KR20190025230A - Method for detecting signal in mimo system - Google Patents

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Abstract

A signal detection method in a MIMO communication system capable of reducing the complexity in the signal detection process is disclosed. The signal detection method comprises the steps of: determining a number of path extension candidate symbols according to the number of constellation points of a constellation for a predetermined modulation scheme; selecting a plurality of first path extension candidate symbols as the number of path extension candidate symbols from the first layer candidate symbols; selecting a candidate symbol having a minimum first cumulative Euclidean distance value among candidate symbols of a final layer extending from the first path extending candidate symbol; and removing a path of the candidate symbol of the first layer that represents a Euclidean distance value greater than the first cumulative Euclidean distance value.

Description

MIMO 시스템에서, 신호 검출 방법{METHOD FOR DETECTING SIGNAL IN MIMO SYSTEM}METHOD FOR DETECTING SIGNAL IN MIMO SYSTEM In a MIMO system,

본 발명은 MIMO 시스템에서, 신호 검출 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호 검출 과정에서의 복잡도를 줄일 수 있는 신호 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a signal detection method in a MIMO system, and more particularly, to a signal detection method capable of reducing complexity in signal detection.

MIMO 시스템은 송신기에서 서로 다른 다수의 독립적인 신호를 전송하므로 수신기는 높은 신뢰성을 지니는 신호 검출 기법을 요구한다. 다수의 신호 검출 기법 중, ML (Maximum Likelihood) 검출 기법은 최적의 오류 성능을 지닌다. ML 검출 기법은 수신 신호와 사용되어진 변조 차수에 따라 가능한 경우의 모든 후보군과의 유클리드 거리를 계산하여, 그 거리값이 가장 작은 것에 해당하는 후보군을 송신 신호로 추정한다. 그러나 ML 검출 기법은 복잡도가 매우 높아 실제로 구현되기 어려워 주로 다른 신호 검출 기법과 비교용 척도로서 사용된다.Since a MIMO system transmits a plurality of independent signals different from each other in a transmitter, a receiver requires a highly reliable signal detection technique. Of the many signal detection techniques, the ML (Maximum Likelihood) detection technique has optimal error performance. The ML detection scheme calculates the Euclidean distance between all of the candidates in the case where the received signal is used and the modulation order used, and estimates a candidate group corresponding to the smallest distance value as a transmission signal. However, the ML detection technique is difficult to implement due to its high complexity and is mainly used as a measure for comparison with other signal detection techniques.

QRD-M(QR Decomposition-M Algorithm) 검출 기법은 ML 검출 기법에 비해 매우 낮은 복잡도를 지니면서 유사한 오류 성능을 지닌다. 이는 ML 검출 기법과 달리 각 레이어(layer)에서 M개의 후보군만 선정하므로 ML 검출 기법보다 복잡도가 낮지만, huge MIMO 시스템에서는 복잡도가 역시 비선형적으로 증가하여 실제로 구현되기 어렵다. 따라서 보다 복잡도가 감소된 신호 검출 방법이 요구된다.The QR Decomposition-M Algorithm (QRD-M) detection scheme has very low complexity and similar error performance compared with the ML detection scheme. Unlike the ML detection method, since only M candidates are selected at each layer, the complexity is lower than that of the ML detection method. However, in a huge MIMO system, the complexity also increases non-linearly, which is difficult to implement. Therefore, a signal detection method with a reduced complexity is required.

관련 선행문헌으로 대한민국 등록특허 제10-0922961호가 있다.A related prior art document is Korean Patent No. 10-0922961.

본 발명은 낮은 복잡도를 가지면서 높은 검출 성능을 제공할 수 있는 MIMO 시스템에서, 신호 검출 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a signal detection method in a MIMO system capable of providing high detection performance with low complexity.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미리 설정된 변조 방식에 대한 성상도의 성상점 개수에 따라서, 경로 연장 후보 심볼 개수를 결정하는 단계; 제1레이어의 후보 심볼 중에서, 상기 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제1경로 연장 후보 심볼을 선택하는 단계; 상기 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하는 단계; 및 제1누적 유클리드 거리값보다 큰 유클리드 거리값을 나타내는 상기 제1레이어의 후보 심볼의 경로를 제거하는 단계를 포함하는 MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for determining a path extension candidate symbol, the method comprising: determining a number of path extension candidate symbols according to a number of property points of a constellation for a predetermined modulation scheme; Selecting a plurality of first path extension candidate symbols as the number of path extension candidate symbols from the first layer candidate symbols; Selecting a candidate symbol having a minimum first cumulative Euclidean distance value among candidate symbols of a final layer extending from the first path extending candidate symbol; And removing a path of the candidate symbol of the first layer, the Euclidean distance value being greater than a first cumulative Euclidean distance value, in a MIMO communication system.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1레이어의 후보 심볼 중에서, 미리 저장된 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제1경로 연장 후보 심볼을 결정하는 단계; 상기 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하는 단계; 및 제1누적 유클리드 거리값보다 작은 유클리드 거리값을 나타내는 상기 제1레이어의 후보 심볼의 경로를 제거하는 단계를 포함하며, 상기 경로 연장 후보 심볼 개수는, 변조 방식에 대한 성상도의 성상점 개수에 따라서, 결정되는, MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for estimating path extension candidate symbols, comprising: determining a plurality of first path extension candidate symbols by a number of previously stored path extension candidate symbols among candidate symbols of a first layer; Selecting a candidate symbol having a minimum first cumulative Euclidean distance value among candidate symbols of a final layer extending from the first path extending candidate symbol; And removing a path of a candidate symbol of the first layer indicating a Euclidean distance value smaller than a first accumulated Euclidean distance value, wherein the number of path extension candidate symbols is set to a value of the number of property stores of the constellation for the modulation scheme Thus, a method of signal detection in a determined MIMO communication system is provided.

