으로 수행될 수 있다. 초기화는 단계 517에서 수행되며, k=N에 대응한다.

단계(519)는 k=N-1,...1에 대해, 실수값 벡터 s의 심볼 s^(k)의 서브-벡터의 서브-벡터 추정치

를 결정하기 위해 각각의 서브-블록 (SB)_k에 대하여 반복될 수 있다. 각각의 k=N-1,...1에 대해, 서브-벡터

는 j=k+1, ...,N인 직사각형 서브-행렬 B^(kj)및 이전에 추정된 서브-벡터

로부터 단계(525)에서 계산될 수 있다. 인덱스 k의 서브-벡터의 추정치는 심볼 추정 알고리즘 D^(k), 상부 삼각 행렬 R^(k) 및 계산된 서브-벡터

를 이용하여 결정될 수 있다. k=N에 대해, 추정치

는 상응하는 심볼 추정 알고리즘 D^(N)을 사용하여 결정될 수 있고, 상응하는 상부 삼각 서브-행렬 R^(N) 및 벡터

는 단계(517)에서 초기화된다.

단계(523)에서 모든 심볼의 서브-벡터가 추정되었다고 결정되면, 단계(527)는 정보 심볼 s_c의 복소값 벡터의 추정치

로서 서브-벡터들로부터의 출력을 구성하기 위해 수행될 수 있다. 구성 단계는 두 단계로 구성될 수 있다. 첫째, 실수값 벡터

는 서로 다른 서브-벡터 추정값을 합산함으로써 구성될 수 있다. 성분

가 얻어지도록 복소값 벡터

로 변환되어 j=1,...,s에 대한 성분

가 다음과 같이 주어진다:

　

(18)

식(18)에서, (u)_j는 벡터 u의 j번째 요소를 나타낸다.

순차적인 디코더가 주어진 서브-블록 (SB)_k에 사용되는 실시예에서, 대응하는 심볼 추정 알고리즘 D^(k)은, 다음 식에 따라 서브-블록

을 최소화함으로써 추정치

를 전달할 수 있다:

　　(19).

구 디코더(SD), 스택 디코더 및 SB-Stack 디코더(SB-Stack)와 같은 순차 트리 검색 알고리즘을 사용하여 식(19)를 풀 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 디코딩 전에, 상부 삼각 서브-행렬 R^(k)에 대한 전처리는, 예를 들어 격자 감소 및/또는 MMSE-GDFE 필터링을 사용하여 수행될 수 있다. 전처리 방법은 또한 서브-블록 분할 및 디코딩 전에 채널 행렬에 적용될 수 있다.

도 6은 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 반복적 결정 및 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 갱신에 기초하는 일부 실시예에 따라 분할 파라미터의 세트를 결정하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 현재의 분할 파라미터 세트의 갱신은 피팅 파라미터에 기초할 수 있고, 상기 피팅 파라미터는 정수이다.

단계(601)는 입력을 수신하도록 수행될 수 있다. 입력들은 실수값의 상부 삼각 행렬 R 및 하나 이상의 피팅 파라미터를 포함할 수 있다.

또한, 적어도 하나의 현재 후보 세트의 분할 파라미터의 결정은 분할 파라미터의 초기 후보 세트에 기초하여 수행될 수 있다.

따라서, 단계(603)는 분할 파라미터 {N⁽⁰⁾,l_k ⁽⁰⁾}의 초기 후보 세트를 결정하기 위해 수행될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 분할 파라미터의 초기 후보 세트는 저장 수단에 미리 저장된 하나 이상의 심볼 추정 알고리즘에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 심볼 추정 알고리즘이 선형 또는 비선형 디코딩 알고리즘을 포함하는 실시예에서, 분할 파라미터의 초기 후보 세트는, 각 서브-벡터의 길이가 k=1, ..., n에 대해 l_k ⁽⁰⁾=1과 동일하도록 n개의 서브-벡터들로 정보 심볼s의 벡터의 초기 분할과 연관되는 N⁽⁰⁾=n 과 동일한 서브-벡터의 수를 포함한다.

다른 예로, 심볼 추정 알고리즘이 순차적인 디코딩 알고리즘을 포함하는 실시예에서, 분할 파라미터의 초기 후보 세트는 길이 l₁ ⁽⁰⁾=n의 서브-벡터를 제공하는 N⁽⁰⁾=1과 같은 다수의 서브-벡터를 포함할 수 있다.

