WO2013135934A1 - Method for spherically decoding signals from maximum-likelihood multiple-input and multiple-output (mimo) communication systems - Google Patents

Method for spherically decoding signals from maximum-likelihood multiple-input and multiple-output (mimo) communication systems Download PDF

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WO2013135934A1
WO2013135934A1 PCT/ES2013/070162 ES2013070162W WO2013135934A1 WO 2013135934 A1 WO2013135934 A1 WO 2013135934A1 ES 2013070162 W ES2013070162 W ES 2013070162W WO 2013135934 A1 WO2013135934 A1 WO 2013135934A1
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signal
partial
auxiliary
signals
sck
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PCT/ES2013/070162
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Inventor
Victor Manuel GARCÍA MOLLÁ
Antonio Manuel VIDAL MACIÁ
Alberto GONZÁLEZ SALVADOR
Sandra ROGER VAREA
Original Assignee
Universitat Politècnica De València
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03203Trellis search techniques
    • H04L25/03242Methods involving sphere decoding
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3082Vector coding
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received

Definitions

  • the present invention relates to a method of spherical decoding of signals of communication systems of multiple inputs and multiple outputs (MIMO) of maximum likelihood, in which a method of dimensions by box minimization is applied which accelerates spherical decoding; and which aims to reduce the number of cash minimizations and simplify each of said minimizations, reducing the computation time and therefore the temporary cost of decoding.
  • MIMO multiple inputs and multiple outputs
  • the invention is applicable in the telecommunications industry and more particularly in wireless communications.
  • the invention is applicable in the field of cryptography.
  • MIMO multiple-input multiple-output
  • MIMO is a field that attracts a large part of the highest level of international research.
  • Figure 1 shows the block diagram of a typical MIMO communications system composed of a transmitter 1 equipped with M antennas for sending signals to a receiver 2 equipped with N antennas, through a MIMO channel 3 that generates a mixture of the transmitted signals, which is due to the appearance of multiple paths between each pair of transmitter-receiver antennas.
  • the number of transmitting antennas is never greater than that of receiving antennas, that is, N ⁇ M.
  • the receiver comprises a detector that processes the mix of received signals and estimates what the transmitted data were, generally following some probabilistic rule, obtaining the decoded signal. It has been shown that the use of MIMO communication systems complicates the receiver and, especially, the data detection stage. Therefore, it is very important to achieve low complexity MIMO receivers that maintain a low detection error rate.
  • detectors There are different types of detectors, with different error rate properties and calculation complexity.
  • the so-called “suboptimal” detectors are computationally efficient, but their error rate may not be acceptable, especially in the presence of a lot of noise in the transmission.
  • the detectors with the lowest error rate are the so-called optimal detectors or of maximum likelihood, that in the decoding they obtain the signal with greater probability of being the one sent.
  • the best known maximum likelihood detectors are those based on spherical decoding, which is described below to facilitate understanding of the invention.
  • the invention provides a new decoding method.
  • the receiver From said input data, the receiver obtains the maximum likelihood signal, that is the decoded signal, which is selected from among all the M component signals that fulfill each of the M components of the signal belonging to the constellation D.
  • the maximum likelihood signal means that one of these M component signals that, after being filtered by the H-channel matrix, has the minimum distance to the received signal and.
  • the conventional spherical decoding method comprises a preprocessing stage and a search stage.
  • a preprocessing stage a new R ⁇ R MxM channel matrix is obtained and a new received signal z ⁇ R M is also obtained , by orthogonal transformation of the H channel matrix and the received signal y; where the new matrix of channel R is triangular superior by means of which the search stage is simplified by allowing to organize the search sequentially.
  • a first auxiliary signal sck is obtained, by solving a conventional triangular equation system described below to facilitate the understanding of the invention.
  • an initial signal xO is selected which is used to calculate a second auxiliary signal, by solving a minimization problem with conventional restrictions, and in addition an initial radius is obtained as the distance between the signal being after being quantized and filtered by the matrix R, and the signal received z.
  • an initial signal xO is used which is used as the initial signal to apply a method of minimization with conventional restrictions, whereby the second auxiliary signal scr ⁇ associated with the partial signal (3 ⁇ 4 1 ⁇ 2, -,% _ !, 1 ⁇ 2) is obtained.
  • said second auxiliary signal scr ⁇ is used to calculate a conventional continuous minimization dimension c, and the dimension c is added to the partial distance of the partial signal 0 ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M _ lt s M ).
  • it is verified whether said sum is greater than the smallest total distance obtained so far in which case the partial signal is declared not feasible; and if the sum is less than the smallest distance obtained so far, the partial signal is declared feasible.
  • the invention brings two improvements to spherical decoding. Making the second improvement requires having made the first improvement.
  • This first improvement is characterized in that after applying the feasibility test and verifying that a partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M _ lt s M ) is feasible, since its partial distance is less than the Shortest total distance obtained so far, as described, includes:
  • the first auxiliary signal sck t (s lt s 2 , ⁇ ⁇ , s ⁇ _i) associated with the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M _ lt s M ), - check if the first auxiliary signal sck t associated with the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M _ lt s M ) has all its components within the box defined by the maximum and minimum values of the constellation,
  • the second auxiliary signal scr? associated with the partial signal is calculated (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ ⁇ , s M _ lt s M ), and then the continuous minimization dimension c is determined, using the feasibility test, if the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , - -, s M _ lt s M ) is feasible or not.
  • the described method limits the number of minimizations in box, using the position of the first auxiliary signal sck t relative to the box defined by the constellation, so that it is not always necessary to calculate the second auxiliary signal scr ⁇ . Consequently, with this first improvement proposal, the number of cash minimizations made in the state of the art is reduced.
  • the second improvement proposed by the invention is characterized in that after checking the feasibility of a partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ ⁇ , s M _ lt s M ) for an ith component, with i ⁇ M , which verifies that its partial distance is less than the lowest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sck t associated with said partial signal has any of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of the constellation, so the second auxiliary signal scr ⁇ associated with the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ ⁇ , s M _ lt s M ) has to be calculated, according to the method of the First improvement, and also the continuous minimization level c must be calculated, also includes:
  • the initial signal for the box minimization method is selected, using the auxiliary signals scr ⁇ and / or scki obtained by examining the feasibility of the predecessor partial signal, which minimizes the temporal cost of each of Cash minimizations.
  • the preprocessing step comprises storing the first auxiliary signal sck, and storing the second auxiliary signal being when it has been calculated,
  • the second auxiliary signal scr M associated with the partial signal (s M ) and the continuous minimization dimension c have to be calculated also includes:
  • spherical signal decoding methods also have application in the field of cryptography;
  • the proposed method can also be used in that field.
  • FIG. 1 Shows a conventional generic block diagram of a MIMO communications system with M transmitting antennas and N receiving antennas, which has been described in the background section of the invention.
  • Figure 2 shows a conventional flow chart of the preprocessing stage of the spherical decoding.
  • Figure 3. Shows a conventional flow chart of an improvement in the preprocessing stage of spherical decoding.
  • Figure 4.- Shows a conventional flow chart of the search stage of spherical decoding.
  • Figure 5. Shows a conventional flow chart of the feasibility test 20 that is included in the search stage of the previous figure.
  • Figure 6. Shows a flow chart of the improved conventional preprocessing stage with respect to the preprocessing of Figure 2, with respect to which it also includes a technique for obtaining a good approximation of the radius.
  • Figure 7. Shows a conventional flow chart of the feasibility test of the partial signals with a continuous minimization level that replaces and improves the test of Figure 5.
  • Figure 8. Shows a flow chart of the new preprocessing stage according to the invention.
  • Figure 9. Shows a flow chart of the new feasibility test that includes the search stage according to the invention.
  • the transmission of data from the M transmitting antennas to the N receiving antennas is mathematically modeled by an HGE NXM matrix, with N rows, corresponding to the number of receiving antennas and M columns, corresponding to the number of transmitting antennas, being N> M, called channel matrix, and is known to the receiver.
  • D is formed by the symbols.
  • the constellation 4-PAM pulse amplitude modulation
  • the constellation 4-PAM pulse amplitude modulation
  • the objective of the problem is to find the maximum likelihood solution ("Máximum Likelihood Solution", or ML Solution hereafter).
  • s arg min s
  • , where s (i) GD, i 1, M.
  • any spherical decoding algorithm consists of two stages: a preprocessing stage, followed by a search stage.
  • the new channel matrix R £ E MxM is a superior triangular matrix, with M rows and M columns, is obtained as the first M rows of R.
  • the upper triangular structure of the new R channel matrix allows to organize the search sequentially, first looking for a value for the M-th component of the sent signal, using the M-th row of the R matrix; then a value is searched for the ⁇ -1 -th component of the signal, and so on.
  • the selection of values for the ith component of the ML solution signal is said to be done in the ith layer.
  • a partial signal in the ith layer can be defined as a signal of M - i + 1 elements of the constellation, already selected for the components of the possible sent signal, from the layer i-th to M-th: (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M - 1 , s M ).
  • This partial signal has a partial distance associated, which is calculated as: partial distance ⁇ s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M - 1 , s M )
  • any possible complete signal s (S 1J S 2J “-, 5 ⁇ _ 1J S ⁇ J S ⁇ + 1J " - J S M - 1 , S m ) whose components from i to M are the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M ⁇ , s M ) will your distance to the received signal be fulfilled
  • 2 s 2 , ⁇ ⁇ ⁇ , s ⁇ _ ! , s ⁇ , s ⁇ +1 , ⁇ , s M _ 1 , s M ) is greater than the partial distance associated with said partial signal.
  • the predecessor signal of a given as follows; given a partial signal in layer i (i ⁇ M) (s ⁇ , s ⁇ +1 , -, s M _ lt s M ), its predecessor signal is the signal (s ⁇ + lJ -, s M _ lt s M ), in the i + ⁇ layer.
  • the concept is also valid for complete signals: the predecessor signal of a complete signal>i> S 2>"'> S MI> s w ⁇ ) the partial signal (S2, ⁇ ⁇ ⁇ , SJI ⁇ -I» ⁇ 3 ⁇ 4).
  • the successor signals of a given signal are defined as follows; given a partial signal in layer i (i> 1) (s ⁇ , s ⁇ +1 , -, s M _ 1 , s M ), its successor signals are the L possible signals of i + 1 components, so (YES ⁇ YES. YES ⁇ , - - -, s M - 1 , s M ) and where s ⁇ --1 is one of the elements of the constellation.
  • the search stage of any spherical decoding algorithm has two stages: A) enumeration of the possible partial and complete signals, and B) feasibility test of each partial signal.
  • some partial signals have been designated arbitrarily as feasible and others as not feasible, to explain how the enumeration proceeds depending on whether the partial signals found are feasible or not.
  • the feasibility test must be applied as will be described later.
  • the partial signals considered in layer 5 are then (-3), (-1), (1) and (3) Each of these partial signals is subjected to the feasibility test.
  • the partial signals (3) and (1) are non-feasible (partial signals not feasible are slightly obscured), while partial signals (-3) and (-1) are feasible.
  • R ⁇ s - z ⁇ among those that have reached the last layer (i 1).
  • each partial and complete signal indicates the order in which the partial and complete signals are traversed in the search method of Figure 4 (d12), assuming that the constellation elements are traversed in the natural order (from less than higher).
  • the signal predecessor of the signal in layer 4 (3, -1) is the signal in layer 5 (-1); or, similarly, the signal predecessor signal (-3,1, 1, -1, -3) is the signal (1, 1, -1, -3).
  • a partial signal (of level i ⁇ M) or a complete signal is examined only if its predecessor signal is feasible.
  • the 4 successor signals of the partial signal (-1, -3) are (-3, -1, -3), (-1, -1, -3), (1, -1, -3) and (3, -1, -3).
  • the layer counter i is initialized with the initial value M (to start processing the layer M); the minor variable _dist_obtenida is initialized with the value r 2 .
  • the order in which the elements of the constellation are traversed influences the performance of the method.
  • the most common ordering has been described which, according to the description consists of touring the elements of the constellation from least to greatest according to a tree configuration, and which is known as Fincke-Pohst sorting.
  • Fincke-Pohst sorting There are also other ordinations, such as Schnorr-Euchner ordination is known to be more efficient.
  • the invention proposed below works equally beneficial for any arrangement of the constellation elements.
  • the search stage (d12) runs through the tree of partial and complete signals looking first in depth and then in width.
  • the search stage (d12) runs through the tree of partial and complete signals looking first in depth and then in width.
  • the invention proposed below can be applied equally beneficial to any of these tree travel techniques.
  • the feasibility test of a partial signal consists only of checking whether the partial distance associated with said partial signal is less than the smallest distance obtained so far. In addition, if a partial signal is feasible, in the feasibility test the necessary (convenient) calculations are made to continue exploring said signal.
  • the partial distance of the partial signal to be checked is checked (d181); If the partial distance is greater than the smallest distance obtained so far, the signal is not feasible (d182). io If the partial distance is less than the smallest distance obtained so far, the zaux t signal (d183) is updated, as shown in equation 6, and the partial signal is feasible (d184).
  • the auxiliary problem of continuous minimization aims to find the sck e RM signal that verifies that the distance between the R ⁇ 20 scfce R M signal and the received signal ze RM is the minimum:
  • the initial radius must be as small as possible.
  • a well known technique for selecting an initial radius is based on finding a signal that is a reasonable approximation to the ML solution and taking its distance from the signal received as the initial radius.
  • the solution of the continuous auxiliary problem described (PA1) sck can be used to obtain a possible signal, rounding (quantizing) each component of the sck signal to the closest value of the constellation D.
  • the signal obtained is called zf ( "zero-forcing"), which is one of the possible signals sent. Since it is possible that zf is close to the ML solution, and it is certainly a possible feasible signal, the value ⁇ R ⁇ zf - z is usually used as the initial radius r (for the search algorithm). This radio is sure that a signal is within the sphere (the possible zf solution).
  • This technique to obtain an initial radius is performed in the preprocessing stage, obtaining a new preprocessing method that includes the one described with the help of Figure 2 (d1 1) and also includes the technique described below with the help of Figure 6 (d21) to obtain a good approximation of the radius.
  • the preprocessing stage shown in the flow chart of Figure 6 contains the stages (d1 1 and d1 12) described in Figure 2, which have been referred to as (d21 1 and d212).
  • the sck signal is "far" from any possible signal s, what which can be detected by examining whether the components of the sck signal are contained in the range defined by the minimum ⁇ mD) and maximum (MD) values of the constellation.
  • the initial radius will be calculated using the following method:
  • each s ⁇ must belong to the constellation D.
  • the constellation D is made up of real values and therefore has a maximum value M D and a minimum value m D.
  • M D maximum value
  • m D minimum value
  • scr ⁇ is a vector or signal with i - 1 components.
  • the problem (ec.19) is a problem of continuous minimization with box-type restrictions, such as the continuous auxiliary problem (PA2). Assuming that we have a method to efficiently solve problems of this type, it is possible to modify the feasibility test (d131) in 5 the enumeration method of Figure 4 (d12) to obtain a potentially more efficient alternative method.
  • the initial signal is selected for the box minimization method, using the scr ⁇ and / or sck t auxiliary signals obtained by examining the feasibility of the predecessor partial signal.
  • the modifications proposed below are those of Figures 4 (d12), 6 (d21) and 7 (d28), and will therefore be described from said algorithm.
  • the first proposal of the invention is to limit the number of minimizations in the box, using the position of the sck signal relative to the box defined by the constellation.
  • This first proposal aims to reduce the number of cash minimizations that were described with the help of Figure 7 (d28), in (d284);
  • the second auxiliary signal scr ⁇ of the minimization problem restricted to the box is calculated (ec.1 9), and then scr ⁇ is used to calculate the c-dimension as in equation (ec.20).
  • Sck t is referred to as the first auxiliary signal associated with the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , - -, s M _ lt s M ).
  • the calculation cost of the first auxiliary signal sc / c ⁇ for a partial signal ⁇ s it s i + 1 , ---, s M _ lt s M ) is normally considerably less than the calculation cost of the second auxiliary signal for the same partial signal.
  • scki is in the box defined by the constellation. Recall that a signal s is in the box if all its components s (i) are contained in the interval [mD, MD] where mD and MD are respectively the minimum and maximum values of the constellation D.
  • the first proposal includes the following steps for the feasibility test, which are described with the help of Figure 9 (d38) 1 -As in the tests of Figure 5 (d18) and 7 (d28), we start checking if when the partial distance corresponding to the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , "-, s M _ 1 , s M ) is less than less _dist_obtained. (d381).
  • the new corrected signal zaux t (d383) is calculated. and the first auxiliary signal sck t (d384) is calculated by solving the system of triangular equations (ec. 21).
  • the first auxiliary signal sck t is in the box (d385), the first auxiliary signal of sck t is stored in memory for possible use as an initial signal ⁇ for minimization problems in layer i - 1, the partial signal It is feasible and the test ends (d386).
  • the second auxiliary signal scr ⁇ is obtained by solving the problem of continuous minimization (ec.19), for which the one obtained with the i-1 is used as the initial signal first components of the second auxiliary signal associated with the predecessor signal scr i + 1 (if scr i + 1 was calculated) or with the first i - 1 components of the first auxiliary signal associated with the predecessor signal sck i + 1 (if scr i + 1 was not calculated).