본 발명에 따르면, 신호 검출 과정에서의 복잡도가 효과적으로 감소할 수 있다.According to the present invention, the complexity in the signal detection process can be effectively reduced.

도 1은 복잡도가 감소된 종래의 QRD-M 신호 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MIMO 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 검출 방법의 BER 성능을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 검출 방법의 복잡도 감소 효과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a conventional QRD-M signal detection method with reduced complexity.
2 is a diagram for explaining a MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a signal detection method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a signal detection method in a MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a BER performance of a signal detection method according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining a complexity reducing effect of the signal detecting method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

본 발명은 트리 구조를 이용하는 신호 검출 과정에서 일부 경로를 제거하여 복잡도를 줄일 수 있는 MIMO 통신 시스템에서의 신호 검출 방법을 제안한다.The present invention proposes a signal detection method in a MIMO communication system capable of reducing complexity by removing some paths in a signal detection process using a tree structure.

경로를 제거한다는 것은, 신호 검출 과정에서 후보 심볼을 판단해야하는 경우의 수를 줄이는 것이기 때문에, 복잡도가 줄어들 수 있다. 특히 본 발명은, 첫번째 레이어에서 복수개의 후보 심볼을 선택하고, 선택된 복수개의 후보 심볼로부터 계산되는 누적 유클리드 거리값을 임계값으로 이용하여 경로를 제거하는데, 단일 후보 심볼로부터 누적 유클리드 거리값을 계산하는 경우와 비교하여 보다 작은 누적 유클리드 거리값이 도출될 확률이 높아지기 때문에, 보다 많은 경로가 제거될 수 있다. The elimination of the path reduces the number of cases in which the candidate symbol is determined in the signal detection process, so that the complexity can be reduced. Particularly, the present invention selects a plurality of candidate symbols in the first layer and removes the path by using a cumulative Euclidean distance value calculated from the selected plurality of candidate symbols as a threshold value. The cumulative Euclidean distance value is calculated from a single candidate symbol The probability that a smaller cumulative Euclidean distance value will be derived becomes higher, so that more paths can be eliminated.

결국, 본 발명에 따르면, 신호 검출 과정에서의 복잡도가 효과적으로 감소할 수 있다.As a result, according to the present invention, the complexity in the signal detection process can be effectively reduced.

본 발명은 트리 구조를 이용하여 신호를 검출하는 방법에 적용될 수 있으며, 이하에서는 일실시예로서, QRD-M 검출 기법에 기반한 신호 검출 방법이 일실시예로서 설명된다.The present invention can be applied to a method of detecting a signal using a tree structure. Hereinafter, as one embodiment, a signal detection method based on a QRD-M detection technique will be described as an embodiment.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 복잡도가 감소된 종래의 QRD-M 신호 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a conventional QRD-M signal detection method with reduced complexity.

도 1은, 변조 방식이 QPSK, M은 4, 총 3개의 안테나 즉, 3개의 레이어로 구성된 트리 구조를 도시한다.Fig. 1 shows a tree structure in which three modulation schemes are QPSK, and M is four, that is, three layers in total.

제1레이어(L1)에서, 4개의 후보 심볼(111, 112, 113, 114)이 생성되고, 후보 심볼(111, 112, 113, 114) 중 유클리드 거리(Squared Euclidean Distance)값이 가장 작은 후보 심볼(111)이 선택된다. 유클리드 거리는 성상도상에서 수신 신호와 성상점 사이의 거리를 나타낸다. 유클리드 거리값은 메트릭(metric) 값으로 불릴 수 있다.Four candidate symbols 111, 112, 113 and 114 are generated in the first layer L 1 and the candidate symbols 111, 112, 113 and 114 having the smallest Euclidean distance value Symbol 111 is selected. The Euclidean distance represents the distance between the received signal and the property point on the constellation. The Euclidean distance value may be referred to as a metric value.

제2레이어(L2)에서, 선택된 후보 심볼(111)로부터 연장된 4개의 후보 심볼(121, 122, 123, 124)이 생성되고, 누적 유클리드 거리(ASED, Accumulated Squared Euclidean Distance)값이 가장 작은 후보 심볼(121)이 선택된다. 누적 유클리드 거리는 현재 레이어에서 계산된 유클리드 거리와 이전 레이어에서 계산된 유클리드 거리의 합을 나타낸다.In the second layer L 2 , four candidate symbols 121, 122, 123 and 124 extending from the selected candidate symbol 111 are generated, and the value of the Accumulated Squared Euclidean Distance (ASED) The candidate symbol 121 is selected. The cumulative Euclidean distance represents the sum of the Euclidean distance calculated in the current layer and the Euclidean distance calculated in the previous layer.