단계(605)는 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 인덱스를 t=0으로 초기화하도록 수행될 수 있다.

단계(607 내지 615)는 tmax 반복을 실행하도록 수행될 수 있으며, 각 반복은 분할 파라미터의 하나의 후보 세트에 대응하는 분할 파라미터의 현재 후보 세트를 제공한다.

단계(607)는 상부 삼각 행렬 R의 현재 후보 분할이

개의 직사각형 서브-행렬 및 서브-행렬 N^(t)개의 상부 삼각 서브-행렬로 이루어지는 것을 결정하기 위해 수행될 수 있다.

단계(609)는 분할 파라미터 {N⁽⁰⁾,l_k ⁽⁰⁾}의 현재 후보 세트에 대해, 분할 메트릭 SM^(t)(s^{(j, t)},s^{(k, t)})은 서브-벡터 (s^{(j, t)},s^{(k, t)})의 각 쌍과 관련한다.

단계(611)는 t=t+1과 같은 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 인덱스를 증가시키도록 수행될 수 있다.

단계(613)는 반복 방법의 이전 단계에서 결정된 분할 파라미터 {N^(t-1),l_k ^(t-1)} 의 이전 후보 세트에 포함된, 서브-벡터 N^(t-1)의 수 및/또는 적어도 하나의 서브-벡터 l_k ^(t-1)를 갱신함으로써 분할 파라미터 {N^(t),l_k ^(t)}의 현재 후보 세트를 결정할 수 있도록 수행된다.

분할 파라미터의 초기 후보 세트가 주어지면, 인덱스 t=1의 분할 파라미터의 현재 후보 세트는 분할 파라미터 {N⁽⁰⁾,l_k ⁽⁰⁾}의 초기 후보 세트의 갱신에 대응할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 갱신은, 서브-벡터들의 현재 후보 수를 증가 또는 감소시키는 단계 및/또는 분할 파라미터의 현재의 후보 파라미터 세트에 연관된 심볼의 적어도 하나에 포함된 정보 심볼의 수를 증가 또는 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 갱신은 k=1,...,N^(t)에 대해, 하나 이상의 피팅 파라미터 p_k에 기초할 수 있다. 피팅 파라미터는 1≤|p_k|≤n-1이 되도록 양수 또는 음수일 수 있다.

따라서, 서브-벡터 l_k ^(t)의 현재 후보 길이를 결정하는 것은 l_k ^(t)=l_k ^(t-1)+|p_k| (각각 l_k ^(t)=l_k ^(t-1)+|p_k|)이 되도록 하는 피팅 파라미터 p_k를 사용하여, 이전의 반복에서 결정된 서브-벡터 l_k ^(t-1)의 이전 후보 길이의 값을 증가(각각 감소)시킴으로써 수행될 수 있다. 반복 과정에서 사용된 피팅 파라미터는

으로 표현되는 조건을 만족해야 한다.

현재의 후보 벡터 N^(t)수를 결정하는 단계는 이전 반복에 대응하는 후보 서브-벡터 N^(t-1)의 수를 증가 또는 감소시킴으로써 수행될 수 있다. 또한, 서브-벡터들의 후보 개수는 서브-벡터들의 현재 길이의 갱신에 따라 갱신될 수 있다.

단계(615)에서 최대 반복 회수(tmax)에 도달되었다고 결정되면, 단계(617)는 분할 파라미터의 후보 세트로서 분할 파라미터의 결정된 현재 후보 세트를 출력하도록 수행될 수 있다.

단계(615)에서 반복의 최대 횟수에 도달하지 않았다고 결정되면, 단계(607 내지 613)가 반복되어 분할 파라미터의 현재 후보 세트를 결정할 수 있다.