  • the second auxiliary signal scr ⁇ is obtained, scr ⁇ is used to calculate the c dimension, using ec. (twenty).
  • This proposal has the effect of reducing the number of cash minimizations.
  • the partial signal predecessor (s ⁇ , s ⁇ +1, - ⁇ -I SA, SA i) is applied na feasibility test, and therefore be calculated SCK t (solving (ec.21)) and possibly also scr ⁇ (if scki is out of the box).
  • the second proposal of the invention consists in making the selection of the initial signal for the minimization in box.
  • the "faces" of the box are the subsets of the box that limit with the outside: that is to say, they are the vectors or signals of the box that, for at least one component, fulfill that their value is MD or mD.
  • box minimization methods are iterative methods that start from an initial signal (usually random) located in the box, which we will call ⁇ . These methods carry out iterations that bring the initial signal xO closer to the final solution, scr ⁇ .
  • the continuous minimization processes "move" the signal ⁇ from face to face towards the optimum face, and therefore towards the scr ⁇ solution; If there is a lot of distance between the optimal face and the face on which the initial signal ⁇ is, then the minimization process can be made too long and expensive. Therefore, it is very important to select the initial signal ⁇ so that it is on the optimum face, or "near" it.
  • sck t would now be calculated (solving the system of triangular equations ec.21) and it would be checked if sck t is in the box; suppose then that sck t is out of the box and, therefore, the next step is to solve the box minimization problem (ec.19), getting scr.
  • the predecessor partial signal of the current one will have been examined: (s ⁇ + lJ -, s M - 1 , s M ); when examining this partial signal in the i + 1 layer, the auxiliary signal sck i + 1 will have been calculated with certainty, and possibly also the auxiliary signal scr i + 1 .
  • scr i + 1 is the solution to the box minimization problem by examining the partial signal (3 ⁇ 4, ⁇ ⁇ ⁇ ,%. ! , 3 ⁇ 4) in the (i + 1) -th layer. Then, if in the next layer (i) when examining the partial signal (s ⁇ , s ⁇ +1 , -, s M _ 1 , s M ) it is necessary to solve a new box minimization problem, it will be used as a signal initial ⁇ for this new minimization problem the first i - 1 components of scr i + 1 :
  • the preprocessing step of Figure 8 (d31) is very similar to that of Figure 6 (d21); with the difference that the sck or ser signals, calculated in (d215), (d216) are stored in (d315) and (d316) for later use as an initial signal for minimization problems that may arise in layer M.

Abstract

In which use is made of a box minimization benchmark method which accelerates the spherical decoding and which comprises a preprocessing step and a searching step. The method provides a new feasibility test included in the searching step, in which signals scki are obtained which, when not in the box, result in the signal scri being obtained, which reduces and simplifies the number of minimizations, reducing the computing time and therefore the cost of the decoding in terms of time. In addition, the method uses these signals scri and/or scki to select an initial signal x0 which is used in the box minimization method, which also minimizes the cost of the box minimizations in terms of time.

Description

MÉTODO DE DECODIFICACIÓN ESFÉRICA DE SEÑALES DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE MÚLTIPLES ENTRADAS Y MÚLTIPLES SALIDAS (MIMO) DE MÁXIMA VEROSIMILITUD  METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITY
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un método de decodificación esférica de señales de sistemas de comunicación de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de máxima verosimilitud, en el que se aplica un método de cotas por minimización en caja que acelera la decodificación esférica; y que tiene por objeto reducir el número de minimizaciones en caja y simplificar cada una de dichas minimizaciones, reduciendo el tiempo de computación y por tanto el coste temporal de la decodificación. The present invention relates to a method of spherical decoding of signals of communication systems of multiple inputs and multiple outputs (MIMO) of maximum likelihood, in which a method of dimensions by box minimization is applied which accelerates spherical decoding; and which aims to reduce the number of cash minimizations and simplify each of said minimizations, reducing the computation time and therefore the temporary cost of decoding.
En general la invención es aplicable en la industria de las telecomunicaciones y más particularmente en comunicaciones inalámbricas. Además la invención es aplicable en el campo de la criptografía. In general, the invention is applicable in the telecommunications industry and more particularly in wireless communications. In addition the invention is applicable in the field of cryptography.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
En la última década, uno de los desarrollos tecnológicos más significativos que condujeron a la nueva generación de banda ancha inalámbrica es la comunicación a través de sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas (multiple-input multiple-output, MIMO). El reciente interés despertado por las tecnologías MIMO no se limita solo al mundo de la investigación sino que también ha impactado sobre la industria de las comunicaciones inalámbricas de manera espectacular, prueba de ello es la adopción de las técnicas MIMO en muchos estándares inalámbricos tales como LTE, WiMAX y WLAN. Los sistemas MIMO aumentan las tasas máximas de transmisión y mejoran la fiabilidad y cobertura de las comunicaciones inalámbricas actuales sin la necesidad de utilizar un de ancho de banda ni potencia de transmisión adicional. Esta es sin duda una enorme ventaja, dado que los recursos espectrales son muy escasos y caros. Por otra parte, mantener la potencia de transmisión lo más baja posible es un factor crucial en la vida útil de la batería de los dispositivos de comunicación inalámbrica y por ello hay que intentar minimizar el consumo de las etapas que hacen posible la comunicación MIMO. En definitiva, por todas las razones anteriormente descritas y por muchas otras, MIMO es un campo que atrae una gran parte de la investigación internacional de más alto nivel. In the last decade, one of the most significant technological developments that led to the new generation of wireless broadband is communication through multi-input and multi-output systems (multiple-input multiple-output, MIMO). The recent interest aroused by MIMO technologies is not only limited to the world of research but has also had a dramatic impact on the wireless communications industry, proof of this is the adoption of MIMO techniques in many wireless standards such as LTE , WiMAX and WLAN. MIMO systems increase maximum transmission rates and improve the reliability and coverage of current wireless communications without the need to use additional bandwidth or transmission power. This is undoubtedly a huge advantage, since spectral resources are very scarce and expensive. On the other hand, keeping the transmission power as low as possible is a crucial factor in the battery life of the wireless communication devices and therefore it is necessary to minimize the consumption of the stages that make MIMO communication possible. In short, for all the reasons described above and for many others, MIMO is a field that attracts a large part of the highest level of international research.
La Figura 1 muestra el diagrama de bloques de un sistema de comunicaciones MIMO típico compuesto por un transmisor 1 equipado con M antenas para envío de señales a un receptor 2 equipado con N antenas, a través de un canal MIMO 3 que genera una mezcla de las señales transmitidas, la cual es debida a la aparición de múltiples caminos entre cada par de antenas transmisora-receptora. El número de antenas emisoras nunca es mayor al de antenas receptoras, es decir N≥ M. El receptor comprende un detector que procesa la mezcla de señales recibidas y estima cuales fueron los datos transmitidos, generalmente siguiendo alguna regla probabilística, obteniendo la señal decodificada. Se ha demostrado que el uso de sistemas de comunicación MIMO complica el receptor y, especialmente, la etapa de detección de datos. Por lo tanto, es muy importante conseguir receptores MIMO de baja complejidad que mantengan una baja tasa de error en la detección. Existen diferentes tipos de detectores, con diferentes propiedades de tasa de error y de complejidad de cálculo. Los conocidos como detectores "subóptimos" son computacionalmente eficientes, pero su tasa de error puede no ser aceptable, sobre todo en presencia de mucho ruido en la transmisión. Los detectores con menor tasa de error son los llamados detectores óptimos o de máxima verosimilitud, que en la decodificación obtienen la señal con mayor probabilidad de ser la enviada. Los detectores de máxima verosimilitud más conocidos son los basados en decodificación esférica, que se describe más adelante para facilitar la comprensión de la invención. Figure 1 shows the block diagram of a typical MIMO communications system composed of a transmitter 1 equipped with M antennas for sending signals to a receiver 2 equipped with N antennas, through a MIMO channel 3 that generates a mixture of the transmitted signals, which is due to the appearance of multiple paths between each pair of transmitter-receiver antennas. The number of transmitting antennas is never greater than that of receiving antennas, that is, N≥ M. The receiver comprises a detector that processes the mix of received signals and estimates what the transmitted data were, generally following some probabilistic rule, obtaining the decoded signal. It has been shown that the use of MIMO communication systems complicates the receiver and, especially, the data detection stage. Therefore, it is very important to achieve low complexity MIMO receivers that maintain a low detection error rate. There are different types of detectors, with different error rate properties and calculation complexity. The so-called "suboptimal" detectors are computationally efficient, but their error rate may not be acceptable, especially in the presence of a lot of noise in the transmission. The detectors with the lowest error rate are the so-called optimal detectors or of maximum likelihood, that in the decoding they obtain the signal with greater probability of being the one sent. The best known maximum likelihood detectors are those based on spherical decoding, which is described below to facilitate understanding of the invention.
5 Los detectores de máxima verosimilitud en general, y los de decodificación esférica en particular, son, muy costosos computacionalmente, es decir el tiempo de computación que requieren es elevado, especialmente cuando el ruido en el canal de comunicaciones es considerable. Además, el coste de detección de una señal por estos métodos es bastante impredecible, i o dependiendo del ruido del canal. La invención que se describe más adelante es una modificación del método de decodificación esférica orientada a reducir el coste de cálculo de la decodificación, y que tiene como efecto adicional que la complejidad de detección de una señal sea prácticamente independiente del ruido. 5 Maximum likelihood detectors in general, and spherical decoding in particular, are very computationally expensive, that is, the computation time they require is high, especially when the noise in the communications channel is considerable. In addition, the cost of detecting a signal by these methods is quite unpredictable, depending on the noise of the channel. The invention described below is a modification of the spherical decoding method aimed at reducing the cost of decoding calculation, and which has the additional effect that the detection complexity of a signal is practically independent of noise.
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DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION
Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente señalados, la invención proporciona un nuevo método de decodificaciónIn order to achieve the objectives and solve the aforementioned drawbacks, the invention provides a new decoding method.
20 esférica de señales de sistemas de comunicación de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de máxima verosimilitud, en el que se tiene un transmisor con una pluralidad de antenas emisoras M para envío de señales por un canal MIMO a una pluralidad de antenas N de un receptor de decodificación esférica en el que se aplica un método de cotas por20 spherical signals of communication systems of multiple inputs and multiple outputs (MIMO) of maximum likelihood, in which there is a transmitter with a plurality of transmitting antennas M for sending signals through a MIMO channel to a plurality of antennas N of a spherical decoding receiver in which a dimension method is applied by
25 minimización continua que acelera la decodificación esférica; y donde es conocido que los datos de entrada del receptor son: 25 continuous minimization that accelerates spherical decoding; and where it is known that the receiver's input data is:
- una matriz de canal H e ENxM, con N filas y M columnas, es decir el número de filas es igual al número antenas receptoras y el número de 30 columnas es igual al número de antenas emisoras, donde el número de antenas receptoras es mayor que el número de antenas emisoras N > M. - a matrix of H and E NxM channels, with N rows and M columns, that is, the number of rows is equal to the number of receiving antennas and the number of 30 columns is equal to the number of transmitting antennas, where the number of Receiving antennas is greater than the number of transmitting antennas N> M.
- la constelación: D = {dlt ... , dL} conjunto de L símbolos, todos ellos en R. - la señal recibida ye EN ; - the constellation: D = {d lt ..., d L } set of L symbols, all of them in R. - the received signal and E N ;
A partir de dichos datos de entrada, el receptor obtiene la señal de máxima verosimilitud, es decir la señal decodificada, que es seleccionada de entre todas las señales de M componentes que cumplen que cada uno de los M componentes de la señal que pertenece a la constelación D. Por la señal de máxima verosimilitud se entiende aquella de estas señales de M componentes que, tras ser filtrada por la matriz de canal H, tiene la distancia mínima a la señal recibida y. From said input data, the receiver obtains the maximum likelihood signal, that is the decoded signal, which is selected from among all the M component signals that fulfill each of the M components of the signal belonging to the constellation D. The maximum likelihood signal means that one of these M component signals that, after being filtered by the H-channel matrix, has the minimum distance to the received signal and.
El método de decodificación esférica convencional comprende una etapa de preproceso y una etapa de búsqueda. En la etapa de preproceso se obtiene una nueva matriz de canal R ε RMxM y además se obtiene una nueva señal recibida z ε RM, mediante transformación ortogonal de la matriz de canal H y la señal recibida y; donde la nueva matriz de canal R es triangular superior mediante la que se simplifica la etapa de búsqueda al permite organizar la búsqueda de forma secuencial. The conventional spherical decoding method comprises a preprocessing stage and a search stage. In the preprocessing stage, a new R ε R MxM channel matrix is obtained and a new received signal z ε R M is also obtained , by orthogonal transformation of the H channel matrix and the received signal y; where the new matrix of channel R is triangular superior by means of which the search stage is simplified by allowing to organize the search sequentially.
Además en la etapa de preproceso se obtiene una primera señal auxiliar sck, mediante la resolución de un sistema de ecuaciones triangulares convencional que se describe más adelante para facilitar la comprensión de la invención. Seguidamente se verifica si se cumple la condición de que dicha primera señal auxiliar sck tenga todas sus componentes dentro de una caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación D, de forma que en caso de comprobarse que se cumple dicha condición, entonces se obtiene un radio inicial cuyo valor es la distancia entre la señal sck tras ser cuantizada y filtrada por la matriz R, y la señal recibida z. Por el contrario, en caso de no comprobarse dicha condición, entonces en la etapa de preproceso se selecciona una señal inicial xO que se utiliza para calcular una segunda señal auxiliar ser mediante resolución de un problema de minimización con restricciones convencional, y además se obtiene un radio inicial como la distancia entre la señal ser tras ser cuantizada y filtrada por la matriz R, y la señal recibida z. Furthermore, in the preprocessing stage a first auxiliary signal sck is obtained, by solving a conventional triangular equation system described below to facilitate the understanding of the invention. Next, it is verified whether the condition that said first auxiliary signal sck has all its components within a box defined by the maximum and minimum values of the constellation D is fulfilled, so that if it is verified that said condition is met, then obtains an initial radius whose value is the distance between the sck signal after being quantized and filtered by the matrix R, and the received signal z. For him On the contrary, if this condition is not checked, then in the preprocessing stage an initial signal xO is selected which is used to calculate a second auxiliary signal, by solving a minimization problem with conventional restrictions, and in addition an initial radius is obtained as the distance between the signal being after being quantized and filtered by the matrix R, and the signal received z.
En la etapa de búsqueda es conocido que en primera instancia se establece el cuadrado de un radio inicial como la menor distancia total obtenida hasta el momento, y seguidamente se enumeran unas señales parciales (s¿, s¿+1, " - , SJVÍ-I, sM) y unas señales completas (s1, s2, -- - , sM_1, sM), sobre las que se aplica un test de factibilidad, para decidir si cada una de las señales parciales enumeradas es factible o no, y cuando una cierta señal parcial (s¿, s¿+1, ·· · , sM_lt sM es factible, se siguen enumerando las siguientes señales, seleccionadas entre señales parciales y señales completas, denominadas sucesoras, de dicha señal parcial, y cuando una cierta señal parcial (s¿, s¿+1, -- - , sM_lt sM) no es factible se descarta y no se enumera ninguna señal parcial ni señal completa, sucesora de dicha señal parcial. In the search stage it is known that in the first instance the square of an initial radius is established as the smallest total distance obtained so far, and then partial signals are listed (s¿, s¿ +1 , "-, SJV Í -I, s M ) and complete signals (s 1 , s 2 , - -, s M _ 1 , s M ), on which a feasibility test is applied, to decide whether each of the partial signals listed it is feasible or not, and when a certain partial signal (s¿, s¿ +1 , ·· ·, s M _ lt s M is feasible, the following signals are selected, selected between partial signals and complete signals, called successors , of said partial signal, and when a certain partial signal (s¿, s¿ +1 , - -, s M _ lt s M ) is not feasible it is discarded and no partial signal or complete signal is enumerated, successor of said partial signal.
Cada vez que en la enumeración se obtiene una señal completa que, tras ser filtrada por la matriz de canal R, su distancia a la señal recibida z es menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, dicha señal completa se guarda como candidata a solución de máxima verosimilitud, y la menor distancia total obtenida hasta el momento pasa a ser dicha distancia a la señal recibida z. Cuando acaba la enumeración, la señal candidata resultante es la señal de máxima verosimilitud correspondiente a la señal decodificada. Each time in the enumeration a complete signal is obtained that, after being filtered by the R channel matrix, its distance to the received signal z is less than the smallest total distance obtained so far, said complete signal is saved as a candidate for maximum likelihood solution, and the smallest total distance obtained so far becomes that distance to the received signal z. When the enumeration ends, the resulting candidate signal is the maximum likelihood signal corresponding to the decoded signal.