제3레이어(L3)에서, 선택된 후보 심볼(111)로부터 연장된 4개의 후보 심볼(131, 132, 133, 134)이 생성되고, 누적 유클리드 거리값이 가장 작은 후보 심볼(134)의 누적 유클리드 거리값이 제1임계값으로 설정된다.In the third layer L 3 , four candidate symbols 131, 132, 133, and 134 extending from the selected candidate symbol 111 are generated, and a cumulative Euclid of the candidate symbol 134 having the smallest cumulated Euclidean distance value The distance value is set to the first threshold value.

제1임계값은 제1레이어(L1)에서 경로를 제거하는 기준값으로 이용된다. 따라서, 제1레이어(L1)에서, 후보 심볼(134)의 누적 유클리드 거리값인 7보다 큰 유클리드 거리값 9를 나타내는 후보 심볼(114)의 경로(115)가 제거된다.The first threshold value is used as a reference value for removing the path from the first layer L 1 . Thus, in the first layer L 1 , the path 115 of the candidate symbol 114 representing the Euclidean distance value 9 greater than the cumulative Euclidean distance value 7 of the candidate symbol 134 is removed.

이후, 제2레이어(L2)에서의 후보 심볼의 경로를 제거하기 위해, 제1레이어(L1)에서 경로가 제거되지 않은 나머지 후보 심볼(112, 113)에 대해서 전술된 과정을 거쳐 제3레이어(L3)에서의 누적 유클리드 거리값을 계산하고, 최소 누적 유클리드 거리값을 제2임계값으로 설정하여, 제2레이어(L2)에서 경로를 제거할 수 있다.Thereafter, in order to remove the path of the candidate symbol in the second layer L 2 , the remaining candidate symbols 112 and 113 whose paths have not been removed from the first layer L 1 are subjected to the above- The cumulative Euclidean distance value in the layer L 3 may be calculated and the minimum cumulative Euclidean distance value may be set to the second threshold value to remove the path in the second layer L 2 .

이 경우, 전술된 바와 같이, 제1레이어에서 최소 유클리드 거리값을 나타내는 단일의 후보 심볼로부터 누적 유클리드 거리값이 계산되기 때문에, 최종 레이어에서의 누적 유클리드 거리값을 나타내는 후보 심볼의 개수가, 제1레이어에서 복수의 후보 심볼을 선택하여 누적 유클리드 거리값을 계산하는 경우와 비교하여 적을 수 밖에 없다. 따라서, 제1레이어에서 제거될 수 있는 경로가 제거되지 못하는 경우가 발생하며, 이러한 현상은 다른 레이어에서도 동일하게 발생할 수 있다. 결국, 종래의 방법에 따르면 신호 검출 과정에서의 복잡도를 효과적으로 감소시키지 못하는 결과를 초래한다.In this case, since the cumulative Euclidean distance value is calculated from a single candidate symbol indicating the minimum Euclidean distance value in the first layer, as described above, the number of candidate symbols representing the cumulative Euclidean distance value in the final layer is Compared with the case of calculating a cumulative Euclidean distance value by selecting a plurality of candidate symbols in the layer. Therefore, a path that can be removed from the first layer may not be removed, and this phenomenon may occur in other layers as well. As a result, according to the conventional method, the complexity in the signal detection process can not be effectively reduced.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MIMO 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining a MIMO communication system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining a signal detection method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 송신 장치(210) 및 수신 장치(220) 각각은 다중 안테나를 포함한다. Referring to FIG. 2, each of the transmitting apparatus 210 and the receiving apparatus 220 includes multiple antennas.

송신 장치(210)는 미리 설정된 변조 방식에 따라 맵핑된 심볼을 다중 송신 안테나를 통해 전송한다. 수신 장치(220)는 다중 수신 안테나를 통해 전송된 심볼을 수신하며, 신호 검출 과정을 수행한다. 다중 송신 안테나로부터 전송된 심볼들은 모든 수신 안테나를 통해 수신된다.The transmitting apparatus 210 transmits the mapped symbols according to a predetermined modulation scheme through the multiple transmission antennas. The receiving apparatus 220 receives the symbols transmitted through the multiple reception antennas and performs a signal detection process. Symbols transmitted from multiple transmit antennas are received via all receive antennas.

수신 장치는 수신된 신호로부터 신호 검출 과정을 통해 최종 심볼을 결정한다. 이 때, 일실시예로서, 수신 장치는 QRD-M 검출 기법을 이용하여 최종 심볼을 결정할 수 있으며, 검출 과정에서의 복잡도를 줄이기 위해 최종 레이어를 제외한 레이어에서 복수개의 경로 연장 후보 심볼을 결정하여, 각 레이어에서 후보 심볼의 경로를 제거할 수 있다.The receiving apparatus determines a final symbol from the received signal through a signal detection process. In this case, in one embodiment, the receiving apparatus can determine the final symbol using the QRD-M detection technique. In order to reduce the complexity in the detection process, the receiving apparatus determines a plurality of path extension candidate symbols in the layer excluding the final layer, It is possible to remove the path of the candidate symbol in each layer.