본 발명의 실시예가 주로 정보 심볼의 공간 멀티플렉싱을 사용하는 MIMO 시스템에 본 발명의 응용을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 선형 시공간 블록 코드를 사용하는 구성에도 적용 가능하다는 점에 유의해야 한다. 길이 T의 시공간 블록 코드 및 κ심볼의 인코딩에서, 채널 출력의 실수값 표현은 등가 채널 행렬이 실수값인 식(6)의 선형 표현 형태로 기록될 수 있으며 여기서 등가 채널 행렬은 정수값 2n_rT×2_K 행렬 H_eq로 다음과 같이 주어진다:

(20)

2n_rT×2_K 행렬 G는 선형 시공간 블록 코드의 생성 행렬 또는 코딩 행렬로 알려진 실수값 행렬을 나타낸다. I_T는 차원 T의 항등 행렬을 나타내고 원형 연산자는 크로네커(Kronecker) 행렬 곱이다.

또한, 본 발명의 실시예들은 동일한 수의 송신 및 수신 안테나로 특징 지워지는 대칭 MIMO 구성을 참조하여 직접 설명되었지만, 본 발명은 또한 n_t<n_r 인 비대칭 MIMO 구성에도 적용될 수 있음을 알아야 한다. 식(6)의 형식에서 선형 표현은 단계(601)의 복소-실수 변환을 다음과 같은 등가 시스템으로 수행함으로써 획득될 수도 있다:

(21)

식(21)에서, 행렬 U와 V는 행렬H_c=UDV^t의 단일값 분해로부터, 행렬 D와 함께 얻은 단위행렬이다. D는 행렬(H_c)의 단일값을 나타내는 양의 대각 엔트리를 갖는 대각 행렬이다. 위 첨자

는 허미시안 전치 연산자를 나타낸다.

또한, 본 발명의 실시예들은 특정 유형의 서브-블록 디코딩에 제한되지 않으며, 유럽 특허 출원 제15306808.5호에 게시된 Semi-exhaustive Recursive Sub-Block decoding과 같은 임의의 다른 유형의 재귀 서브-블록 디코딩에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 하드 및 소프트 디코딩 모두에 적용될 수 있다.

소프트-출력 디코딩에 대한 본 발명의 응용에서, 일 실시예에 따른 디코딩 방법 및 장치는 정보 심볼의 원래 벡터의 추정치 리스트를 생성할 수 있게 한다. 이와 같이 얻어진 리스트는 원래 정보 심볼에 의해 운반된 상이한 정보 비트들의 외적 정보를 근사화하기 위한 로그 우도 비 값들을 계산하는데 사용될 수 있다. 추정치의 리스트를 채우기 위해 단계(517 내지 527)의 여러 번의 반복이 수행될 수 있다.

여기에 설명된 방법 및 장치는 다양한 수단, 예를 들어 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에서, 시공간 디코더(211)의 프로세싱 요소는 예를 들어 하드웨어 전용 구성(예를 들어, 대응하는 메모리를 갖는 하나 이상의 FPGA, ASIC 또는 VLSI 집적 회로에서) 또는 VLSI와 DSP를 모두 사용하는 구성에 따라 실행될 수 있다.

도 7은 본 발명의 특정 실시예에 따른 시공간 디코더(211)의 예시적인 하드웨어 아키텍처를 나타낸다. 하드웨어 아키텍처는 기계 또는 컴퓨터 실행 장치에서 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 시공간 디코더(211)는 데이터 및 어드레스 포트(79)를 통해 서로 상호 작용할 수 있는 다양한 연산, 저장 및 통신 유닛을 포함할 수 있으며,

- 수신 안테나(209)로부터의 예를 들어 입력 데이터를 수신하기 위한 입력 주변 기기(71);

- 본 발명의 실시예에 따른 방법 및 알고리즘을 실행하기 위해 대응하는 명령을 예를 들어 실행하도록 구성된 FPGA 또는 ASIC과 같은 하나 이상의 마이크로 프로세서(CPU)를 포함하는 프로세싱 주변 기기(73);

- 예를 들어 분할 파라미터의 후보 세트 및 분할 메트릭 임계치를 저장하기 위해 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 판독 전용 메모리를 가능하면 포함하는 저장 주변 기기(75);

- 구성 및 유지 보수 목적을 위해 수신기 장치(21)와 MIMO 시스템 관리자 사이의 예를 들어 사람-기계 상호 작용을 가능하게 하는 디스플레이와 같은 통신 수단을 포함하는 출력 주변 기기(77)를 포함할 수 있다.