En el test de factibilidad, donde se decide si una señal parcial (s¿, s¿+1, ·· · , sM-i> SM) es factible o no, en primer lugar se comprueba si la distancia parcial de dicha señal parcial es menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento. En el caso de no realizarse dicha comprobación, es decir cuando la distancia parcial de la señal parcial no es menor que la menor distancia obtenida a la señal recibida, entonces dicha señal parcial se establece como no factible. Por el contrario en caso de realizarse dicha comprobación, es decir cuando la distancia parcial de la señal parcial es menor que la menor distancia obtenida a la señal recibida, entonces se selecciona una señal inicial xO que se utiliza como señal inicial para aplicar un método de minimización con restricciones convencional, mediante el que se obtiene la segunda señal auxiliar scr¿ asociada a la señal parcial (¾ ½, - , %_!, ½). A continuación se emplea dicha segunda señal auxiliar scr¿ para calcular una cota de minimización continua c convencional, y la cota c se suma a la distancia parcial de la señal parcial 0¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM) . Seguidamente se verifica si dicha suma es mayor que la menor distancia total obtenida hasta el momento en cuyo caso la señal parcial se declara no factible; y si la suma es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento, la señal parcial se declara factible. In the feasibility test, where it is decided whether a partial signal (s¿, s¿ +1 , ·· ·, s M -i > S M ) is feasible or not, it is first checked whether the partial distance of said partial signal is less than the smallest total distance obtained so far. In the case of not performing said check, that is when the partial distance of the partial signal is not less than the smallest distance obtained from the received signal, then said partial signal is established as not feasible. On the contrary, if said check is carried out, that is, when the partial distance of the partial signal is less than the smallest distance obtained from the received signal, then an initial signal xO is used which is used as the initial signal to apply a method of minimization with conventional restrictions, whereby the second auxiliary signal scr¿ associated with the partial signal (¾ ½, -,% _ !, ½) is obtained. Next, said second auxiliary signal scr¿ is used to calculate a conventional continuous minimization dimension c, and the dimension c is added to the partial distance of the partial signal 0¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ). Next, it is verified whether said sum is greater than the smallest total distance obtained so far in which case the partial signal is declared not feasible; and if the sum is less than the smallest distance obtained so far, the partial signal is declared feasible.
Básicamente, la invención aporta dos mejoras a la decodificación esférica. La realización de la segunda mejora requiere haber realizado la primera mejora. Basically, the invention brings two improvements to spherical decoding. Making the second improvement requires having made the first improvement.
Dicha primera mejora se caracteriza por que tras aplicar el test de factibilidad y verificar que una señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM) es factible, al ser su distancia parcial menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, según fue descrito, comprende: This first improvement is characterized in that after applying the feasibility test and verifying that a partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ) is feasible, since its partial distance is less than the Shortest total distance obtained so far, as described, includes:
- calcular la primera señal auxiliar sckt= (slt s2,■■· , s¿_i) asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM), - verificar si la primera señal auxiliar sckt asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM) tiene todas sus componentes dentro de la caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación, - calculate the first auxiliary signal sck t = (s lt s 2 , ■■ ·, s¿_i) associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ), - check if the first auxiliary signal sck t associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ) has all its components within the box defined by the maximum and minimum values of the constellation,
- cuando se comprueba dicha verificación, es decir cuando se da la condición de que todas las componentes de la primera señal auxiliar sckt están dentro de la caja, entonces la señal parcial (s¿, s¿+1, ·· · , sM→ sM) se declara factible; - when such verification is checked, that is when there is a condition that all the components of the first auxiliary signal sck t they are inside the box, then the partial signal (s¿, s¿ +1 , ·· ·, s M → s M ) is declared feasible;
- por el contrario cuando no se comprueba dicha verificación, es decir no se da condición anterior de que todas las componentes de la primera señal auxiliar sckt están dentro de la caja, entonces se calcula la segunda señal auxiliar scr¿ asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, ·· · , sM_lt sM) , y a continuación se calcula la cota de minimización continua c y se decide, mediante el test de factibilidad, si la señal parcial (s¿, s¿+1, -- - , sM_lt sM) es factible o no. Por tanto el método descrito limita el número de minimizaciones en caja, usando la posición de la primera señal auxiliar sckt relativa a la caja definida por la constelación, de forma que no siempre es necesario calcular la segunda señal auxiliar scr¿ . En consecuencia con esta primera propuesta de mejora se reduce el número de minimizaciones en caja que se realizan en el estado de la técnica. - on the contrary, when said verification is not verified, that is, there is no prior condition that all the components of the first auxiliary signal sck t are inside the box, then the second auxiliary signal scr? associated with the partial signal is calculated (s¿, s¿ +1 , ·· ·, s M _ lt s M ), and then the continuous minimization dimension c is determined, using the feasibility test, if the partial signal (s¿, s¿ +1 , - -, s M _ lt s M ) is feasible or not. Therefore, the described method limits the number of minimizations in box, using the position of the first auxiliary signal sck t relative to the box defined by the constellation, so that it is not always necessary to calculate the second auxiliary signal scr¿. Consequently, with this first improvement proposal, the number of cash minimizations made in the state of the art is reduced.
La segunda mejora propuesta por la invención se caracteriza por que tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (s¿, s¿+1, ·· · , sM_lt sM) para una componente i-ésima, con i < M, que verifique que su distancia parcial sea menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, y para la que la primera señal auxiliar sckt asociada a dicha señal parcial tiene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación, por lo que se ha de calcular la segunda señal auxiliar scr¿ asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, ·· · , sM_lt sM), de acuerdo con el método de la primera mejora, y además se ha de calcular la cota de minimización continua c, además comprende: The second improvement proposed by the invention is characterized in that after checking the feasibility of a partial signal (s¿, s¿ +1 , ·· ·, s M _ lt s M ) for an ith component, with i <M , which verifies that its partial distance is less than the lowest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sck t associated with said partial signal has any of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of the constellation, so the second auxiliary signal scr¿ associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , ·· ·, s M _ lt s M ) has to be calculated, according to the method of the First improvement, and also the continuous minimization level c must be calculated, also includes:
- obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las i - 1 primeras componentes de la segunda señal auxiliar scri+1= (s1; έ2, ···, s¿-i) cuando al comprobar la factibilidad de una señal parcial predecesora (s¿+1, ·· · , sM_lt sM) de una señal parcial (s¿, ·· · , sM--1, sM) se calculó la segunda señal auxiliar scri+1= (s1; s2,■■·, si) asociada a la señal parcial (sí+lJ ··· , sM_lt sM), y - obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first i - 1 components of the second auxiliary signal scr i + 1 = (s 1; έ 2 , ···, s¿-i) when at check the feasibility of a predecessor partial signal (s¿ +1 , ·· ·, s M _ lt s M ) of a partial signal (s¿, ·· ·, s M - 1 , s M ) the second was calculated auxiliary signal scr i + 1 = (s 1; s 2 , ■■ ·, yes) associated with the partial signal (s í + lJ ···, s M _ lt s M ), and
- obtener la señal inicial xO para el método de minimizacion continua con restricciones, como las i-1 primeras componentes de la primera señal auxiliar scki+1: (s^, ··· , s¿-i), cuando al comprobar la factibilidad de la señal parcial predecesora (s¿+1, ··· , sM_lt sM) no se calculó la segunda señal auxiliar scri+1, y por tanto se calculó la primera señal auxiliar scki+1= (si, s2< ··· , i) asociada a la señal parcial (s¿+1, -- , sM_1, sM). - obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first i-1 components of the first auxiliary signal sck i + 1 : (s ^, ···, s¿-i), when checking the feasibility of the predecessor partial signal (s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ) the second auxiliary signal scr i + 1 was not calculated, and therefore the first auxiliary signal sck i + 1 = ( yes, s 2 < ···, i) associated with the partial signal (s¿ +1 , -, s M _ 1 , s M ).
Por tanto mediante esta segunda propuesta se selecciona la señal inicial para el método de minimización en caja, usando las señales auxiliares scr¿ y/o scki obtenidas al examinar la factibilidad de la señal parcial predecesora, lo que minimiza el coste temporal de cada una de las minimizaciones en caja. Therefore, by means of this second proposal, the initial signal for the box minimization method is selected, using the auxiliary signals scr¿ and / or scki obtained by examining the feasibility of the predecessor partial signal, which minimizes the temporal cost of each of Cash minimizations.
Adicionalmente la invención se caracteriza por que: Additionally the invention is characterized in that:
- la etapa de preproceso comprende almacenar la primera señal auxiliar sck, y almacenar la segunda señal auxiliar ser cuando haya sido calculada, - the preprocessing step comprises storing the first auxiliary signal sck, and storing the second auxiliary signal being when it has been calculated,
- emplear la primera señal auxiliar sck y la segunda señal auxiliar ser almacenadas, en las posibles minimizaciones que se apliquen para comprobar la factibilidad de señales parciales de la forma (sM) con i = M, - use the first auxiliary signal sck and the second auxiliary signal to be stored, in the possible minimizations that are applied to verify the feasibility of partial signals of the form (s M ) with i = M,
- tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (sM) con i = M , que verifique que su distancia parcial sea menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, y para la que la primera señal auxiliar sckM asociada a dicha señal parcial tiene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación, por lo que se ha de calcular la segunda señal auxiliar scrM asociada a la señal parcial (sM) y la cota de minimización continua c, además comprende: - after checking the feasibility of a partial signal (s M ) with i = M, which verifies that its partial distance is less than the lowest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sck M associated with said signal partial has some of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of the constellation, so the second auxiliary signal scr M associated with the partial signal (s M ) and the continuous minimization dimension c have to be calculated , also includes:
- obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las M— 1 primeras componentes de ser, cuando en la etapa de preproceso se calculó la señal auxiliar ser, y - obtener la señal inicial xO para el método de minimizacion continua con restricciones, como las M - 1 primeras componentes de sck, cuando en la etapa de preproceso no se calculó la segunda señal auxiliar ser y únicamente se calculó la primera señal auxiliar sck. - obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first M— 1 components of being, when the auxiliary signal was calculated in the preprocessing stage, and - obtain the initial signal xO for the method of continuous minimization with restrictions, such as the first M-1 components of sck, when in the preprocessing stage the second auxiliary signal was not calculated and only the first auxiliary signal sck was calculated.
5 Esta caracterización adicional permite complementar las ventajas descritas para la primera y segunda mejora, obteniendo un método más eficiente, en el que el coste temporal de la decodificación esférica resulta prácticamente independiente del ruido. 5 This additional characterization allows to complement the advantages described for the first and second improvement, obtaining a more efficient method, in which the temporal cost of spherical decoding is practically independent of noise.
También cabe señalar que el método propuesto se puede aplicar i o simultáneamente (y con mejoras acumuladas) junto a otras optimizaciones bien conocidas para la decodificación esférica (ordenación de Schnorr- Euchner, ordenación de las columnas de la matriz de canal, etc.) It should also be noted that the proposed method can be applied i or simultaneously (and with cumulative improvements) along with other well-known optimizations for spherical decoding (Schnorr-Euchner sorting, column array ordering, etc.)
Es frecuente que el envío de señal se haga en forma de números complejos, y que métodos de decodificación se escriban directamente en forma 15 compleja. El método propuesto también puede ser adaptado a métodos de decodificación esférica para datos complejos; Por otro lado, es bien sabido que el problema de descodificación complejo se puede escribir como un problema en término de números reales. It is common for the signal to be sent in the form of complex numbers, and for decoding methods to be written directly in complex form. The proposed method can also be adapted to spherical decoding methods for complex data; On the other hand, it is well known that the problem of complex decoding can be written as a problem in terms of real numbers.
Además se ha comprobado que el algoritmo para minimización en caja 20 propuesto en el libro Ake Bjórck, "Numerical Methods for Least Squares Problems", SIAM, Philadelphia, 1996 sección 5.2, página 203, se adapta perfectamente para la resolución de los problemas de minimización continua de la invención, aunque también se podrían emplear otros algoritmos. In addition, it has been proven that the algorithm for minimization in box 20 proposed in the book Ake Bjórck, "Numerical Methods for Least Squares Problems", SIAM, Philadelphia, 1996 section 5.2, page 203, is perfectly adapted for the resolution of minimization problems of the invention, although other algorithms could also be used.
En general, los métodos de decodificación esférica de señal tienen también 25 aplicación en el campo de la criptografía; el método propuesto también se puede utilizar en ese campo. In general, spherical signal decoding methods also have application in the field of cryptography; The proposed method can also be used in that field.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención. Next, to facilitate a better understanding of this descriptive report and forming an integral part of it, a series of figures are attached in which, with an illustrative and non-limiting nature, represented the object of the invention.
BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS BRIEF STATEMENT OF THE FIGURES
5 Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques genérico convencional de un sistema de comunicaciones MIMO con M antenas transmisoras y N antenas receptoras, que ha sido descrita en el apartado de antecedentes de la invención. i o Figura 2.- Muestra un diagrama de flujo convencional de la etapa de preproceso de la decodificación esférica. 5 Figure 1.- Shows a conventional generic block diagram of a MIMO communications system with M transmitting antennas and N receiving antennas, which has been described in the background section of the invention. Figure 2 shows a conventional flow chart of the preprocessing stage of the spherical decoding.
Figura 3.- Muestra un diagrama de flujo convencional de una mejora de la etapa de preproceso de la decodificación esférica. Figure 3.- Shows a conventional flow chart of an improvement in the preprocessing stage of spherical decoding.
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Figura 4.- Muestra un diagrama de flujo convencional de la etapa de búsqueda de la decodificación esférica.  Figure 4.- Shows a conventional flow chart of the search stage of spherical decoding.
Figura 5.- Muestra un diagrama de flujo convencional del test de factibilidad 20 que está incluido en la etapa de búsqueda de la figura anterior. Figure 5.- Shows a conventional flow chart of the feasibility test 20 that is included in the search stage of the previous figure.
Figura 6.- Muestra un diagrama de flujo de la etapa de preproceso convencional mejorado respecto del preproceso de la figura 2, respecto al que además incluye una técnica de obtención de una buena aproximación 25 del radio. Figure 6.- Shows a flow chart of the improved conventional preprocessing stage with respect to the preprocessing of Figure 2, with respect to which it also includes a technique for obtaining a good approximation of the radius.
Figura 7.- Muestra un diagrama de flujo convencional del test de factibilidad de las señales parciales con cota de minimización continua que sustituye y mejora al test de la figura 5. Figure 7.- Shows a conventional flow chart of the feasibility test of the partial signals with a continuous minimization level that replaces and improves the test of Figure 5.
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Figura 8.- Muestra un diagrama de flujo de la nueva etapa de preproceso de acuerdo con la invención. Figura 9.- Muestra un diagrama de flujo del nuevo test de factibilidad que incluye la etapa de búsqueda de acuerdo con la invención. Figure 8.- Shows a flow chart of the new preprocessing stage according to the invention. Figure 9.- Shows a flow chart of the new feasibility test that includes the search stage according to the invention.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas. Below is a description of the invention based on the figures mentioned above.
En primer lugar, para facilitar la comprensión de la invención, se describe la representación matemática del problema de decodificación de señal en sistemas MIMO convencionales, que se muestra en la figura 1 y que fue descrito en el apartado de antecedentes de la invención. First, to facilitate the understanding of the invention, the mathematical representation of the problem of signal decoding in conventional MIMO systems is described, which is shown in Figure 1 and which was described in the background section of the invention.
La transmisión de datos desde las M antenas emisoras a las N antenas receptoras se modeliza matemáticamente mediante una matriz H G ENXM, con N filas, correspondientes al número de antenas receptoras y M columnas, correspondientes al número de antenas emisoras, siendo N > M, llamada matriz de canal, y es conocida por el receptor. El envío de una señal M-dimensional s = (s^ -- ^M^ SM) a través del canal se simula como el producto de la matriz de canal por la señal enviada : H · s ε ΕΝ. Por lo tanto, el resultado de que una señal s sea filtrada por la matriz de canal es la señal H s £ lN. Al enviarse una señal s a través del canal, no sólo es filtrada por la matriz de canal, sino que resulta transformada por ruido. Como consecuencia, la señal recibida y £ EN se podría escribir como y = H · s + v; donde v G En es el ruido (desconocido). The transmission of data from the M transmitting antennas to the N receiving antennas is mathematically modeled by an HGE NXM matrix, with N rows, corresponding to the number of receiving antennas and M columns, corresponding to the number of transmitting antennas, being N> M, called channel matrix, and is known to the receiver. The sending of an M-dimensional signal s = (s ^ - ^ M ^ SM) through the channel is simulated as the product of the channel matrix by the signal sent: H · s ε Ε Ν . Therefore, the result of a signal s being filtered by the channel matrix is the signal H s £ l N. When a signal is sent through the channel, it is not only filtered by the channel matrix, but is transformed by noise. As a consequence, the received signal and £ E N could be written as y = H · s + v; where v GE n is the noise (unknown).
Además, se sabe que las componentes (S^ - ^ SM^ SM) de la señal enviada s G EM pertenecen a un conjunto discreto, finito D = {d1; dL} llamado constelación o alfabeto. Los elementos de la constelación D se denominan símbolos y por tanto D está formado porL símbolos. Por ejemplo la constelación 4-PAM (modulación por amplitud de pulsos) es el conjunto {-3, - 1 , 1 ,3}, representado en la figura 3, la cual será descrita en mayor detalle 5 con posterioridad. Furthermore, it is known that the components (S ^ - ^ SM ^ SM) of the signal sent s GE M belong to a discrete, finite set D = {d 1; d L } called constellation or alphabet The elements of the constellation D are called symbols and therefore D is formed by the symbols. For example, the constellation 4-PAM (pulse amplitude modulation) is the set {-3, - 1, 1, 3}, represented in Figure 3, which will be described in greater detail 5 later.