도 3은 도 1에 도시된 바와 같이, 변조 방식으로 QPSK를 이용하며, 총 3개의 안테나가 구비된 통신 시스템에서, M이 4인 QRD-M 방식에 따른 신호 검출 과정을 설명하기 위한 트리 구조를 도시한다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 신호 검출 방법에서는, 도 1과 달리, 제1레이어에서 복수개의 후보 심볼이 경로 연장 후보 심볼로 결정된다.3 illustrates a tree structure for explaining a signal detection process according to the QRD-M scheme with M = 4 in a communication system using QPSK as a modulation scheme and a total of three antennas as shown in FIG. Respectively. Referring to FIG. 3, in the signal detection method according to the present invention, unlike FIG. 1, a plurality of candidate symbols in the first layer are determined as path extension candidate symbols.

본 발명에 따른 수신 장치는 미리 설정된 변조 방식에 대한 성상도의 성상점 개수에 따라서, 경로 연장 후보 심볼 개수를 결정하고, 제1레이어의 후보 심볼 중에서, 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 경로 연장 후보 심볼을 선택한다. The receiving apparatus according to the present invention determines the number of path extension candidate symbols according to the number of storages of the constellation for a predetermined modulation scheme and selects a plurality of path extension candidates Select the symbol.

본 발명에 따른 수신 장치는 성상점 개수가 증가할수록 경로 연장 후보 심볼 개수를 증가시켜 경로 연장 후보 심볼을 선택할 수 있으며, 일 실시예로서, [수학식 1]과 같이 로그 함수를 이용하여, 경로 연장 후보 심볼 개수(T)를 결정할 수 있다. 상위 레이어에서 하위 레이어로 갈수록 후보 심볼의 개수는 비선형적으로 증가하기 때문에, 본 발명에 따른 수신 장치는 비선형 함수를 이용하여 경로 연장 후보 심볼을 선택하고 복잡도를 감소시킨다.The receiving apparatus according to the present invention can increase the number of path extension candidate symbols and select the path extension candidate symbol as the number of the property stores increases. In one embodiment, by using the logarithmic function, The number of candidate symbols T can be determined. Since the number of candidate symbols increases non-linearly from the upper layer to the lower layer, the receiving apparatus according to the present invention selects a path extending candidate symbol using a non-linear function and reduces the complexity.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, S는 변조 방식에 대한 성상도의 성상점 개수를 나타낸다. QPSK 방식의 경우 성상점이 4개이기 때문에, 도 3의 경우 경로 연장 후보 심볼 개수(T)는 2가 된다.Here, S represents the number of storages of the constellation for the modulation scheme. In the case of the QPSK scheme, since there are four constellation points, the number of path extension candidate symbols (T) becomes 2 in the case of FIG.

따라서 본 발명에 따른 수신 장치는 제1레이어의 후보 심볼 중에서, 2개의 경로 연장 후보 심볼을 선택하며, 후보 심볼의 유클리드 거리값이 작은 순서대로 경로 연장 후보 심볼을 선택할 수 있다. 따라서, 도 1과 달리 도 3에서는 제1후보 심볼(111) 뿐만 아니라 제3후보 심볼(113)으로부터도 경로가 연장되어 제2레이어(L2)에서 후보 심볼들이 생성된다. Therefore, the receiving apparatus according to the present invention selects two path extension candidate symbols among the candidate symbols of the first layer, and selects the path extension candidate symbols in ascending order of the Euclidean distance value of the candidate symbols. 1, the path is extended not only from the first candidate symbol 111 but also from the third candidate symbol 113, and candidate symbols are generated in the second layer L 2 .

결국, 제2레이어(L2)에서는 총 8개의 후보 심볼(121 내지 128)이 생성되며, 본 발명에 따른 수신 장치는 제2레이어(L2)에서 2개의 경로 연장 후보 심볼을 선택한다. 8개의 후보 심볼(121 내지 128) 중에서, 제1 및 제8후보 심볼(121, 128)의 누적 유클리드 거리값이 가장 작고 또한 두번째로 작기 때문에, 제1 및 제8후보 심볼(121, 128)이 경로 연장 후보 심볼로 선택된다.After all, the second layer (L 2), and the generated total of eight candidate symbol (121 to 128), the receiving apparatus according to the present invention selects the two candidate path extension symbol from the second layer (L 2). Since the cumulative Euclidean distance values of the first and eighth candidate symbols 121 and 128 are the smallest and second smallest among the eight candidate symbols 121 to 128, the first and eighth candidate symbols 121 and 128 Path extension candidate symbol.