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

또한, 본 발명은 통신 장치에 제한되지 않으며 오디오 크로스 오버 및 오디오 마스터 링과 같은 오디오 응용에 사용되는 유한 임펄스 응답(FIR)의 전자 필터와 같은 신호 처리 장치에 통합될 수 있다. 따라서, 일 실시예는 M차의 FIR 필터의 출력 시퀀스가 주어질 때 입력 시퀀스의 추정을 결정하는데 사용될 수 있다.

다른 응용에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품은 IRNSS, Beidou, GLONASS, Galileo와 같은 GNSS(Global Navigation Satellite System)에서 실행될 수 있으며, GPS는 예를 들어 적어도 반송파 위상 측정을 사용하여 위치 결정 파라미터를 추정하기 위한 적어도 하나의 GPS 수신기를 포함한다.

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

또한, 여기에 설명된 방법은 본 명세서에 특정된 기능/동작을 구현하기 위해 명령을 실행하는 프로세서를 갖는 기계를 생성하기 위해 임의의 유형의 컴퓨터의 프로세서에 공급되는 컴퓨터 프로그램 명령에 의해 구현될 수 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터가 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 이를 위해, 컴퓨터 프로그램 명령은 컴퓨터 상에 로딩되어 일련의 동작 단계의 수행을 야기하고, 그에 의해 실행된 명령이 본 명세서에서 특정된 기능을 구현하기 위한 프로세스를 제공하는 컴퓨터 구현 프로세스를 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예가 다양한 예에 대한 설명에 의해 예시되었고, 이들 실시예가 상당히 세부적으로 설명되었지만, 첨부된 청구항의 범위를 이러한 세부 사항으로 제한하거나 제한하는 것은 본 출원인의 의도는 아니다. 추가적인 장점들 및 수정들은 당업자에게 쉽게 나타날 것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 도시되고 설명된 특정 세부 사항, 대표적인 방법 및 예시적인 실시예로 제한되지 않는다.

Claims (15)