El objetivo del problema es hallar la solución de máxima verosimilitud ("Máximum Likelihood Solution", o Solución ML en lo sucesivo). Esta es la señal s = (s1, - , sM_1, sM) G ffiM que verifica que la distancia entre dicha señal, filtrada por la matriz de canal H {H · s e EN) y la señal recibida i o y G lN es la mínima, de entre todas las posibles señales compuestas por símbolos de la constelación D. Matemáticamente se expresa como s = arg mins ||H · s— y|| , donde s(i) G D, i = 1, M. The objective of the problem is to find the maximum likelihood solution ("Máximum Likelihood Solution", or ML Solution hereafter). This is the signal s = (s 1 , -, s M _ 1 , s M ) G ffi M which verifies that the distance between said signal, filtered by the channel matrix H {H · se E N ) and the received signal ioy G l N is the minimum, among all the possible signals composed of constellation symbols D. Mathematically it is expressed as s = arg min s || H · s— y || , where s (i) GD, i = 1, M.
Cabe señalar que cualquier algoritmo de decodificación esférica se compone de dos etapas: una etapa de preproceso, seguida por una etapa de 15 búsqueda. It should be noted that any spherical decoding algorithm consists of two stages: a preprocessing stage, followed by a search stage.
Se describe a continuación la versión básica convencional de la decodificación esférica para la obtención de la señal ML, cuya etapa de preproceso se muestra en el diagrama de flujo de la figura 2 (d1 1 ) y comprende. The conventional basic version of the spherical decoding for obtaining the ML signal, whose preprocessing stage is shown in the flowchart of Figure 2 (d1 1) and comprising, is described below.
20 1 ) (d 1 1 1 ) Calcular la descomposición Q R de la matriz de canal H. En este proceso, se calculan dos matrices Q e ENXN y R e ENXM de forma que su producto matricial Q · R es igual a H; donde Q es una matriz ortogonal (que verifica que el producto de Q por su traspuesta QT es la identidad; Q · QT = I, y por lo tanto la inversa de Q es su traspuesta QT) y R es una matriz20 1) (d 1 1 1) Calculate the QR decomposition of the H-channel matrix. In this process, two matrices Q and E NXN and R and E NXM are calculated so that their matrix product Q · R is equal to H ; where Q is an orthogonal matrix (which verifies that the product of Q by its transposition Q T is the identity; Q · Q T = I, and therefore the inverse of Q is its transposition Q T ) and R is a matrix
25 triangular superior. La nueva matriz de canal R £ EMxM , es un matriz triangular superior, con M filas y M columnas, se obtiene como las M primeras filas de R. 25 triangular upper. The new channel matrix R £ E MxM , is a superior triangular matrix, with M rows and M columns, is obtained as the first M rows of R.
2) (d1 12) La señal recibida y es proyectada en la matriz R, esto se hace multiplicando QT por y. Seleccionando las M primeras componentes de (QT - y) obtenemos la nueva señal recibida, que se denomina z G Em. Por tanto el problema s = arg minS || H · s - y|| se transforma en el problema matemáticamente equivalente (con la misma solución) s = arg mins \\R · s - z\\ , donde s(i) E D, i = 1, ... , M Seguidamente se realiza la etapa de búsqueda que se representa en la figura 4 (d12) y figura 5 (d18). 2) (d1 12) The signal received and is projected on the matrix R, this is done by multiplying Q T by y. Selecting the first M components of (Q T - y) we obtain the new received signal, which is called z GE m . Therefore the problem s = arg min S || H · s - y || it becomes the mathematically equivalent problem (with the same solution) s = arg min s \\ R · s - z \\, where s (i) ED, i = 1, ..., M Then the stage of search represented in figure 4 (d12) and figure 5 (d18).
La estructura triangular superior de la nueva matriz de canal R permite organizar la búsqueda de forma secuencial, buscando primero un valor para la componente M-ésima de la señal enviada, usando la M-ésima fila de la matriz R; luego se busca un valor para la Μ-1 -ésima componente de la señal, y así sucesivamente. La selección de valores para la componente i- ésima de la señal solución de ML, se dice que se hace en la capa i-ésima. The upper triangular structure of the new R channel matrix allows to organize the search sequentially, first looking for a value for the M-th component of the sent signal, using the M-th row of the R matrix; then a value is searched for the Μ-1 -th component of the signal, and so on. The selection of values for the ith component of the ML solution signal is said to be done in the ith layer.
La operación R · s - z se puede escribir de forma detallada como: The R · s - z operation can be written in detail as:
Figure imgf000015_0001
Entonces, la distancia \\R · s - z\\2 , donde s = •••, sM_1, sM) se escribe de forma detallada como
Figure imgf000015_0001
Then, the distance \\ R · s - z \\ 2 , where s = ••• , s M _ 1 , s M ) is written in detail as
\\R s— z\\2 =
Figure imgf000015_0002
··· , sM--1, sM)
\\ R s— z \\ 2 =
Figure imgf000015_0002
···, s M - 1 , s M )
= (rl,l ' Sl + rl,2 ' s2 +rl,3 ' s3 + I" rl,M ' SM ~ zl) + (r2,2 ' s2 +r2,3 ' s3 + + R2,M ' SM ~ zl ) = ( r l, l 'S l + r l, 2 ' s 2 + r l, 3 's 3 + I "r l, M' S M ~ z l) + ( r 2.2 's 2 + r 2.3 's 3 + + R 2, M ' S M ~ z l)
+ (J3,3 · s3 + ··· + r3¡M sM - z3)2 + ··· + (J3,3 · s 3 + ··· + r 3¡M s M - z 3 ) 2 + ···
+ (rM-l,M-l ' SM-1 + RM-l,M ' SM ~ ZM-l) + (RM,M ' SM ~ ZM) + ( r Ml, Ml 'S M-1 + R Ml, M' S M ~ Z Ml) + ( R M, M ' S M ~ Z M)
(ec.2) (ec.2)
La señal ML se busca entre las señales recibidas de la forma s = {s , --^ SM-^ SM) donde los valores s¿ pertenecen a la constelación D, descartando aquellas cuya distancia a la señal recibida z sea mayor que un cierto radio r2; este radio inicial r2 debe escogerse de forma que exista al menos una señáis = (s^--- .SM^. SM , con s(i) G D tal que
Figure imgf000016_0001
Para describir apropiadamente la búsqueda en la decodificación esférica, se puede definir una señal parcial en la capa i-ésima como una señal de M - i + 1 elementos de la constelación, ya seleccionados para las componentes de la posible señal enviada, desde la capa i-ésima a la M- ésima: (s¿,s¿+1, ···, sM--1,sM). Dicha señal parcial tiene asociada una distancia parcial, que se calcula como: distancia parcial^ s¿,s¿+1, ··· , sM--1,sM)
The ML signal is searched among the signals received in the form s = {s, - ^ SM- ^ SM) where the values do belong to the constellation D, discarding those whose distance to the received signal z is greater than a certain radius r 2 ; this initial radius r 2 must be chosen so that there is at least one signal = (s ^ --- .SM ^. SM, with s (i) GD such that
Figure imgf000016_0001
To properly describe the search in spherical decoding, a partial signal in the ith layer can be defined as a signal of M - i + 1 elements of the constellation, already selected for the components of the possible sent signal, from the layer i-th to M-th: (s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M ). This partial signal has a partial distance associated, which is calculated as: partial distance ^ s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M )
= (rt,t ' ^t + rt,t+l ' ^i + l + I" ri,M ' ·%— zi) = ( r t, t ' ^ t + r t, t + l' ^ i + l + I "r i, M '·% - z i)
+ (rt + l,t+l ' ^i+l + I" RÍ+l,M ' ·%— Z¿ + 1) + ···+ ( r t + l, t + l '^ i + l + I "R Í + l, M' ·% - Z¿ + 1 ) + ···
+ (rM-l,M-l ' ·%-! + - SM — ZM_1) + (rM M · SM — ZM) + ( r M- l , M- l '·% - ! + - S M - Z M _ 1 ) + (r MM · S M - Z M )
(ec.3) (ec.3)
Por contraposición al concepto de señal parcial, es útil definir las señales completas; estas son las señales que tienen definidas sus M componentes; son de la forma s = (s1; •••,sM_1,sM) y, como se ha mencionado arriba, la señal ML se busca entre las señales completas. In contrast to the partial signal concept, it is useful to define the complete signals; these are the signals that have their M components defined; they are of the form s = (s 1; ••• , s M _ 1 , s M ) and, as mentioned above, the ML signal is searched among the complete signals.
Claramente, cualquier posible señal completa s = (S1JS2J "-,5Í_1JSÍJSÍ+1J "-J SM--1,Sm) cuyas componentes desde la i hasta la M sean la señal parcial (s¿,s¿+1, ···, sM→,sM) cumplirá que su distancia a la señal recibida ||7? -s-z||2 =
Figure imgf000016_0002
s2, ·· ,s¿_!, s¿, s¿+1, ··· , sM_1,sM) es mayor que la distancia parcial asociada a dicha señal parcial.
Clearly, any possible complete signal s = (S 1J S 2J "-, 5 Í _ 1J S ÍJ S Í + 1J " - J S M - 1 , S m ) whose components from i to M are the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M → , s M ) will your distance to the received signal be fulfilled || 7? -sz || 2 =
Figure imgf000016_0002
s 2 , · ·, s¿_ ! , s¿, s¿ +1 , ···, s M _ 1 , s M ) is greater than the partial distance associated with said partial signal.
De lo anterior se deduce que si una señal parcial (s¿,s¿+1,--, sM--1,sM) tiene una distancia parcial asociada mayor que el radio r2 entonces dicha señal parcial puede descartarse, ya que cualquier señal completa s que se obtenga a partir de dicha señal parcial tendrá una distancia total asociada mayor que el radio r2. From the above it follows that if a partial signal (s¿, s¿ +1 , -, s M - 1 , s M ) has an associated partial distance greater than the radius r 2 then said partial signal can be discarded, since that any complete signal s obtained from said partial signal will have an associated total distance greater than the radius r 2 .
Además para facilitar la comprensión de la etapa de búsqueda es de utilidad definir la señal predecesora de una dada de la siguiente forma; dada una señal parcial en la capa i (i < M) (s¿, s¿+1, -- , sM_lt sM), su señal predecesora es la señal (sí+lJ— , sM_lt sM), en la capa i + í. El concepto también es válido para señales completas: la señal predecesora de una señal completa >i> S2 > " ' > SM-I> sw¡) la señal parcial (S2 , · · · , SJIÍ-I» ·¾) . In addition to facilitate the understanding of the search stage it is useful to define the predecessor signal of a given as follows; given a partial signal in layer i (i <M) (s¿, s¿ +1 , -, s M _ lt s M ), its predecessor signal is the signal (s í + lJ -, s M _ lt s M ), in the i + í layer. The concept is also valid for complete signals: the predecessor signal of a complete signal>i> S 2>"'> S MI> s w¡) the partial signal (S2, · · ·, SJIÍ-I» · ¾).
Análogamente se definen las señales sucesoras de una señal dada de la siguiente forma; dada una señal parcial en la capa i (i > 1) (s¿, s¿+1, -- , sM_1, sM), sus señales sucesoras son las L posibles señales de i + 1 componentes, de forma (SÍ^ SÍ. SÍ^, - - - , sM--1, sM) y donde s¿--1 es uno de los elementos de la constelación. Similarly, the successor signals of a given signal are defined as follows; given a partial signal in layer i (i> 1) (s¿, s¿ +1 , -, s M _ 1 , s M ), its successor signals are the L possible signals of i + 1 components, so (YES ^ YES. YES ^, - - -, s M - 1 , s M ) and where s ¿--1 is one of the elements of the constellation.
La etapa de búsqueda de cualquier algoritmo de decodificación esférica, tiene dos etapas: A) enumeración de las posibles señales parciales y completas, y B) test de factibilidad de cada señal parcial. The search stage of any spherical decoding algorithm has two stages: A) enumeration of the possible partial and complete signals, and B) feasibility test of each partial signal.
A) La enumeración de las señales parciales se realiza secuencialmente por las diferentes "dimensiones" o capas de la señal s, desde la última (la M- ésima) hasta la primera. El diagrama de la figura 3 pretende, por medio de un ejemplo sencillo, dar una idea de cómo procede dicha enumeración. A) The enumeration of the partial signals is done sequentially by the different "dimensions" or layers of the signal s, from the last (the Mth) to the first. The diagram in Figure 3 aims, by means of a simple example, to give an idea of how this enumeration proceeds.
En dicha figura 3 se muestra como sería la enumeración de las posibles señales en un caso con M = 5 y constelación £>={-3,-1 ,1 ,3}. En este ejemplo se han designado, de forma arbitraria, algunas señales parciales como factibles y otras como no factibles, para explicar como procede la enumeración dependiendo de que las señales parciales que encuentre sean factibles o no lo sean. En lugar de la arbitrariedad comentada habrá que aplicar el test de factibilidad según será descrito posteriormente. Figure 3 shows how the enumeration of the possible signals would be in a case with M = 5 and constellation £> = {- 3, -1, 1, 3}. In this example, some partial signals have been designated arbitrarily as feasible and others as not feasible, to explain how the enumeration proceeds depending on whether the partial signals found are feasible or not. Instead of the arbitrariness mentioned, the feasibility test must be applied as will be described later.
La enumeración empieza por la capa i= M (M = 5 en el ejemplo), y considera todos los posibles valores de la constelación para la posición M de la señal. Cada uno de los elementos de la constelación constituye una señal parcial de nivel M. A cada señal parcial de nivel M se le aplica el test de factibilidad, y aquellas que son factibles se siguen explorando, generando sus señales sucesoras de nivel M - 1; se comprueba la factibilidad de cada 5 una de éstas, y de nuevo sólo se siguen explorando (generando sucesores) aquellas que se comprueban factibles. The enumeration begins with the layer i = M (M = 5 in the example), and considers all possible constellation values for position M of the signal. Each of the elements of the constellation constitutes a partial signal of level M. To each partial signal of level M the feasibility test is applied, and those that are feasible are still explored, generating its successor signals of level M - 1; the feasibility of each one of these is checked, and again only those that are proven feasible are still explored (generating successors).
Las señales parciales consideradas en la capa 5 son entonces (-3), (-1 ), (1 ) y (3) Cada una de estas señales parciales es sometida al test de factibilidad. En este ejemplo, suponemos que las señales parciales (3) y (1 ) son no i o factibles (las señales parciales no factibles se muestran ligeramente oscurecidas), mientras que las señales parciales (-3) y (-1 ) si son factibles. En primer lugar, se explora la señal parcial (-3), pasando a la capa siguiente (i=4). The partial signals considered in layer 5 are then (-3), (-1), (1) and (3) Each of these partial signals is subjected to the feasibility test. In this example, we assume that the partial signals (3) and (1) are non-feasible (partial signals not feasible are slightly obscured), while partial signals (-3) and (-1) are feasible. First, the partial signal (-3) is scanned, moving on to the next layer (i = 4).
En la capa 4, se consideran las señales parciales que tienen el valor ya 15 asignado (-3) en la quinta componente, y se consideran todos los valores posibles de la constelación para la cuarta componente: Estas señales parciales son: (-3, -3), (-1 , -3), (1 ,-3), y (3, -3), y a todas ellas se les aplicaría el test de factibilidad. De estas, sólo la señal parcial (-1 , -3) se considera (arbitrariamente en el ejemplo) factible, y es la única para la que se pasa a la 20 capa siguiente, i=3. In layer 4, the partial signals that have the value already assigned (-3) in the fifth component are considered, and all possible constellation values for the fourth component are considered: These partial signals are: (-3, -3), (-1, -3), (1, -3), and (3, -3), and the feasibility test would be applied to all of them. Of these, only the partial signal (-1, -3) is considered (arbitrarily in the example) feasible, and is the only one for which the next layer is passed, i = 3.
El método continua generando señales parciales hasta llegar a la capa i=1 . En esta capa las señales ya no se consideran "parciales", sino "completas" porque ya tienen el número deseado de componentes (M=5). En ese último nivel no se aplica el test de factibilidad, sino que se calcula la distancia a la 25 señal recibida (calculando ||R · s - z\\) y se guarda como solución ML aquella señal completa que tiene mínima distancia ||R · s - z\\ de entre aquellas que han llegado a la última capa (i=1 ). The method continues to generate partial signals until it reaches layer i = 1. In this layer the signals are no longer considered "partial", but "complete" because they already have the desired number of components (M = 5). In this last level, the feasibility test is not applied, but the distance to the received signal is calculated (calculating || R · s - z \\) and that complete signal having minimum distance || R · s - z \\ among those that have reached the last layer (i = 1).