이후, 2개의 경로 연장 후보 심볼(121, 128)로부터 경로가 연장되어 제3레이어(L3)에서 8개의 후보 심볼(131 내지 138)이 생성된다. 최종 레이어인 제3레이어(L3)에서 8개의 후보 심볼(131 내지 138) 중 제8후보 심볼(138)의 누적 유클리드 거리값이 최소이기 때문에, 5가 제1임계값으로 설정되며, 수신 장치는 제1레이어(L1)에서 5보다 작은 유클리드 거리값을 나타내는 제2 및 제4후보 심볼(112, 114)의 경로(115, 116)를 제거한다.Thereafter, the path is extended from the two path extension candidate symbols 121 and 128, and eight candidate symbols 131 to 138 are generated in the third layer L 3 . Since the cumulative Euclidean distance value of the eighth candidate symbol 138 among the eight candidate symbols 131 to 138 in the third layer L 3 as the final layer is minimum, 5 is set to the first threshold value, Removes paths 115 and 116 of the second and fourth candidate symbols 112 and 114 representing Euclidean distance values less than 5 in the first layer L 1 .

도 1에서는 제4후보 심볼(114)의 경로(115)만이 제거되는데 반해, 본 발명에 따르면, 제4후보 심볼(114)의 경로(115) 뿐만이 아니라 제2후보 심볼(112)의 경로(116)도 제거될 수 있다. 즉 본 발명에 따르면, 레이어에서 제거되는 경로의 개수가 증가할 수 있으며, 따라서 신호 검출 과정에서의 복잡도가 효과적으로 감소할 수 있다.Only the path 115 of the fourth candidate symbol 114 is removed in accordance with the present invention as well as the path 115 of the fourth candidate symbol 114 as well as the path 116 of the second candidate symbol 112 Can also be removed. That is, according to the present invention, the number of paths removed from the layer can be increased, and the complexity in the signal detection process can be effectively reduced.

제1레이어(L1)의 경로가 제거된 이후, 수신 장치는 전술된 과정과 동일한 과정을 반복하여 제2레이어(L2)의 경로를 제거한다. 수신장치는 제1레이어(L1)의 후보 심볼의 경로(115, 116)가 제거된 후 나머지 심볼(111, 112) 및 제1레이어(L1)의 경로 연장 후보 심볼(111, 112)로부터 연장된 제2레이어(L2)의 후보 심볼 중에서, 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 경로 연장 후보 심볼을 선택한다. 도 3에서는 제1레이어(L1)에서 경로가 제거된 나머지 심볼과 제1레이어(L1)의 경로 연장 후보 심볼이 동일하지만, 16QAM 이나 64QAM과 같이 보다 큰 사이즈의 성상도에 기반한 변조 방식이 이용되는 경우, 레이어에서의 후보 심볼이 증가하기 때문에 경로가 제거된 나머지 심볼에 대해서도 경로를 연장하는 과정이 필요하다.After the path of the first layer L 1 is removed, the receiving apparatus repeats the same process as described above to remove the path of the second layer L 2 . The receiving apparatus receives the path extension candidate symbols 111 and 112 from the remaining symbols 111 and 112 and the first layer L 1 after the paths 115 and 116 of the candidate symbol of the first layer L 1 are removed Among the candidate symbols of the extended second layer (L 2 ), a plurality of path extension candidate symbols are selected by the number of path extension candidate symbols. 3, this path extends candidate symbol is the same, but the modulation is based on FIG aqueous phase of a larger size, such as 16QAM or 64QAM scheme of the first layer (L 1) the remaining symbols with a first layer (L 1) of the path is removed from the If used, since the candidate symbols in the layer increase, it is necessary to extend the path for the remaining symbols.

제2레이어(L2)에서 제1 및 제8후보 심볼(121, 128)이, 경로 연장 후보 심볼로 선택되며, 수신 장치는 제2레이어(L2)의 경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하고, 선택된 누적 유클리드 거리값보다 큰 유클리드 거리값을 나타내는 제2레이어(L2)의 후보 심볼의 경로를 제거한다. 도 3에서, 5보다 큰 누적 유클리드 거리값을 나타내는 제3, 및 제7 후보 심볼(123, 127)의 경로(129, 130)가 제거될 수 있다.A second layer (L 2), the first and eighth candidate symbols (121, 128) in, is selected as the path extends the candidate symbols, and the receiving apparatus is a final layer, extending from the path extending candidate symbols of the second layer (L 2) The candidate symbol having the minimum cumulative Euclidean distance value is selected and the path of the candidate symbol of the second layer L 2 indicating the Euclidean distance value larger than the selected cumulative Euclidean distance value is removed. In FIG. 3, paths 129 and 130 of the third and seventh candidate symbols 123 and 127 representing cumulative Euclidean distance values of greater than 5 may be eliminated.

수신 장치는 제2레이어에서, 경로가 제거된 나머지 심볼로부터 경로를 연장하여 후보 심볼을 생성하고, 제3레이어에서의 후보 심볼중 누적 유클리드 거리값이 가장 작은 후보 심볼을 선택한다. 선택된 후보 심볼 및 선택된 후보 심볼과 연결된 후보 심볼들이 최종 심볼로 결정된다.The receiving apparatus generates a candidate symbol by extending the path from the remaining symbols whose paths have been removed in the second layer, and selects a candidate symbol having the smallest accumulated Euclidean distance value among the candidate symbols in the third layer. The selected candidate symbol and the candidate symbols associated with the selected candidate symbol are determined as the final symbol.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a signal detection method in a MIMO communication system according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 신호 검출 방법은 MIMO 통신 시스템에서 신호를 수신하는 모든 장치에서 수행될 수 있으며, 이하에서는 도 2의 수신 장치에서 수행되는 신호 검출 방법이 일실시예로서 설명된다.The signal detection method according to the present invention can be performed in all apparatuses that receive a signal in a MIMO communication system. Hereinafter, a signal detection method performed in the receiving apparatus of FIG. 2 will be described as an embodiment.