1. 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 신호를 디코딩하는 디코더로서, 상기 신호는 정보 심볼의 벡터를 포함하고, 상기 디코더는,
   - 적어도 하나의 후보 파라미터 세트를 결정하고, 상기 정보 심볼 벡터가 상기 분할 파라미터의 각 후보 세트와 연관된 서브-벡터들의 세트로의 분할을 수행하도록 구성된 처리 유닛(307)으로서, 서브-벡터의 각 쌍은 분할 메트릭과 관련되는, 상기 처리 유닛;
   - 상기 분할 메트릭에 의존하여 선택 기준에 따라 분할 파라미터의 상기 후보 세트들 중 하나를 선택하도록 구성된 선택 유닛(309); 및
   - 심볼 추정 알고리즘을 적용함으로써 선택된 상기 분할 파라미터 세트와 관련된 각각의 서브-벡터의 적어도 하나의 추정을 결정하도록 구성된 디코딩 유닛(311)을 포함하되,
   상기 디코더는 정보 심볼의 각 서브-벡터의 상기 적어도 하나의 추정치로부터 상기 정보 심볼의 벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하도록 구성되는, 디코더.
2. 제1항에 있어서, 상기 전송 채널은 상부 삼각 행렬에 의해 표현되고, 상기 처리 유닛(307)은 분할 파라미터의 각 후보 세트에 대해, 상기 상부 삼각 행렬의 후보 분할을 정보 심볼의 벡터의 분할에 관련된 적어도 2개의 서브-행렬이 되도록 결정하기 위해 더 구성되고, 서브-벡터의 각 쌍은 상기 적어도 2개의 서브-행렬들로부터 직사각형 서브-행렬과 더 연관되며, 서브-벡터의 각 쌍과 관련된 상기 분할 메트릭은 분할 파라미터의 후보 세트에 대해 결정된 직사각형 서브-행렬의 성분으로부터 유도되는, 디코더.
3. 제2항에 있어서, 상기 분할 메트릭은,
   - 기준값과 같거나 작은 절대값을 가지는 직사각형 서브-행렬에 포함된 성분의 수, 및
   - 직사각형 서브-행렬에 포함된 구성 요소의 총 개수 사이의 비율이며,
   상기 기준값은 0보다 크거나 같은 양의 실수인, 디코더.
4. 제3항에 있어서, 상기 기준값은 0과 동일한, 디코더.
5. 선행하는 어느 한 항에 있어서, 상기 선택 기준은,
   - 분할 파라미터의 각 후보 세트에 대해, 분할 파라미터의 후보 세트와 연관된 상기 서브-벡터의 세트의 서브-벡터의 쌍들과 연관된 상기 분할 메트릭 중에서 최저 분할 메트릭 값에 대응하는 기준 분할 메트릭을 결정하는 단계,
   - 분할 파라미터의 후보 세트들 중에서, 상기 기준 분할 메트릭의 가장 높은 값을 갖는 분할 파라미터의 후보 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 디코더.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택 기준은 메트릭 임계치와 관련된 메트릭 조건을 만족하는 분할 메트릭의 최대수와 관련된 분할 파라미터의 후보 세트를 선택하는 단계와, 한 쌍의 서브-벡터와 관련된 주어진 분할 메트릭이 상기 메트릭 임계치보다 크거나 같은 경우, 상기 주어진 분할 메트릭에 대해 만족하는 메트릭 조건을 포함하는, 디코더.
7. 제6항에 있어서, 상기 메트릭 임계치는 서브-벡터의 각 쌍에 대해 상이한, 디코더.
8. 제6항에 있어서, 상기 메트릭 임계치는 서브-벡터의 각 쌍에 대해 동일한, 디코더.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메트릭 임계치는 신호 대 잡음비 및/또는 전송률에 따라 선택되는, 디코더.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛(307)은 분할 파라미터의 상기 적어도 하나의 후보 세트를 반복적으로 결정하도록 구성되고, 반복은,
    - 분할 파라미터의 현재 세트를 결정하고, 정보 심볼 벡터의 상기 분할은 분할 파라미터의 상기 현재의 후보 세트에 대해 수행되는 한 세트의 서브-벡터로 분할하는 단계; 및
    - 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 분할 파라미터 중 적어도 하나를 변경함으로써 분할 파라미터의 상기 현재 후보 세트를 갱신하는 단계를 포함하는, 디코더.
11. 제10항에 있어서, 분할 파라미터의 현재 후보 세트의 분할 파라미터 중 적어도 하나를 변경하는 단계는 상기 분할 파라미터 중 적어도 하나를 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는, 디코더.
12. 제10항 내지 제11항에 있어서, 상기 처리 유닛(307)은 분할 파라미터의 초기 후보 세트를 결정하도록 미리 구성되고, 분할 파라미터의 상기 현재 세트는 분할 파라미터의 초기 후보 세트로 초기 설정되는, 디코더.
13. 선행하는 어느 한 항에 있어서, 상기 분할 파라미터 세트는:
    - 정보 심볼의 적어도 2 개의 서브-벡터들, 및/또는
    - 정보 심볼의 각 서브-벡터에 대한 길이 파라미터, 상기 길이 파라미터는 적어도 1과 같으며, 정보 심볼의 각 서브-벡터에 포함된 정보 심볼의 수를 포함하는, 디코더.
14. 선행하는 어느 한 항에 있어서, 상기 디코딩 유닛(311)은 정보 심볼의 각 서브-벡터의 상기 적어도 하나의 추정치를 결정하기 위해 상이한 심볼 추정 알고리즘을 적용하도록 구성된, 디코더.
15. 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 신호를 디코딩하는 방법으로서, 상기 신호는 정보 심볼의 벡터를 포함하고, 상기 방법은,
    - 상기 분할 파라미터의 적어도 하나의 후보 세트를 결정하고, 정보 심볼 벡터의 상기 분할을 분할 파라미터의 각 후보 세트와 관련된 한 세트의 서브-벡터로 수행하는 단계로서, 서브-벡터의 각 쌍은 분할 메트릭과 연관되는, 상기 수행하는 단계,
    - 상기 분할 메트릭에 의존하여 선택 기준에 따라 분할 파라미터의 상기 후보 세트 중 하나를 선택하는 단계; 및
    - 심볼 추정 알고리즘을 적용함으로써 선택된 상기 분할 파라미터 세트와 관련된 각 서브-벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 방법은 정보 심볼의 각 서브-벡터의 상기 적어도 하나의 추정치로부터 정보 심볼의 벡터의 적어도 하나의 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서 전송 채널을 통해 수신된 신호를 디코딩하는 방법.

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