Tras acabar de recorrer las cuatro señales "completas", sucesoras de la señal parcial (1 ,1 ,-1 ,-3) se vuelve a la capa anterior para completar la 30 enumeración de las señales sucesoras de la señal (1 ,-1 ,-3). El superíndice de cada señal parcial y completa indica el orden en que se recorren las señales parciales y completas en el método de búsqueda de la figura 4 (d12), suponiendo que los elementos de la constelación se recorren en el orden natural (de menor a mayor). Obsérvese, por ejemplo, que la señal predecesora de la señal en la capa 4 (3,-1 ) es la señal en la capa 5 (-1 ); o, del mismo modo, la señal predecesora de la señal (-3,1 ,1 ,-1 ,-3) es la señal (1 ,1 ,-1 ,-3). Obsérvese también que una señal parcial (de nivel i < M) o una señal completa se examinan sólo si su señal predecesora es factible. Obsérvese como las 4 señales sucesoras de la señal parcial (-1 , -3) son las (-3,-1 ,-3), (-1 ,-1 ,-3), (1 ,-1 ,-3) y (3,-1 ,-3). After finishing the four "complete" signals, successors of the partial signal (1, 1, -1, -3), return to the previous layer to complete the enumeration of the successor signals of the signal (1, -1 ,-3). The superscript of each partial and complete signal indicates the order in which the partial and complete signals are traversed in the search method of Figure 4 (d12), assuming that the constellation elements are traversed in the natural order (from less than higher). Note, for example, that the signal predecessor of the signal in layer 4 (3, -1) is the signal in layer 5 (-1); or, similarly, the signal predecessor signal (-3,1, 1, -1, -3) is the signal (1, 1, -1, -3). Note also that a partial signal (of level i <M) or a complete signal is examined only if its predecessor signal is feasible. Note that the 4 successor signals of the partial signal (-1, -3) are (-3, -1, -3), (-1, -1, -3), (1, -1, -3) and (3, -1, -3).
Como se puede ver en el ejemplo, en la capa i-ésima se consideran señales parciales en las que sus componentes desde i + 1 hasta M ( s¿+1, -- , SM.-J_. SM) tienen valores ya asignados o seleccionados en las capas i + 1 hasta M, y en la capa i-ésima se prueban los distintos elementos de la constelación para la componente i-ésima de la señal parcial. Distinguiremos las componentes con valor ya asignado de aquellas con valor por asignar utilizando una barra superior, es decir, si la componente i-ésima de la señal s tiene valor asignado la denotamos como s¿, mientras que si todavía no tiene valor asignado la denotamos como s¿. As can be seen in the example, in the i-th layer partial signals are considered in which their components from i + 1 to M (s¿ +1 , -, SM.-J_. SM) have values already assigned or selected in layers i + 1 through M, and in the ith layer the different elements of the constellation are tested for the ith component of the partial signal. We will distinguish the components with value already assigned from those with value to be assigned using a top bar, that is, if the ith component of the signal s has an assigned value, we denote it as yes, while if it still does not have an assigned value we denote it as yes
El método está detallado en el diagrama de flujo de la figura 4 (d12), que se describe con detalle a continuación: The method is detailed in the flowchart of Figure 4 (d12), which is described in detail below:
1 - lnicialmente (d121 ) se inicializa el contador de capas i con el valor inicial M (para empezar a procesar la capa M); se inicializa la variable menor _dist_obtenida con el valor r2. 1 - Initially (d121) the layer counter i is initialized with the initial value M (to start processing the layer M); the minor variable _dist_obtenida is initialized with the value r 2 .
2- Se recorren en forma de árbol las señales parciales factibles y las señales completas cuyas distancias sean menores que la variable menor _dist_obtenida. Cuando todas las señales parciales y totales han sido exploradas; es decir i es igual a M (d122) el método intenta acceder a la capa M + 1, que no existe; esto indica el fin del método (d123). 2- The feasible partial signals and the complete signals whose distances are smaller than the minor variable _dist_obtended are traversed in a tree. When all partial and total signals have been explored; that is to say i is equal to M (d122) the method tries to access the layer M + 1, which does not exist; This indicates the end of the method (d123).
3- Para la primera capa a examinar (i = M) se empieza a buscar entre los elementos de la constelación efectuando el inicio de la enumeración de la constelación (d124), verificando si la enumeración se ha completado (d125), y en caso de no estar completa se selecciona un nuevo elemento de la constelación (d127). En esta primera capa, se seleccionan los elementos de la constelación sM aquellos que verifican que la señal parcial (sM) es factible, test (d131 ). 3- For the first layer to be examined (i = M), we start searching among the elements of the constellation by starting the constellation enumeration (d124), verifying if the enumeration has been completed (d125), and in case if it is not complete, a new constellation element is selected (d127). In this first layer, the elements of the constellation s M are selected those that verify that the partial signal (s M ) is feasible, test (d131).
4- Si dicha señal parcial (sM) no es factible (d131 ), significa que esta señal parcial no se debe explorar más y se debe descartar, por lo que se vuelve a4- If said partial signal (s M ) is not feasible (d131), it means that this partial signal should not be scanned further and should be discarded, so it is returned to
(d125) y, si quedan elementos de la constelación por explorar, se selecciona el siguiente elemento. (d125) and, if elements of the constellation remain to be explored, the following element is selected.
5- Si dicha señal parcial (sM) es factible, entonces dicha señal parcial actual se va a seguir explorando, fijando el elemento sM = sM, y preparando la exploración de la nueva capa: se guarda la distancia parcial y se decrementa el contador de capas i = i - 1 (d132). 5- If said partial signal (s M ) is feasible, then said current partial signal will continue to be scanned, setting the element s M = s M , and preparing the exploration of the new layer: the partial distance is saved and decremented the layer counter i = i - 1 (d132).
6- A continuación, se empieza a examinar la capa i = M - 1; (d124, d125, d127) de la misma forma que se realizó para la primera capa. En este instante, se seleccionarán los elementos sM--1 pertenecientes a la constelación y que verifican que la señal parcial (sM--1, sM) es factible de nuevo, test (d131 ). 6- Next, we begin to examine the layer i = M - 1; (d124, d125, d127) in the same way as was done for the first layer. At this moment, the elements s M - 1 belonging to the constellation will be selected and that verify that the partial signal (s M - 1 , s M ) is feasible again, test (d131).
7- Si la señal parcial (sM--1, sM) no es factible, esta señal parcial se puede descartar, y se pasa a explorar el siguiente elemento de la constelación para la capa M— 1. 8-Si la señal parcial (sM--1, sM) es factible, entonces la señal parcial actual se va a seguir explorando, fijando el elemento sM--1 = sM--1 y se decrementa el contador de capas (i = i - 1) (d132). 7- If the partial signal (s M - 1 , s M ) is not feasible, this partial signal can be discarded, and the next element of the constellation for layer M— 1 is scanned. 8-If the signal partial (s M - 1 , s M ) is feasible, then the current partial signal will continue to be scanned, setting the element s M - 1 = s M - 1 and the layer counter is decremented (i = i - 1) (d132).
9-Si dado el elemento seleccionado sM se comprueban todos los posibles valores para sM--1 y ninguna de las señales parciales (sM-i,%) es factible, eso significa que de la señal parcial sM) tampoco se podrá obtener ninguna señal completa factible; en tal caso, tras examinarse el último elemento de la constelación para la capa i = M - 1, la elección en (d125) resulta positiva, se incrementa el contador de capas (i = i + 1), (d126) volviendo a la capa M, se descarta el elemento sM y se pasa a intentar seleccionar un nuevo valor para sM (dl27). 9-If given the selected element s M all possible checks are checked values for s M - 1 and none of the partial signals (s M -i,%) is feasible, that means that no complete feasible signal can be obtained from the partial signal s M ); in this case, after examining the last element of the constellation for the layer i = M - 1, the choice in (d125) is positive, the layer counter (i = i + 1), (d126) is increased by returning to the layer M, the element s M is discarded and an attempt is made to select a new value for s M (dl27).
10- Este proceso de enumeración de señal parciales candidatas se va repitiendo para todas las capas hasta (e incluyendo) la última capa (i = 1). Como en las capas anteriores, ahora se recorre la capa i = 1; en la capa i = 1 ya no se obtienen señales parciales, sino que se obtienen señales completas. 10- This process of enumerating candidate partial signals is repeated for all layers until (and including) the last layer (i = 1). As in the previous layers, the layer i = 1 is now traversed; in the layer i = 1 partial signals are no longer obtained, but complete signals are obtained.
1 1 - Si en la capa i = 1, para algún elemento de la constelación s1 se comprueba que la distancia de la señal completa obtenida es menor que la mejor distancia obtenida hasta el momento:
Figure imgf000021_0001
, sM_1, sM) < menor _dist_obtenida
1 1 - If in layer i = 1, for some element of the constellation s 1 it is verified that the distance of the complete signal obtained is less than the best distance obtained so far:
Figure imgf000021_0001
, s M _ 1 , s M ) <minor _dist_obtenida
(d130), entonces se selecciona sx = s1 y la señal (s1; ··· , sM_lt sM) pasa a ser la mejor señal candidata a ser solución ML, de las encontradas hasta este momento. El valor de menor _dist_obtenida se actualiza, tomando como nuevo valor distancia{slt · , sM_1, sM) . (dl28) 12-EI proceso continua con la enumeración y acabará cuando no haya ningún señal posible dentro de la esfera de radio menor _dist_obtenida ; en ese momento, la solución óptima obtenida es la solución ML. Obsérvese que la variable menor _dist_obtenida disminuye cada vez que se encuentra una solución mejor. La ordenación en que se recorren los elementos de la constelación (orden en que se selecciona cada nuevo elemento de la constelación, en (d127) influye en el rendimiento del método. En el ejemplo anterior se ha descrito la ordenación más habitual que, según la descripción consiste en recorrer los elementos de la constelación del menor al mayor según una configuración en árbol, y que se conoce como ordenación de Fincke-Pohst. También existen otras ordenaciones, como la ordenación de Schnorr-Euchner es conocida por ser más eficiente. La invención propuesta más adelante funciona de forma igualmente beneficiosa para cualquier ordenación de los elementos de la constelación. (d130), then s x = s 1 is selected and the signal (s 1; ···, s M _ lt s M ) becomes the best candidate signal to be ML solution, of those found so far. The lower value _dist_obtenida is updated, taking as a new value distance {s lt · , s M _ 1 , s M ). (dl28) 12-The process continues with the enumeration and will end when there is no possible signal within the smaller radius sphere _dist_obtenida; at that time, the optimal solution obtained is the ML solution. Note that the minor variable _dist_obtenida decreases each time a better solution is found. The order in which the elements of the constellation are traversed (order in which each new element of the constellation is selected, in (d127) influences the performance of the method. In the previous example the most common ordering has been described which, according to the description consists of touring the elements of the constellation from least to greatest according to a tree configuration, and which is known as Fincke-Pohst sorting. There are also other ordinations, such as Schnorr-Euchner ordination is known to be more efficient. The invention proposed below works equally beneficial for any arrangement of the constellation elements.
También es posible cambiar la forma en que se recorren las señales parciales; la etapa de búsqueda (d12) recorre el árbol de señales parciales y completas buscando primero en profundidad y luego en anchura. Existen otras formas de recorrer el árbol, primero en anchura y luego en profundidad. La invención propuesta más adelante se puede aplicar de forma igualmente beneficiosa para cualquiera de estas técnicas de recorrido del árbol. It is also possible to change the way partial signals are traversed; the search stage (d12) runs through the tree of partial and complete signals looking first in depth and then in width. There are other ways to travel the tree, first in width and then in depth. The invention proposed below can be applied equally beneficial to any of these tree travel techniques.
B) Test de factibilidad de señales parciales En el algoritmo básico de decodificación esférica, el test de factibilidad de una señal parcial consiste sólo en comprobar si la distancia parcial asociada a dicha señal parcial es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento. Además, si una señal parcial resulta factible, en el test de factibilidad se realizan los cálculos necesarios (convenientes) para seguir explorando dicha señal. B) Feasibility test of partial signals In the basic spherical decoding algorithm, the feasibility test of a partial signal consists only of checking whether the partial distance associated with said partial signal is less than the smallest distance obtained so far. In addition, if a partial signal is feasible, in the feasibility test the necessary (convenient) calculations are made to continue exploring said signal.
En el caso del algoritmo básico, dichos cálculos consisten en que, cada vez que se selecciona un cierto elemento en la capa ¿, s¿, es computacionalmente conveniente corregir la señal recibida z cancelando el efecto del elemento seleccionado s¿, sobre dicha señal recibida z. Este efecto se cancela restando a la señal z la i-ésima columna de la matriz R multiplicada por el elemento seleccionado s¿. Para ello se usará una señal corregida para cada capa que denominamos zauxt. En la primera capa (i = M), para un cierto elemento seleccionado sM, zauxM es una señal de M— 1 componentes que se calcula como: zauxii )— z(l) Y\,M ' SM' In the case of the basic algorithm, said calculations consist in that, each time a certain element is selected in the ¿, yes, it is computationally convenient to correct the received signal z by canceling the effect of the selected element s¿, on said received signal z. This effect is canceled by subtracting the ith column of the matrix R multiplied by the selected element s from the z signal. For this, a corrected signal will be used for each layer we call zaux t . In the first layer (i = M), for a certain selected element s M , zaux M is a signal of M— 1 components that is calculated as: zauxii) - z (l) Y \, M ' S M '
z uxM^∑) = z(2)— τ ' $Μ> zauxM(M - 1) = z(M - 1) - rM_1M · sM z ux M ^ ∑) = z (2) - τ '$ Μ> zaux M (M - 1) = z (M - 1) - r M _ 1M · s M
(ec.4)  (ec.4)
En la siguiente capa (i = M— 1), con sM ya seleccionado, se seleccionaría un nuevo elemento de la capa M-1 , sea éste sM--1. Para obtener zauxM_lt la señal de M— 2 componentes corregida tras cancelar los efectos de sM y sM_lt se hace la siguiente operación: In the next layer (i = M— 1), with s M already selected, a new element of the M-1 layer would be selected, be it s M - 1 . To obtain zaux M _ lt the signal of M— 2 components corrected after canceling the effects of s M and s M _ lt the following operation is performed:
ziuXyi-^i ) = zaitxM(2)— 2:Μ-Ι ' $Μ-Ι> ^ zauxM_1 M - 2) = zauxM(M - 2) - rM_2,M-i ' ·%-ι ziuXyi- ^ i) = zaitx M (2) - 2: Μ-Ι '$ Μ-Ι> ^ zaux M _ 1 M - 2) = zaux M (M - 2) - r M _ 2 , Mi' ·% -ι
En general, supongamos ya seleccionados los elementos (½,··,%_!,%), se ha calculado la correspondiente señal corregida zauxi+1y en la capa i- ésima se selecciona el elemento s¿. Entonces la señal corregida zaux de i - 1 componentes, se calcula de la siguiente forma: In general, suppose the elements have already been selected (½, ··,% _ ! ,%), The corresponding corrected signal zaux i + 1 has been calculated and in the ith layer the element s¿ is selected. Then the corrected signal zaux of i - 1 components is calculated as follows:
zaux¿(l) = zaitx¿+1(l)— rx ¿ · s¿; zaux¿ (l) = zaitx¿ +1 (l) - r x ¿· s¿;
zaitx¿(2) = zauxi+1( )— r2i · s¿; zauxiii— 1) = zauxi+1 i— 1)— r.^ ¿ · s¿ zaitx¿ (2) = zaux i + 1 () - r 2i · s¿; zauxiii— 1) = zaux i + 1 i— 1) - r. ^ ¿· s¿
(ec.6) De forma equivalente se puede comprobar que zauxt se puede escribir como: zaitx¿(l)— z(l) r1(¿ · s¿ · s¿+1 ··· r1¡M · sM; (ec.6) Equally it can be verified that zaux t can be written as: zaitx¿ (l) - z (l) r 1 ( ¿· s¿ · s¿ +1 ··· r 1¡M · s M ;
zaitx¿(2) = z(2)— r2 i · s¿— r2 i+1 · si+1— r2M · sM; zauXiii— 1) = z(i— 1)— TÍ_1:Í · s¿— r¿_1(£+1 · s¿+1— ···— r¿_liM · sM zaitx¿ (2) = z (2) - r 2 i · s¿— r 2 i + 1 · s i + 1 - r 2M · s M ; zauXiii— 1) = z (i— 1) - TÍ_ 1: Í · s¿— r¿_ 1 ( £ +1 · s¿ +1 - ··· - r¿_ liM · s M
Dada una señal parcial en la capa i + í (s¿+1,··, _!,%), si se tiene calculada y almacenada la distancia parcial correspondiente a esta señal parcial, es posible calcular de forma sencilla la distancia parcial correspondiente a cualquier señal parcial de nivel i obtenida al añadir el elemento s¿ a la señal parcial (si+1, - , %-i, %) de la siguiente forma: distancia parcial sit si+1,· , sM_lt sM) = distancia par cial(si+1,·· , $Μ-Ι· $Μ) + {zauxi+1(V)— r¿ ¿ · s¿) (ec.8) Given a partial signal in the i + í layer (s¿ +1 , ··, _ ! ,%), If the partial distance corresponding to this partial signal is calculated and stored, it is possible to easily calculate the partial distance corresponding to any partial signal of level i obtained by adding the element s¿ to the partial signal (s i + 1 , -,% -i,%) as follows: partial distance s it s i + 1 , · , s M _ lt s M ) = partial distance (s i + 1 , ··, $ Μ-Ι · $ Μ) + {zaux i + 1 (V) - r¿ ¿· s¿) (ec. 8)
5 Con ayuda de la figura 5 (d18) se detallada el test de factibilidad comentado. 5 With the help of figure 5 (d18) the feasibility test mentioned is detailed.