본 발명에 따른 수신 장치는 미리 설정된 변조 방식에 대한 성상도의 성상점 개수에 따라서, 경로 연장 후보 심볼 개수를 결정(S410)한다. 단계 S410에서 수신 장치는 비선형 함수를 이용하여 경로 연장 후보 심볼 개수를 결정할 수 있으며, 일실시예로서, [수학식 1]을 이용하여 경로 연장 후보 심볼 개수를 결정할 수 있다.The receiving apparatus according to the present invention determines the number of path extension candidate symbols according to the number of storages of the constellation for a predetermined modulation scheme (S410). In step S410, the receiving apparatus can determine the number of path extension candidate symbols using a non-linear function. In one embodiment, the number of path extension candidate symbols can be determined using Equation (1).

본 발명에 따른 수신 장치는 제1레이어의 후보 심볼 중에서, 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제1경로 연장 후보 심볼을 선택(S420)한다. 단계 S420에서 수신 장치는, 제1레이어의 후보 심볼 중에서, 유클리드 거리값이 작은 순서대로 제1경로 연장 후보 심볼을 선택할 수 있다.The receiving apparatus according to the present invention selects a plurality of first path extension candidate symbols by the number of path extension candidate symbols among the candidate symbols of the first layer (S420). In step S420, the receiving apparatus can select the first path extension candidate symbol in ascending order of the Euclidean distance value among the candidate symbols of the first layer.

이후 수신 장치는 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택(S430)한다.Thereafter, the receiving apparatus selects a candidate symbol having a minimum first cumulative Euclidean distance value among the candidate symbols of the last layer extended from the first path extending candidate symbol (S430).

보다 구체적으로 수신 장치는 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된, 제2레이어의 후보 심볼 중에서, 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제2경로 연장 후보 심볼을 결정하며, 제2경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택한다.More specifically, the receiving apparatus determines a plurality of second path extending candidate symbols by the number of path extending candidate symbols out of the second layer candidate symbols extending from the first path extending candidate symbol, and extends from the second path extending candidate symbol The candidate symbol having the smallest first cumulative Euclidean distance value is selected from among the candidate symbols of the final layer that has been subjected to the prediction.

그리고 수신 장치는, 제1누적 유클리드 거리값보다 큰 유클리드 거리값을 나타내는 제1레이어의 후보 심볼의 경로를 제거(S440)한다. 즉, 제1누적 유클리드 거리값은 제1레이어의 후보 심볼의 경로 제거를 위한 임계값으로 작용한다.Then, the receiving apparatus removes the path of the candidate symbol of the first layer indicating the Euclidean distance value larger than the first accumulated Euclidean distance value (S440). That is, the first accumulated Euclidean distance value serves as a threshold value for path removal of the candidate symbol of the first layer.

이후, 수신 장치는 전술된 단계를 반복하여 다른 레이어의 후보 심볼의 경로를 제거할 수 있다. 수신 장치는 제1레이어의 후보 심볼의 경로가 제거된 후 나머지 심볼 및 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 제2레이어의 후보 심볼 중에서, 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제3경로 연장 후보 심볼을 선택하고, 제3경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제2누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택한다. 그리고 제2누적 유클리드 거리값보다 큰 누적 유클리드 거리값을 나타내는 상기 제2레이어의 후보 심볼의 경로를 제거한다.Then, the receiving apparatus repeats the above-described steps to remove the path of the candidate symbol of the other layer. The receiver receives a plurality of third path extension candidate symbols as the number of path extension candidate symbols from among the candidate symbols of the second layer extending from the remaining symbols and the first path extension candidate symbol after the path of the candidate symbol of the first layer is removed. And selects a candidate symbol having a minimum second cumulative Euclidean distance value among the candidate symbols of the last layer extended from the third path extending candidate symbol. And removes the path of the candidate symbol of the second layer indicating a cumulative Euclidean distance value that is larger than the second cumulative Euclidean distance value.

한편, 실시예에 따라서 본 발명에 따른 수신 장치는 단계 S410을 수행하지 않고 미리 저장된 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 제1경로 연장 후보 심볼을 결정할 수 있다. Meanwhile, according to the embodiment, the receiving apparatus according to the present invention can determine the first path extension candidate symbol by the number of previously stored path extension candidate symbols without performing step S410.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 검출 방법의 BER 성능을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a BER performance of a signal detection method according to an embodiment of the present invention.