Como se ha mencionado más arriba, en este caso se comprueba la distancia parcial de la señal parcial a comprobar (d181 ); si la distancia parcial es mayor que la menor distancia obtenida hasta el momento, la señal es no factible (d182). i o Si la distancia parcial es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento, se actualiza la señal zauxt (d183), como muestra la ecuación 6, y la señal parcial es factible (d184) . As mentioned above, in this case the partial distance of the partial signal to be checked is checked (d181); If the partial distance is greater than the smallest distance obtained so far, the signal is not feasible (d182). io If the partial distance is less than the smallest distance obtained so far, the zaux t signal (d183) is updated, as shown in equation 6, and the partial signal is feasible (d184).
Además en el estado de la técnica es conocido el empleo de métodos de decodificación esférica acelerado por cota por minimización continua. Furthermore, the use of spherical accelerated decoding methods by continuous minimization is known in the state of the art.
15 En este sentido necesitamos considerar ahora dos problemas auxiliares asociados convencionales, el problema de minimización continua y el problema de minimización continua restringido o "en caja". 15 In this regard, we now need to consider two conventional associated auxiliary problems, the problem of continuous minimization and the problem of continuous minimization restricted or "in cash".
El problema auxiliar de minimización continua (PA1 ) tiene como objetivo hallar la señal sck e RM que verifica que la distancia entre la señal R · 20 scfce RM y la señal recibida z e RM es la mínima: The auxiliary problem of continuous minimization (PA1) aims to find the sck e RM signal that verifies that the distance between the R · 20 scfce R M signal and the received signal ze RM is the minimum:
sck = arg mins\\R · s— z\\ , donde sck(i) G R, i = 1, ... , M sck = arg min s \\ R · s— z \\, where sck (i) GR, i = 1, ..., M
Este no es un problema discreto, como el caso de decodificación esférica básico, sino que es un problema "continuo" (las componentes de sck pueden ser cualquier número real) y su solución se obtiene fácilmente resolviendo el 25 sistema de ecuaciones lineales triangular R · sck = z . El problema auxiliar de minimización continua en caja (PA2) tiene como objetivo hallar la señal ser G M que verifica que la distancia entre la señal R · ser <≡ M y la señal z <≡ M es la distancia mínima, y que además verifica que las componentes de ser son números reales contenidos entre el mínimo y máximo de la constelación: This is not a discrete problem, as in the case of basic spherical decoding, but it is a "continuous" problem (the components of sck can be any real number) and its solution is easily obtained by solving the system of linear equations triangular R · sck = z. The auxiliary problem of continuous minimization in box (PA2) aims to find the signal to be G M which verifies that the distance between the signal R · be <≡ M and the signal z <≡ M is the minimum distance, and which also verifies that the components of being are real numbers contained between the minimum and maximum of the constellation:
ser = arg mins \\R · s— z\\ ; ser = arg min s \\ R · s— z \\;
donde min(D) <= scr(i) <= max(D) y ser (i) G R , i = Ι, .,. , Μ where min (D) <= scr (i) <= max (D) and be (i) G R, i = Ι,.,. Μ
Este también es un problema continuo, pero con la restricción de que ser debe estar contenida en la "caja" definida por los valores máximo y mínimo de la constelación. Existen diferentes métodos para resolver este problema. Al ser un problema relativamente complejo, para resolverlo se suelen usar programas de ordenador ya escritos al efecto. Estos programas parten de una señal inicial xO y proceden dando pasos en los que la solución inicial se va desplazando hacia la solución final. Si se suministra al programa elegido una solución inicial cercana a la solución final, estos programas pueden ser considerablemente más rápidos. Pueden funcionar sin solución inicial (en tal caso, el programa selecciona una solución inicial xO de forma aleatoria), pero el coste de cálculo para obtener la solución ser usualmente será mucho mayor. En el estado de la técnica es conocida una modificación del método de decodificación esférica acelerado por cota por minimización continua; que denominamos modificación 1 . This is also a continuing problem, but with the restriction that it must be contained in the "box" defined by the maximum and minimum constellation values. There are different methods to solve this problem. Being a relatively complex problem, computer programs already written for this purpose are usually used to solve it. These programs start from an initial signal xO and proceed by taking steps in which the initial solution moves towards the final solution. If an initial solution close to the final solution is provided to the chosen program, these programs can be considerably faster. They can work without an initial solution (in this case, the program selects an initial solution xO randomly), but the calculation cost to obtain the solution will usually be much higher. In the state of the art, a modification of the method of spherical accelerated decoding by elevation by continuous minimization is known; which we call modification 1.
Dicha modificación 1 para mejorar el rendimiento de la decodificación esférica, orientada a obtener una buena estimación del radio inicial r, ha sido descrita en el documento [1 ] Xiao-Wen and Qing Han, "Solving Box- Constrained Integer Least Squares Problems" IEEE Transactions on  Said modification 1 to improve the performance of spherical decoding, aimed at obtaining a good estimate of the initial radius r, has been described in document [1] Xiao-Wen and Qing Han, "Solving Box-Constrained Integer Least Squares Problems" IEEE Transactions on
Wireless Communications, vol. 7, no. 1 (2008), 277-287. Wireless Communications, vol. 7, no. 1 (2008), 277-287.
En esta modificación 1 para que la búsqueda de la figura 4 (d12) tenga éxito, el radio inicial r debe escogerse de forma que exista al menos una señái s = (S-L, · · · , sM_1, sM), con s(i) G D tal que
Figure imgf000025_0001
··· , sM_1, sM) < r2. Si no existiera ninguna señal verificando esta condición, la búsqueda (d12) no encontraría ninguna solución.
In this modification 1 for the search of Figure 4 (d12) to be successful, the initial radius r must be chosen so that there is at least one signal s = (SL, · · ·, s M _ 1 , s M ), with s (i) GD such that
Figure imgf000025_0001
···, s M _ 1 , s M ) <r 2 . If not There was no signal verifying this condition, search (d12) would not find any solution.
Por otro lado, para que la búsqueda concluya en un tiempo razonable, el radio inicial debe ser lo más pequeño posible. Una técnica bien conocida para seleccionar un radio inicial está basada en hallar una señal que sea una aproximación razonable a la solución ML y tomar su distancia a la señal recibida como radio inicial. On the other hand, for the search to conclude in a reasonable time, the initial radius must be as small as possible. A well known technique for selecting an initial radius is based on finding a signal that is a reasonable approximation to the ML solution and taking its distance from the signal received as the initial radius.
Es bien conocido que la solución del problema auxiliar continuo descrito (PA1 ) sck se puede usar para obtener una posible señal, redondeando (cuantizando) cada componente de la señal sck al valor más próximo de la constelación D. La señal obtenida se denomina zf ("zero-forcing"), que es una de las posibles señales enviadas. Como es posible que zf esté cerca de la solución ML, y con toda seguridad es una posible señal factible, se suele utilizar como radio inicial r (para el algoritmo de búsqueda) el valor \\R · zf - z. Este radio cumple seguro que una señal está dentro de la esfera (la posible solución zf). It is well known that the solution of the continuous auxiliary problem described (PA1) sck can be used to obtain a possible signal, rounding (quantizing) each component of the sck signal to the closest value of the constellation D. The signal obtained is called zf ( "zero-forcing"), which is one of the possible signals sent. Since it is possible that zf is close to the ML solution, and it is certainly a possible feasible signal, the value \\ R · zf - z is usually used as the initial radius r (for the search algorithm). This radio is sure that a signal is within the sphere (the possible zf solution).
Esta técnica para obtener un radio inicial se realiza en la etapa de preproceso, obteniendo un nuevo método de preproceso que incluye el que fue descrito con ayuda de la figura 2 (d1 1 ) y además incluye la técnica que a continuación se describe con ayuda de la figura 6 (d21 ) para obtener una buena aproximación del radio. This technique to obtain an initial radius is performed in the preprocessing stage, obtaining a new preprocessing method that includes the one described with the help of Figure 2 (d1 1) and also includes the technique described below with the help of Figure 6 (d21) to obtain a good approximation of the radius.
Así, la etapa de preproceso que se muestra en el diagrama de flujo de la figura 6 (d21 ), contiene las etapas (d1 1 yd1 12) descritas de la figura 2, que se han referenciado como (d21 1 y d212). A continuación se obtiene sck resolviendo un sistema de ecuaciones triangulares R- sck = z (d213) (PA1 ). Thus, the preprocessing stage shown in the flow chart of Figure 6 (d21) contains the stages (d1 1 and d1 12) described in Figure 2, which have been referred to as (d21 1 and d212). Next, sck is obtained by solving a system of triangular equations R- sck = z (d213) (PA1).
Sin embargo, en situaciones con mucho ruido esta estimación del radio produce resultados no satisfactorios. Una característica típica de esas situaciones es que la señal sck está "lejos" de cualquier posible señal s, lo que se puede detectar examinando si las componentes de la señal sck están contenidas en el intervalo definido por los valores mínimos {mD) y máximos (MD) de la constelación. However, in situations with a lot of noise, this radius estimate produces unsatisfactory results. A typical characteristic of these situations is that the sck signal is "far" from any possible signal s, what which can be detected by examining whether the components of the sck signal are contained in the range defined by the minimum {mD) and maximum (MD) values of the constellation.
Para definir con claridad esa situación, diremos que una señal s está en la caja si todas sus componentes s(i) están contenidas en el intervalo [mD, MD], y diremos que s está fuera de la caja si alguna de sus componentes s(i) tiene un valor fuera del intervalo [mD, MD] (d214). To clearly define this situation, we will say that a signal s is in the box if all its components s (i) are contained in the interval [mD, MD], and we will say that s is outside the box if any of its components s (i) has a value outside the range [mD, MD] (d214).
Si la solución sck del problema auxiliar de minimizacion continua (PA1 ) está fuera de la caja, entonces se obtiene el radio inicial usando zf y cuantizando (redondeando) sck se obtiene el radio r como r = \\R · zf - z\\ (d215). If the sck solution of the auxiliary problem of continuous minimization (PA1) is out of the box, then the initial radius is obtained using zf and by quantifying (rounding) sck the radius r is obtained as r = \\ R · zf - z \\ (d215).
Si la solución sck del problema auxiliar de minimizacion continua (PA1 ) está fuera de la caja, entonces la solución ser del problema auxiliar de minimizacion continua en caja (PA2) (que, por definición, está dentro de la caja) es frecuentemente una mejor aproximación a la solución ML que la señal sck. If the sck solution of the auxiliary problem of continuous minimization (PA1) is outside the box, then the solution is of the auxiliary problem of continuous minimization in box (PA2) (which, by definition, is inside the box) is often a better approach to the ML solution that the sck signal.
En consecuencia, si sck está fuera de la caja, en lugar de calcular el radio inicial usando zf, el radio inicial se calculará con el siguiente método: Consequently, if sck is out of the box, instead of calculating the initial radius using zf, the initial radius will be calculated using the following method:
1 -obtener ser mediante algún método de minimizacion en caja (d216), resolviendo (PA2). 2-redondear (cuantizar) cada componente de la señal ser al valor más próximo de la constelación D, a la señal resultante se la denominará zfr (d216). 1-get to be by some method of minimization in box (d216), solving (PA2). 2-round (quantize) each component of the signal be the closest value of the constellation D, the resulting signal will be called zfr (d216).
3-entonces, se calcula el radio inicial como r = \\R · zfr - z\\ (d217). Esta técnica fue propuesta en el documento [1 ] anteriormente citado. En el estado de la técnica también es conocido el método de decodificación esférica con cota por minimización continua; que denominamos modificación 2. 3-Then, the initial radius is calculated as r = \\ R · zfr - z \\ (d217). This technique was proposed in the document [1] mentioned above. Also known in the prior art is the spherical decoding method with dimension by continuous minimization; which we call modification 2.
Dicha modificación 2 para mejorar el rendimiento de la etapa de búsqueda de la decodificación esférica fue propuesta en el documento [2] M. Stojnic, H. Vikalo, and B. Hassibi, "Speeding up the Sphere Decoder with HA∞ and SDP inspired lower bounds.", IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 56, no. 2 (2008), 712-726. Estas modificaciones 2, como las propuestas más adelante, sólo afectan al test de factibilidad de cada señal parcial. Por lo tanto, el método de enumeración sigue siendo el que fue descrito con ayuda de la figura 4 (d12), cambiando el test de factibilidad (d131 ). Se sustituye el test de la figura 5 (d18) por el de la figura 7 (d28) que se explica a continuación. Such modification 2 to improve the performance of the spherical decoding search stage was proposed in document [2] M. Stojnic, H. Vikalo, and B. Hassibi, "Speeding up the Sphere Decoder with H A ∞ and SDP inspired lower bounds. ", IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 56, no. 2 (2008), 712-726. These modifications 2, as proposed below, only affect the feasibility test of each partial signal. Therefore, the enumeration method remains the one described with the help of Figure 4 (d12), changing the feasibility test (d131). The test in Figure 5 (d18) is replaced by that in Figure 7 (d28), which is explained below.
Supongamos que estamos examinando la capa i-ésima y en ella estamos examinando la señal parcial s = (s¿, s¿+1, ··· , sM--1, sM). Recordemos que la distancia parcial asociada a dicha señal parcial se calcula como: distancia parcial^ s¿, s¿+1, ··· , sM--1, sM) Suppose we are examining the i-th layer and in it we are examining the partial signal s = (s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M ). Recall that the partial distance associated with said partial signal is calculated as: partial distance ^ s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M )
= (rt,t ' ^t + rt,t+l ' ^i + l + I" ri,M ' ·% — zi = ( r t, t ' ^ t + r t, t + l ' ^ i + l + I "r i, M ' ·% - z i
+ (rt + l,t+l ' + ■" + Ti+1,M ' ·%—
Figure imgf000028_0001
+ ( r t + l, t + l ' + ■ " + T i + 1, M ' ·% -
Figure imgf000028_0001
+ (rM-l,M-l ' ·%-! + - SM — ZM_1) + ~M,M ' SM z M + ( r Ml, Ml '·% -! + - S M - Z M _ 1 ) + ~ M, M ' S M z M
(ec.10) (ec.10)
Mientras que la distancia de cualquier señal total s obtenida a partir de la señal parcial anterior se calculará como: distCLHCiCL (S-L, S2,■■■ , S _i, S¿, Sj+!, " , S^_-^, S^) While the distance of any total signal s obtained from the previous partial signal will be calculated as: distCLHCiCL (SL, S2, ■■■, S _i, S¿, Sj + !, " , S ^ _- ^, S ^)
= (rl,l ' sl+rl,2 ' s2 + I" rl,M ' ·% ~ zl) = ( r l, l ' s l + r l, 2 ' s 2 + I "r l, M ' ·% ~ z l)
+ (r2,2 ' s2+r2,3 ' s3 + + r2,M ' ·% ~¾) + + ( r 2.2 's 2+ r 2.3 ' s 3 + + r 2, M ' ·% ~ ¾) +
+ (rt-l,t-l ' st-l + rt-l,t ' si + I" ri-l,M ' ·% ~ zi-l) + ( r tl, tl ' s tl + r tl, t' s i + I "r il, M ' ·% ~ z il)
+ (rt,t ' st+rt,t + l ' ^t + l + I" rt,M ' ·%— zi) + ( r t, t ' s t + r t, t + l' ^ t + l + I "r t, M '·% - z i)
+ (rt + l,t+l ' ^t+l + I" ri+l,M ' ·% ~ zi + l) + + ( r t + l, t + l '^ t + l + I "r i + l, M ' ·% ~ z i + l) +
+ (rM-l,M-l ' ·%-! + - ·%— ZM_1) + (rM M · SM — ZM) + ( r M- l , M- l '·% - ! + - ·% - Z M _ 1 ) + (r MM · S M - Z M )
(ec.11) o equivalentemente distanciaos S2, ... , S _i, S¿, , ··· , S^_ , s^) (ec.11) or equivalently distance S 2 , ..., S _i, S¿,, ···, S ^ _, s ^)
= (rl,l ' sl+rl,2 ' s2 + I" rl,M ' ·% ~ zl) = ( r l, l ' s l + r l, 2 ' s 2 + I "r l, M ' ·% ~ z l)
+ (r2,2 ' s2+r2,3 ' s3 + I" r2,M ' ·%— Z2) + + ( r 2.2 's 2+ r 2.3 ' s 3 + I "r 2, M ' ·% - Z 2 ) +
+ (rt-l,t-l ' st-l + rt-l,t ' $i + I" ri-l,M ' ·% ~ zt-l)+ ( r tl, tl ' s tl + r tl, t' $ i + I "r il, M ' ·% ~ z tl)
+ distancia parcial^ s¿, s¿+1, ··· , sM--1, sM) + partial distance ^ s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M )
(ec.12) (ec.12)
Denominaremos a la diferencia entre
Figure imgf000029_0001
y distancia parcial(sit si+1,· , sM_lt sM) como restodistancia(slts2, ...,s¿_i): restodistancia(slts2, ...,Sj_!)
We will name the difference between
Figure imgf000029_0001
and partial distance (s it s i + 1 , · , s M _ lt s M ) as remainder (s lt s 2 , ..., s¿_i): remainder (s lt s 2 , ..., Sj_ ! )
= (rl,l ' sl+rl,2 ' s2 + I" rl,M ' ·% ~ zl) = ( r l, l ' s l + r l, 2 ' s 2 + I "r l, M ' ·% ~ z l)
+ (r2,2 ' s2+r2,3 ' s3 + I" r2,M ' ·%— Z2) + + ( r 2.2 's 2+ r 2.3 ' s 3 + I "r 2, M ' ·% - Z 2 ) +
+ (rí-l,í-l ' st-l + rt-l,t ' $i + I" ri-l,M ' ·%— zt-l) + ( r í-l, í-l ' s tl + r tl, t' $ i + I "r il, M ' ·% - z tl)
(ec.13) (ec.13)
Obsérvese que restodistancia s1,s2, ....s^) es necesariamente un número real mayor o igual que 0, y que trivialmente se verifica
Figure imgf000030_0001
Note that remainder s 1 , s 2 , .... s ^) is necessarily a real number greater than or equal to 0, and that trivially it is verified
Figure imgf000030_0001
= distancia parcial^ s¿, si+1,· , sM--1,sM) = partial distance ^ s¿, s i + 1 , · , s M - 1 , s M )
+ restodistancia(slts2, ...,Sj_!). + remainder (s lt s 2 , ..., Sj_!).
(ec.14) (ec.14)
Por lo tanto, de la condición distanciaos lt --- ,sM--1, sM) < r2 Y de (ec.14), tenemos se obtiene la condición distancia parcial^ s¿, si+1,· , sM--1,sM) + restodistancia(s1,s2, ....s^) < r2 Therefore, from the distance condition lt ---, s M - 1 , s M ) <r 2 Y of (ec.14), we have the partial distance condition ^ s¿, s i + 1 , · , s M - 1 , s M ) + remainder (s 1 , s 2 , .... s ^) <r 2
Teniendo en cuenta que (s¿,s¿+1, --, sM--1,sM)ya han sido seleccionados y tienen valores asignados, entonces se puede considerar que restojdistancia es función de los elementos (slts2, ....s^). Taking into account that (s¿, s¿ +1 , -, s M - 1 , s M ) have already been selected and have assigned values, then it can be considered that the distance is a function of the elements (s lt s 2 , .... s ^).
Dada la señal parcial (s¿,s¿+1, ··· , sM_ltsM), si su distancia parcial es menor que la variable menor _dist_obtenida, esta señal parcial es factible en el test (d18). La propuesta en el documento [2] es intentar obtener un número positivo c > 0 que sea una cota inferior de restodistancia s1, s2, ....si^ : es decir, que para cualquier combinación de valores (si,s2. -,SÍ-I), con sk E D,k = 1, ... ,i — 1, se cumpla que Given the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ), if its partial distance is less than the minor variable _dist_obtained, this partial signal is feasible in the test (d18). The proposal in document [2] is to try to obtain a positive number c> 0 that is a lower bound of remainder s 1 , s 2 , .... yes ^: that is, for any combination of values (yes, s 2. -, YES-I), with s k ED, k = 1, ..., i - 1, it is fulfilled that
0 < c < restodistancia(slts2, ....s^). 0 <c <remainder (s lt s 2 , .... s ^).
En tal caso, se puede sustituir la condición distancia parciales i, si+1,· , sM--1,sM) < r2 In this case, the partial distance condition i, s i + 1 , · , s M - 1 , s M ) <r 2 can be substituted
Por la condición: distancia parcial^ s¿, si+1,· , sM_1,sM) + c < r2 (ec.15) By condition: partial distance ^ s¿, s i + 1 , · , s M _ 1 , s M ) + c <r 2 (ec.15)
Esta nueva condición es más restrictiva (hace que haya más señales parciales que no la cumplan) y por lo tanto hace que se eliminen más señales parciales. En consecuencia la búsqueda termina antes. Cuanto más grande sea c (manteniendo que sea cota inferior de restodistancia(s1, s2, ... , s¿_i) ), mejor es el rendimiento del método. This new condition is more restrictive (it causes more partial signals that do not comply with it) and therefore causes more partial signals to be eliminated. Consequently the search ends earlier. The larger the c (keeping the lower bound of remainder (s 1 , s 2 , ..., s¿_i)), the better the performance of the method.
En el documento [2] se proponen diversas técnicas para calcular la cota inferior c. Una de ellas, en la que está basada la presente invención propuesta, está basada en aplicar técnicas de minimización continua a la expresión resto distancia(slt s2, ... , Sj_!) . Various techniques are proposed in the document [2] to calculate the lower bound c. One of them, on which the present proposed invention is based, is based on applying continuous minimization techniques to the expression rest distance (s lt s 2 , ..., Sj_!).
En primer lugar, para plantear el problema de minimización continua, reescribimos el término resto distancia: restodistancia(slt s2, ... , Sj_!) First, to raise the problem of continuous minimization, we rewrite the term rest distance: distance (s lt s 2 , ..., Sj_!)
= (ri,i ' sl+rl,2 ' s2 + l~ rl,M ' ·%— zi) = ( r i, i ' s l + r l, 2 ' s 2 + l ~ r l, M ' ·% - z i)
+ (r2,2 ' s2 +r2,3 ' s3 + I" r2,M ' ·% — ■¾) + + ( r 2.2 's 2 + r 2.3 ' s 3 + I "r 2, M ' ·% - ■ ¾) +
+ (rí-l,í-l ' st-l + rt-l,t ' $i + I" ri-l,M ' ·% ~ zi-l) + ( r í-l, í-l ' s tl + r tl, t' $ i + I "r il, M ' ·% ~ z il)
= (rl,l ' sl + rl,2 ' s2 + l"rl,t-l ' st-l+rl,t ' $i + I" rl,M ' ·% ~ zl) = ( r l, l ' s l + r l, 2 ' s 2 + l "r l, tl ' s t-l + r l, t' $ i + I " r l, M ' ·% ~ z l)
+ (0 · s2+r2i2 · s2 + ··· +r2¡i_1 si_1+r2fi · s¿ + ··· + r2 sM - z2f + ··· + (0 · s 2 + r 2i2 · s 2 + ··· + r 2¡i _ 1 s i _ 1 + r 2fi · s¿ + ··· + r 2 s M - z 2 f + · ··
+ (o · s-L + o · s2 +■■■ + Si^+r^i · s¿ + ··· + n_l M sM + (o · sL + or · s 2 + ■■■ + Yes ^ + r ^ i · s¿ + ··· + n_ l M s M
- Zi-x? - Zi-x?
(ec.16) (ec.16)
Recordemos el cálculo de la señal corregida zaux suponiendo que se han asignado los valores ( s¿, s¿+1, -- , sM--1, sM). Utilizando la expresión (ec.7), se puede comprobar que restodistancia(slt s2, ... , Sj_!) Recall the calculation of the corrected signal zaux assuming that the values have been assigned (s¿, s¿ +1 , -, s M - 1 , s M ). Using the expression (ec.7), you can verify that the distance (s lt s 2 , ..., S j _!)
= (ίΊ,ι · ¾ +Γ1Ι2 · s2 + ··· +r1,¿_1 · s¿--1 - zaux¿(l)) = (ίΊ, ι · ¾ + Γ 1Ι2 · s 2 + ··· + r 1 , ¿_ 1 · s ¿ --1 - zaux¿ (l))
+ (θ · s2+r2¡2 s2 + ··· +r2fi_i · s¿--1 - zaux¿(2)) + ··· + (θ · s 2 + r 2¡2 s 2 + ··· + r 2fi _i · s ¿ --1 - zaux¿ (2)) + ···
+ (θ · sx + 0 · s2 +■■■ + ri_ _x s¿--1 - zauxi(i - 1)) + (θ · s x + 0 · s 2 + ■■■ + ri_ _ x s ¿ --1 - zauxi (i - 1))
(ec.17) Escrito matricialmente, si definimos la matriz RÍ-Í- I-.Í-I como la submatriz formada por las i - 1 primeras filas e i - 1 primeras columnas de la matriz R : (ec.17) Written matrixally, if we define the matrix R Í - Í - I-. Í -I as the submatrix formed by the first i - 1 rows and i - 1 first columns of the R matrix:
restodistancia(s1, s2, ... , s¿-i) Rl:í-l,l:í-lRestoration (s 1 , s 2 , ..., s¿-i) Rl: í-l, l: í-l
Figure imgf000032_0001
Figure imgf000032_0001
(ec.1 8) (ec.1 8)
Recordemos que cada s¿ debe pertenecer a la constelación D . La constelación D está compuesta por valores reales y por lo tanto tiene un valor máximo MD y un valor mínimo mD . Una forma de obtener una cota inferior de restodistancia^s^ s2, ... . Si^) consiste en calcular el valor mínimo de la expresión en el lado derecho de (ec.1 8), restringiendo los posibles valores de s¿ a que puedan tomar pueden ser cualquier número real en el intervalo [mD, MD] . Remember that each s¿ must belong to the constellation D. The constellation D is made up of real values and therefore has a maximum value M D and a minimum value m D. One way to obtain a lower elevation value ^ s ^ s 2 , .... If ^) consists in calculating the minimum value of the expression on the right side of (ec.1 8), restricting the possible values of s¿ to which they can take can be any real number in the interval [m D , M D ] .
El problema a resolver entonces es: The problem to solve then is:
scr¿ = argminSi S2 S¡ 1 donde s¿ G
Figure imgf000032_0002
scr¿ = argmin Si S2 S¡ 1 where s¿ G
Figure imgf000032_0002
[mD, MD] (ec.1 9) [m D , M D ] (ec.1 9)
Obsérvese que scr¿ es un vector o señal con i - 1 componentes. Denominaremos a scr¿ como segunda señal auxiliar asociada a la señal parcial ( s¿, s¿+1, ··· , sM--1, sM). Note that scr¿ is a vector or signal with i - 1 components. We will name scr¿ as the second auxiliary signal associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M ).
Una vez calculada la segunda señal auxiliar, scr¿, solución de (ec.19), se puede obtener la cota de minimización continua c mediante la expresión: Once the second auxiliary signal, scr¿, solution of (ec.19) has been calculated, the continuous minimization dimension c can be obtained by means of the expression:
Figure imgf000032_0003
Figure imgf000032_0003
(ec.20) El problema (ec.19) es un problema de minimizacion continua con restricciones de tipo caja, como el problema auxiliar continuo (PA2). Suponiendo que disponemos de un método para resolver de forma eficiente problemas de este tipo, es posible modificar el test de factibilidad (d131 ) en 5 el método de enumeración de la figura 4 (d12) para obtener un método alternativo potencialmente más eficiente. (ec.20) The problem (ec.19) is a problem of continuous minimization with box-type restrictions, such as the continuous auxiliary problem (PA2). Assuming that we have a method to efficiently solve problems of this type, it is possible to modify the feasibility test (d131) in 5 the enumeration method of Figure 4 (d12) to obtain a potentially more efficient alternative method.
Seguidamente se realiza una descripción detallada de test de factibilidad de la figura 7 (d28) A detailed description of the feasibility test in Figure 7 (d28) follows.
1 - Como en el test de la figura 5 (d18), se empieza comprobando si cuando la i o distancia parcial correspondiente a la señal parcial ( s¿, s¿+1, ··· , sM--1, sM) es menor que menor _dist_obtenida . (d281 ) 1 - As in the test of figure 5 (d18), it is started by checking if when the io partial distance corresponding to the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M ) is less than less _dist_obtenida. (d281)
2- Si no lo es, la señal es no factible y el test acaba (d282). 2- If it is not, the signal is not feasible and the test ends (d282).
3- Si la distancia parcial correspondiente a la señal parcial ( s¿, s¿+1, "- , sM_1, sM) es menor que menor _dist_obtenida, se procede a3- If the partial distance corresponding to the partial signal (s¿, s¿ +1 , "-, s M _ 1 , s M ) is less than less _dist_obtended, proceed to
15 calcular la nueva señal corregida zauxt (d283). 15 calculate the new corrected signal zaux t (d283).
4- A continuación, se resuelve el problema de minimización continua (ec.19) obteniendo la segunda señal auxiliar scr¿ asociada a ( s¿, s¿+-^, ··· , s^_-^, s^), que se utiliza para calcular la cota c (d284), mediante la ecuación (ec.20). 4- Next, the problem of continuous minimization (ec.19) is solved by obtaining the second auxiliary signal scr¿ associated with (s¿, s¿ + - ^, ···, s ^ _- ^, s ^), which is used to calculate dimension c (d284), using equation (ec.20).
5- A continuación, se comprueba si la distancia par cial s¿, si+1, ··· , sM_1, sM) 20 más la cota c es menor que menor _dist_obtenida (d285). 5- Next, it is checked whether the partial distance s¿, s i + 1 , ···, s M _ 1 , s M ) 20 plus the dimension c is less than less _dist_distined (d285).
6- Si no se cumple que distancia parciaL( si, si+1, --- , sM_1, sM) + c < menor _dist_obtenida , entonces esta señal parcial no es factible y el test acaba. (d286). 6- If it is not fulfilled that partial distance (yes, s i + 1 , ---, s M _ 1 , s M ) + c <smaller _dist_obtended, then this partial signal is not feasible and the test ends. (d286).
7- Si se cumple que distancia parciaL( si, si+1, --- , sM_1, sM) + c < 25 menor _dist_obtenida, entonces la señal parcial actual es factible y el test acaba. (d287). 7- If the partial distance is fulfilled (yes, s i + 1 , ---, s M _ 1 , s M ) + c <25 smaller _dist_obtended, then the current partial signal is feasible and the test ends. (d287).
El método compuesto por el preproceso de la figura 6 (d21 ) y por la búsqueda de la figura 4 (d12) con test de factibilidad de la figura 7 (d28) constituye el método conocido con modificaciones propuestas por otros autores, más próximo a la invención. The method composed of the preprocess of Figure 6 (d21) and the search of figure 4 (d12) with feasibility test of figure 7 (d28) constitutes the known method with modifications proposed by other authors, closer to the invention.
Seguidamente se describen las novedades que la invención aporta al estado 5 de la técnica, descrito hasta este punto. Next, the novelties that the invention brings to the state of the art, described up to this point, are described.
La invención aporta modificaciones al método descrito con la ayuda de las figuras 4 (d12), 6 (d21 ) y 7 (d28), y que se integrarán finalmente en el método descrito en las figuras 8 (d31 ), 4 (d12) y 9 (d38). The invention provides modifications to the method described with the help of Figures 4 (d12), 6 (d21) and 7 (d28), and which will finally be integrated into the method described in Figures 8 (d31), 4 (d12) and 9 (d38).
Las modificaciones de la invención básicamente afectan al test de i o factibilidad para señales parciales, ya que la nueva etapa de preproceso representada en la figura 8 (d31 ) sufre cambios respecto a la representada en la figura 6 (d21 )) y son los siguientes: The modifications of the invention basically affect the i or feasibility test for partial signals, since the new preprocessing stage represented in Figure 8 (d31) undergoes changes with respect to that represented in Figure 6 (d21) and are the following:
1 ) Se limita el número de minimizaciones en caja, usando la posición de la señal auxiliar sckt relativa a la caja definida por la constelación. 1) The number of minimizations in box is limited, using the position of the auxiliary signal sck t relative to the box defined by the constellation.
15 2) Se efectúa la selección de la señal inicial para el método de minimización en caja, usando las señales auxiliares scr¿ y/o sckt obtenidas al examinar la factibilidad de la señal parcial predecesora. 15 2) The initial signal is selected for the box minimization method, using the scr¿ and / or sck t auxiliary signals obtained by examining the feasibility of the predecessor partial signal.
El método descrito ya existente compuesto por las figuras 4 (d12), 6 (d21 ) y 7 (d28), es muy eficiente en cuanto a nodos explorados, pero no en cuanto aThe already described described method composed of figures 4 (d12), 6 (d21) and 7 (d28), is very efficient in terms of nodes explored, but not in terms of
20 tiempo de computación, a causa del coste temporal de las minimizaciones en caja. Las propuestas de la invención están orientadas a reducir el número de minimizaciones en caja y el coste de cada una de dichas minimizaciones, de forma que el algoritmo obtenido con el nuevo método sea globalmente más eficiente. Es importante entender que el número de señales parciales20 computing time, because of the temporary cost of cash minimizations. The proposals of the invention are aimed at reducing the number of cash minimizations and the cost of each of said minimizations, so that the algorithm obtained with the new method is globally more efficient. It is important to understand that the number of partial signals
25 exploradas no debe cambiar sustancialmente del método descrito al propuesto por la invención. Sin embargo, el coste en tiempo de computación de la invención, es mucho mejor (más pequeño). The explorations should not change substantially from the method described to that proposed by the invention. However, the computation time cost of the invention is much better (smaller).
Las modificaciones propuestas a continuación lo son de las figuras 4 (d12), 6 (d21 ) y 7 (d28), y por lo tanto se describirán a partir de dicho algoritmo. La primera propuesta de la invención, consiste en limitar el número de minimizaciones en caja, usando la posición de la señal sck¡ relativa a la caja definida por la constelación. The modifications proposed below are those of Figures 4 (d12), 6 (d21) and 7 (d28), and will therefore be described from said algorithm. The first proposal of the invention is to limit the number of minimizations in the box, using the position of the sck signal relative to the box defined by the constellation.
Esta primera propuesta tiene como objetivo reducir el número de minimizaciones en caja que se describieron con ayuda de la figura 7 (d28), en (d284); en esa fase del método se calcula la segunda señal auxiliar scr¿ del problema de minimización restringido a la caja (ec.1 9), y a continuación scr¿ se utiliza para calcular la cota c como en la ecuación (ec.20). This first proposal aims to reduce the number of cash minimizations that were described with the help of Figure 7 (d28), in (d284); In that phase of the method, the second auxiliary signal scr¿ of the minimization problem restricted to the box is calculated (ec.1 9), and then scr¿ is used to calculate the c-dimension as in equation (ec.20).