도 5에서는 16QAM 변조 방식을 이용하는 2X2 및 4X4의 MIMO-OFDM 통신 시스템에서 QRD-M 검출 기법 및 ML 검출 기법에 따른 시뮬레이션 결과가 도시되고 있다. FIG. 5 shows the simulation results according to the QRD-M detection technique and the ML detection technique in the 2X2 and 4X4 MIMO-OFDM communication systems using the 16QAM modulation scheme.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 신호 검출 방법(제안된 QRD-M)의 BER 성능과 기존의 QRD-M 검출 기법 및 ML 검출 기법에 따른 BER 성능이 거의 동일함을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5, it can be confirmed that the BER performance of the signal detection method (proposed QRD-M) according to the present invention is almost the same as that of the conventional QRD-M detection technique and ML detection technique.

결국, 본 발명에 따르면 신호 검출 과정에서의 복잡도가 감소하면서도 검출 성능이 감소되지 않고 유지될 수 있다.As a result, according to the present invention, detection performance can be maintained without decreasing the complexity in the signal detection process.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 검출 방법의 복잡도 감소 효과를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a complexity reducing effect of the signal detecting method according to an embodiment of the present invention.

도 6에서는 16QAM 변조 방식을 이용하는 2X2 MIMO-OFDM 통신 시스템의 신호 검출 과정에서, 경로가 제거된 후의 전체 레이어의 평균 생존 경로의 개수가 도시되고 있다. 도 6에서는, 평균 생존 경로의 개수가 적을수록 복잡도가 낮음을 나타낸다.FIG. 6 shows the number of average survivor paths of the entire layer after the path is removed in the signal detection process of the 2x2 MIMO-OFDM communication system using the 16QAM modulation scheme. In FIG. 6, the smaller the number of average survival paths, the lower the complexity.

기존의 경로 제거를 수행하지 않는 QRD-M 검출 기법은 M 값에 무관하게 SNR에 따라 일정한 결과를 볼 수 있는데, 이는 각 레이어 에서 항상 고정된 개수의 후보군을 선정하기 때문이다. 본 발명에 따른 신호 검출 방법(제안된 QRD-M)의 복잡도는 기존의 QRD-M 검출 기법보다 복잡도가 낮으며, SNR이 증가할수록 M값이 1인 기존의 QRD-M 검출 기법의 복잡도에 근사함을 알 수 있다. 이는 수신기에서 SNR이 증가할수록 문턱값에 대한 정확도가 높아지고 이로 인해 불필요한 생존 경로에 대한 구별이 명확하게 이루어지기 때문이다. The QRD-M detection scheme which does not perform the conventional path removal can obtain a constant result according to the SNR regardless of the value of M because the fixed number of candidate groups are always selected in each layer. The complexity of the signal detection method (proposed QRD-M) according to the present invention is lower than that of the existing QRD-M detection method and is close to the complexity of the existing QRD-M detection method with an M value of 1 as the SNR increases . This is because as the SNR increases at the receiver, the accuracy of the threshold is increased and the distinction between unnecessary survival paths becomes clear.

또한, 도 6에서는 적응적 QRD-M 검출 기법과 LR(Lattice Reduction)-aided QRD-M 검출 기법의 복잡도가 함께 도시되고 있는데, 적응적 QRD-M 검출 기법과 LR-aided QRD-M 검출 기법 모두 복잡도를 줄이기 위해 불필요한 생존 경로를 제거하지만, 본 발명에 따른 신호 검출 방법보다 복잡도가 높은 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 신호 검출 방법은 변조 차수를 고려하여 경로 제거를 위한 임계값을 설정하기 때문에, 변조 차수가 증가함에 따라 비선형적으로 복잡도가 증가하는 것을 방지할 수 있다.In FIG. 6, the complexity of the adaptive QRD-M detection technique and the LR (Lattice Reduction) -aided QRD-M detection technique are shown together. Both the adaptive QRD-M detection technique and the LR- It can be seen that the signal detection method according to the present invention has a higher complexity than the signal detection method according to the present invention, although unnecessary survival paths are eliminated to reduce the complexity. Since the signal detection method according to the present invention sets a threshold value for path removal in consideration of the modulation order, it is possible to prevent the complexity from increasing nonlinearly as the modulation order increases.

앞서 설명한 기술적 내용들은 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 실시예들을 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. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The above-described technical features may be implemented in the form of program instructions 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 recorded on the medium may be those specially designed and constructed 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 device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (9)

미리 설정된 변조 방식에 대한 성상도의 성상점 개수에 따라서, 경로 연장 후보 심볼 개수를 결정하는 단계;
제1레이어의 후보 심볼 중에서, 상기 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제1경로 연장 후보 심볼을 선택하는 단계;
상기 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하는 단계; 및
제1누적 유클리드 거리값보다 큰 유클리드 거리값을 나타내는 상기 제1레이어의 후보 심볼의 경로를 제거하는 단계
를 포함하는 MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
Determining a number of path extension candidate symbols according to the number of storages of a constellation for a predetermined modulation scheme;
Selecting a plurality of first path extension candidate symbols as the number of path extension candidate symbols from the first layer candidate symbols;
Selecting a candidate symbol having a minimum first cumulative Euclidean distance value among candidate symbols of a final layer extending from the first path extending candidate symbol; And
Removing a path of the candidate symbol of the first layer that represents a Euclidean distance value greater than the first accumulated Euclidean distance value
/ RTI > in a MIMO communication system.
제 1항에 있어서,
상기 제1경로 연장 후보 심볼을 선택하는 단계는
제1레이어의 후보 심볼 중에서, 상기 유클리드 거리값이 작은 순서대로 상기 제1경로 연장 후보 심볼을 선택하는
MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
The method according to claim 1,
The step of selecting the first path extension candidate symbol
Among the candidate symbols of the first layer, the first path extension candidate symbol is selected in descending order of the Euclidean distance value
A method for detecting a signal in a MIMO communication system.
제 1항에 있어서,
상기 경로 연장 후보 심볼 개수를 결정하는 단계는
하기의 수학식을 이용하여 상기 경로 연장 후보 심볼 개수(T)를 결정하며,
[수학식]
Figure pat00002

여기서, S는 상기 성상점 개수인
MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
The method according to claim 1,
The step of determining the number of path extension candidate symbols
Determines the number of path extension candidate symbols (T) using the following equation,
[Mathematical Expression]
Figure pat00002

Here, S is the number of the above-
A method for detecting a signal in a MIMO communication system.
제 1항에 있어서,
상기 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하는 단계는
상기 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된, 제2레이어의 후보 심볼 중에서, 상기 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제2경로 연장 후보 심볼을 결정하는 단계; 및
상기 제2경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 상기 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 상기 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하는 단계
를 포함하는 MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
The method according to claim 1,
The step of selecting a candidate symbol with the minimum first accumulated Euclidean distance value
Determining a plurality of second path extension candidate symbols by the number of path extension candidate symbols out of the second layer candidate symbols extending from the first path extension candidate symbol; And
Selecting a candidate symbol having the smallest first accumulated Euclidean distance value among the candidate symbols of the last layer extended from the second path extending candidate symbol,
/ RTI > in a MIMO communication system.
제 4항에 있어서,
상기 제1레이어의 후보 심볼의 경로가 제거된 후 나머지 심볼 및 상기 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 상기 제2레이어의 후보 심볼 중에서, 상기 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제3경로 연장 후보 심볼을 선택하는 단계;
상기 제3경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 상기 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제2누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하는 단계; 및
상기 제2누적 유클리드 거리값보다 큰 누적 유클리드 거리값을 나타내는 상기 제2레이어의 후보 심볼의 경로를 제거하는 단계
를 더 포함하는 MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
5. The method of claim 4,
A plurality of third path extension candidate symbols corresponding to the number of the path extension candidate symbols among the candidate symbols of the second layer extending from the remaining symbols and the first path extension candidate symbol after the path of the candidate symbol of the first layer is removed, ;
Selecting a candidate symbol having a minimum second cumulative Euclidean distance value from the candidate symbols of the final layer extending from the third path extending candidate symbol; And
Removing a path of the candidate symbol of the second layer, the cumulative Euclidean distance value being larger than the second cumulative Euclidean distance value
Further comprising the steps of:
제 1항에 있어서,
상기 신호 검출 방법은
QRD-M 검출 기법에 기반한 신호 검출 방법인
MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
The method according to claim 1,
The signal detection method
A signal detection method based on the QRD-M detection technique
A method for detecting a signal in a MIMO communication system.
제1레이어의 후보 심볼 중에서, 미리 저장된 경로 연장 후보 심볼 개수만큼 복수개의 제1경로 연장 후보 심볼을 결정하는 단계;
상기 제1경로 연장 후보 심볼로부터 연장된 최종 레이어의 후보 심볼 중에서, 제1누적 유클리드 거리값이 최소인 후보 심볼을 선택하는 단계; 및
제1누적 유클리드 거리값보다 작은 유클리드 거리값을 나타내는 상기 제1레이어의 후보 심볼의 경로를 제거하는 단계를 포함하며,
상기 경로 연장 후보 심볼 개수는, 변조 방식에 대한 성상도의 성상점 개수에 따라서, 결정되는,
MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
Determining a plurality of first path extension candidate symbols by a number of previously stored path extension candidate symbols among candidate symbols of the first layer;
Selecting a candidate symbol having a minimum first cumulative Euclidean distance value among candidate symbols of a final layer extending from the first path extending candidate symbol; And
Removing the path of the candidate symbol of the first layer that represents a Euclidean distance value less than the first accumulated Euclidean distance value,
Wherein the number of path extension candidate symbols is determined according to the number of property stores of the constellation for the modulation scheme,
A method for detecting a signal in a MIMO communication system.
제 7항에 있어서,
상기 제1경로 연장 후보 심볼을 결정하는 단계는
제1레이어의 후보 심볼 중에서, 상기 유클리드 거리값이 작은 순서대로 상기 제1경로 연장 후보 심볼을 결정하는
MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein determining the first path extension candidate symbol comprises:
The first path extension candidate symbol is determined in ascending order of the Euclidean distance value among the candidate symbols of the first layer
A method for detecting a signal in a MIMO communication system.
제 7항에 있어서,
상기 경로 연장 후보 심볼 개수는
비선형 함수에 의해 결정되는
MIMO 통신 시스템에서 신호 검출 방법.
8. The method of claim 7,
The number of path extension candidate symbols is
Determined by a non-linear function
A method for detecting a signal in a MIMO communication system.
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