Consideremos ahora el problema de minimización continuo, no restringido (PA1 ) para el mismo subproblema (con matriz R .Í-XI.Í-I y señal recibida zauxj). Llamaremos a la solución para este subproblema scfc¿. Como se ha mencionó al describir (PA1 ), scfc¿ se obtiene fácilmente resolviendo el sistema triangular de ecuaciones lineales: Let us now consider the problem of continuous, unrestricted minimization (PA1) for the same subproblem (with matrix R. Í -XI. Í -I and received signal zauxj). We will call the solution for this scfc¿ subproblem. As mentioned in describing (PA1), scfc is easily obtained by solving the triangular system of linear equations:
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000035_0001
(ec.21 ) (ec.21)
Se denomina a sckt como primera señal auxiliar asociada a la señal parcial ( s¿, s¿+1, - - , sM_lt sM). El coste de cálculo de la primera señal auxiliar sc/c¿ para una señal parcial { sit si+1, --- , sM_lt sM) es normalmente bastante menor que el coste de cálculo de la segunda señal auxiliar para la misma señal parcial. Sck t is referred to as the first auxiliary signal associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , - -, s M _ lt s M ). The calculation cost of the first auxiliary signal sc / c¿ for a partial signal {s it s i + 1 , ---, s M _ lt s M ) is normally considerably less than the calculation cost of the second auxiliary signal for the same partial signal.
Una vez calculado sck se puede comprobar fácil y eficientemente si scki está en la caja definida por la constelación. Recordemos que una señal s está en la caja si todas sus componentes s(i) están contenidas en el intervalo [mD, MD] donde mD y MD son respectivamente los valores mínimo y máximo de la constelación D. Once sck is calculated, it can be checked easily and efficiently if scki is in the box defined by the constellation. Recall that a signal s is in the box if all its components s (i) are contained in the interval [mD, MD] where mD and MD are respectively the minimum and maximum values of the constellation D.
Si scki está en la caja, entonces coincidiría con scr¿, por lo que ya no sería necesario calcular scr¿. Además, en ese caso, el valor de la cota c sería 0, con lo que no tendría ningún efecto. Por lo tanto, sólo tiene sentido utilizar minimización en caja si sckt está "fuera de la caja". If scki is in the box, then it would coincide with scr¿, so it would no longer be necessary to calculate scr¿. Also, in that case, the value of dimension c would be 0, with which it would have no effect. Therefore, it only makes sense to use box minimization if sck t is "out of the box".
Por lo tanto, la primera propuesta comprende los siguientes pasos para el test de factibilidad, que se describen con ayuda de la figura 9 (d38) 1 -Como en los test de las figura 5 (d18) y 7 (d28), se empieza comprobando si cuando la distancia parcial correspondiente a la señal parcial ( s¿, s¿+1, "- , sM_1, sM) es menor que menor _dist_obtenida. (d381 ). Therefore, the first proposal includes the following steps for the feasibility test, which are described with the help of Figure 9 (d38) 1 -As in the tests of Figure 5 (d18) and 7 (d28), we start checking if when the partial distance corresponding to the partial signal (s¿, s¿ +1 , "-, s M _ 1 , s M ) is less than less _dist_obtained. (d381).
2- Si no lo es, la señal es no factible y el test acaba (d382). 2- If it is not, the signal is not feasible and the test ends (d382).
3- Si la distancia parcial correspondiente a la señal parcial ( s¿, s¿+1, "- , sM_1, sM) es menor que menor _dist_obtenida, se procede a calcular la nueva señal corregida zauxt (d383) y se calcula la primera señal auxiliar sckt (d384) resolviendo el sistema de ecuaciones triangulares (ec. 21 ). 3- If the partial distance corresponding to the partial signal (s¿, s¿ +1 , "-, s M _ 1 , s M ) is less than less _dist_obtained, the new corrected signal zaux t (d383) is calculated. and the first auxiliary signal sck t (d384) is calculated by solving the system of triangular equations (ec. 21).
4- Si la primera señal auxiliar sckt está en la caja (d385), se guarda en memoria la primera señal auxiliar de sckt para su posible uso como señal inicial χθ para problemas de minimización en la capa i - 1, la señal parcial es factible y el test termina (d386). 4- If the first auxiliary signal sck t is in the box (d385), the first auxiliary signal of sck t is stored in memory for possible use as an initial signal χθ for minimization problems in layer i - 1, the partial signal It is feasible and the test ends (d386).
5- Si la primera señal auxiliar sckt no está en la caja, se obtiene la segunda señal auxiliar scr¿ resolviendo el problema de minimización continua (ec.19), para lo que se utiliza como señal inicial la obtenida con las i - 1 primeras componentes de la segunda señal auxiliar asociada a la señal predecesora scri+1 (si scri+1 fue calculada) o con las i - 1 primeras componentes de la primera señal auxiliar asociada a la señal predecesora scki+1 (si scri+1 no fue calculado). Una vez obtenida la segunda señal auxiliar scr¿, se utiliza scr¿ para calcular la cota c, mediante la ec. (20). (d387) 5- If the first auxiliary signal sck t is not in the box, the second auxiliary signal scr¿ is obtained by solving the problem of continuous minimization (ec.19), for which the one obtained with the i-1 is used as the initial signal first components of the second auxiliary signal associated with the predecessor signal scr i + 1 (if scr i + 1 was calculated) or with the first i - 1 components of the first auxiliary signal associated with the predecessor signal sck i + 1 (if scr i + 1 was not calculated). Once the second auxiliary signal scr¿ is obtained, scr¿ is used to calculate the c dimension, using ec. (twenty). (d387)
6- A continuación, se comprueba si la distancia par cial s¿, si+1, ··· , sM_1, sM) más la cota c es menor que menor _dist_obtenida (d388). 6- Next, it is checked whether the partial distance s¿, s i + 1 , ···, s M _ 1 , s M ) plus the dimension c is less than less _dist_obtained (d388).
7- Si no se cumple que distancia parcial( si, si+1, --- , sM_1, sM) + c < menor _dist_obtenida entonces esta señal parcial no es factible y el test acaba. (d389) 7- If it is not fulfilled that partial distance (yes, s i + 1 , ---, s M _ 1 , s M ) + c < minor _dist_obtenida then this partial signal is not feasible and the test ends. (d389)
8-Si se cumple que distancia parcial( si, si+1, --- , sM_1, sM) + c < mejor _dist_obtenida, entonces la señal parcial actual es factible, se guarda 5 la señal auxiliar scr¿ para su posible uso como señal inicial xO para problemas de minimización en la capa i - 1 y el test acaba.(d390) 8-If it is fulfilled that partial distance (yes, s i + 1 , ---, s M _ 1 , s M ) + c <better _dist_obteined, then the current partial signal is feasible, the auxiliary signal scr¿ is saved 5 for possible use as an initial signal xO for minimization problems in layer i - 1 and the test ends. (d390)
Esta propuesta tiene como efecto una reducción del número de minimizaciones en caja. This proposal has the effect of reducing the number of cash minimizations.
Un efecto adicional de esta proposición es el siguiente: Supongamos que el i o método está considerando la señal parcial ( s^ S Si+!, - , An additional effect of this proposition is as follows: Suppose that the method is considering the partial signal (s ^ S Si + !, -,
Entonces, se tiene la seguridad de que a la señal parcial predecesora (s¿,s¿+1,--, SAÍ-I, SAÍ) se le na aplicado el test de factibilidad, y por lo tanto se habrá calculado sckt (resolviendo (ec.21 )) y posiblemente también scr¿ (si scki está fuera de la caja). Then, it is ensured that the partial signal predecessor (s¿, s¿ +1, - Í -I SA, SA i) is applied na feasibility test, and therefore be calculated SCK t (solving (ec.21)) and possibly also scr¿ (if scki is out of the box).
15 Es importante resaltar que, al procesar una señal parcial, necesariamente se habrá comprobado previamente la factibilidad de la señal parcial predecesora, y en tal caso se habrá calculado al menos una de las señales auxiliares sckt o scr¿ correspondientes a la señal parcial predecesora. Este hecho es necesario para poder aplicar la segunda propuesta de la invención15 It is important to note that, when processing a partial signal, the feasibility of the predecessor partial signal will necessarily have been previously checked, and in that case at least one of the auxiliary signals sck t or scr¿ corresponding to the predecessor partial signal will have been calculated . This fact is necessary to be able to apply the second proposal of the invention
20 que a continuación se describe. 20 described below.
La segunda propuesta de la invención consiste en realizar la selección de la señal inicial para la minimización en caja. The second proposal of the invention consists in making the selection of the initial signal for the minimization in box.
Supongamos que se está examinando una señal parcial (s¿,s¿+1,--, sM_1, sM y que es necesario aplicar la minimización en caja. Esta 25 segunda propuesta tiene como objetivo minimizar el coste temporal de cada una de las minimizaciones en caja, y se logra mediante una cuidadosa elección de la señal inicial que se utiliza para la minimización en caja. Assume that a partial signal is being examined (s¿, s¿ +1 , -, s M _ 1 , s M and that it is necessary to apply box minimization. This second proposal aims to minimize the time cost of each one of the minimizations in box, and it is obtained by means of a careful election of the initial signal that is used for the minimization in box.
La restricción de que las componentes de la segunda señal auxiliar scr¿ estén contenidas entre mD y MD garantiza que scr¿ esté contenida en una "caja", lo que da nombre al problema. Las "caras" de la caja son los subconjuntos de la caja que limitan con el exterior: es decir, son los vectores o señales de la caja que, para al menos una componente, cumplen que su valor es MD o mD . El hecho de que la solución del problema no restringido sckt esté fuera de la caja garantiza que la solución del problema restringido, scr¿, estará en una cara de la caja; es decir; al menos una componente j cumple scr¿(/) = MD o scri j = mD - The restriction that the components of the second auxiliary signal scr¿ are contained between mD and MD ensures that scr¿ is contained in a "box", which gives name to the problem. The "faces" of the box are the subsets of the box that limit with the outside: that is to say, they are the vectors or signals of the box that, for at least one component, fulfill that their value is MD or mD. The fact that the solution of the unrestricted problem sck t is out of the box guarantees that the solution of the restricted problem, scr, will be on one side of the box; that is to say; at least one component j meets scr¿ (/) = MD or scr ij = m D -
En general, los métodos de minimizacion en caja son métodos iterativos que parten de una señal inicial (usualmente aleatoria) situada en la caja, que denominaremos χθ. Estos métodos van realizando iteraciones que van acercando la señal inicial xO a la solución final, scr¿. In general, box minimization methods are iterative methods that start from an initial signal (usually random) located in the box, which we will call χθ. These methods carry out iterations that bring the initial signal xO closer to the final solution, scr¿.
Denominaremos a la cara de la caja donde está la solución scr¿ como cara óptima. Si la señal inicial χθ no está en la cara óptima, los procesos de minimizacion continua "mueven" la señal χθ de cara en cara hacia la cara óptima, y por lo tanto hacia la solución scr¿ ; si hay mucha distancia entre la cara óptima y la cara en la que está la señal inicial χθ, entonces el proceso de minimización se puede hacer demasiado largo y costoso. Por lo tanto, es muy importante seleccionar la señal inicial χθ de forma que esté en la cara óptima, o "cerca" de ella. We will name the face of the box where the scr¿ solution is the optimal face. If the initial signal χθ is not on the optimal face, the continuous minimization processes "move" the signal χθ from face to face towards the optimum face, and therefore towards the scr¿ solution; If there is a lot of distance between the optimal face and the face on which the initial signal χθ is, then the minimization process can be made too long and expensive. Therefore, it is very important to select the initial signal χθ so that it is on the optimum face, or "near" it.
Se ha comprobado experimentalmente que los problemas de minimización en caja que surgen al examinar señales parciales de la capa i están fuertemente relacionados con los problemas que surgieron en la capa previa (i + 1). En particular, supongamos se está examinando la factibilidad de la señal parcial (s¿, s¿+1, - - , sM--1, sM) , y que, tras evaluar su distancia parcial, se comprueba que es menor que la variable menor _dist_obtenida. Según la primera propuesta, ahora se calcularía sckt (resolviendo el sistema de ecuaciones triangular ec.21 )) y se comprobaría si sckt está en la caja; supongamos entonces que sckt está fuera de la caja y, por lo tanto, el siguiente paso es resolver el problema de minimización en caja (ec.19), obteniendo scr¿. It has been proven experimentally that the box minimization problems that arise when examining partial signals of layer i are strongly related to the problems that arose in the previous layer (i + 1). In particular, suppose the feasibility of the partial signal (s¿, s¿ +1 , - -, s M - 1 , s M ) is being examined, and that, after evaluating its partial distance, it is found to be less than the minor variable _dist_obtenida. According to the first proposal, sck t would now be calculated (solving the system of triangular equations ec.21) and it would be checked if sck t is in the box; suppose then that sck t is out of the box and, therefore, the next step is to solve the box minimization problem (ec.19), getting scr.
Previamente, en la capa anterior i + 1, se habrá examinado la señal parcial predecesora de la actual: (sí+lJ— , sM--1, sM); al examinar esta señal parcial en la capa i + 1, se habrá calculado con seguridad la señal auxiliar scki+1, y posiblemente también la señal auxiliar scri+1. Previously, in the previous layer i + 1, the predecessor partial signal of the current one will have been examined: (s í + lJ -, s M - 1 , s M ); when examining this partial signal in the i + 1 layer, the auxiliary signal sck i + 1 will have been calculated with certainty, and possibly also the auxiliary signal scr i + 1 .
Se ha comprobado experimentalmente que es muy probable que la solución del nuevo problema de minimización en la capa i, para obtener scr¿, esté en la misma cara de la caja que las primeras i - 1 componentes de la segunda señal auxiliar scr^, que fue obtenida al resolver el problema de minimización de la capa i + 1. Por lo tanto, se propone: It has been proven experimentally that it is very likely that the solution of the new minimization problem in layer i, to obtain scr¿, is on the same side of the box as the first i-1 components of the second auxiliary signal scr ^, which It was obtained by solving the problem of minimization of the i + 1 layer. Therefore, it is proposed:
Supongamos que scri+1 es la solución del problema de minimización en caja al examinar la señal parcial (¾, ·· , %.!,¾) en la capa (i+1 )-ésima. Entonces, si en la siguiente capa (i) al examinar la señal parcial (s¿, s¿+1, -- , sM_1, sM) resulta necesario resolver un nuevo problema de minimización en caja, se usará como señal inicial χθ para este nuevo problema de minimización las i - 1 primeras componentes de scri+1: Assume that scr i + 1 is the solution to the box minimization problem by examining the partial signal (¾, · ·,%. ! , ¾) in the (i + 1) -th layer. Then, if in the next layer (i) when examining the partial signal (s¿, s¿ +1 , -, s M _ 1 , s M ) it is necessary to solve a new box minimization problem, it will be used as a signal initial χθ for this new minimization problem the first i - 1 components of scr i + 1 :
Figure imgf000039_0001
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Es posible que para una cierta señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM--1, sM) en la capa i se necesite resolver un problema de minimización en caja, pero que para la señal parcial predecesora (βί+1, ··· , sM_lt sM) no fuera necesario aplicar minimización en caja, y por lo tanto no se haya calculado scri+1. En tal caso, se usaría como señal inicial las i - 1 primeras componentes de scki+1, que se calculó previamente al comprobar la factibilidad de la señal predecesora si+1>— , sM_i, sM). Debido a la primera propuesta, se sabe con certeza que scki+1 fue calculado. It is possible that for a certain partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M - 1 , s M ) in the layer i a box minimization problem needs to be solved, but that for the partial signal predecessor (β ί + 1 , ···, s M _ lt s M ) it was not necessary to apply cash minimization, and therefore scr i + 1 has not been calculated. In that case, the first i-1 components of sck i + 1 would be used as the initial signal, which was previously calculated when checking the feasibility of the predecessor signal s i + 1> -, s M _i, s M ). Due to the first proposal, it is known with certainty that sck i + 1 was calculated.
En principio, esta técnica no se podría aplicar al comprobar la factibilidad de las señales parciales en la capa (i = M), ya que estas no tienen señal predecesora. Sin embargo, recordemos también que, debido a la primera propuesta ya existente, en la etapa de preproceso de la figura 6 (d21 ), antes de empezar la búsqueda, se calculan las señales sck (análogo a la primera señal auxiliar sc/c¿) y, si éste está fuera de la caja, se calcula ser (análogo a la segunda señal auxiliar scr¿). En la primera propuesta ya existente, sck y ser se calculan para obtener una mejor aproximación al radio inicial. Sin embargo, la señal ser (y, si no ha sido calculada, la señal sck) se pueden usar también para obtener una señal inicial para las posibles minimizaciones en caja en la capa i = M, es decir, para las posibles minimizaciones que puedan ser necesarias en la ca a inicial capa M) se tomará como señal inicial xO = culado, y en caso contrario se In principle, this technique could not be applied when checking the feasibility of partial signals in the layer (i = M), since these have no predecessor signal. However, remember also that, due to the first existing proposal, in the preprocessing stage of Figure 6 (d21), before starting the search, the sck signals (analogous to the first auxiliary signal sc / c¿ are calculated) ) and, if this is out of the box, it is calculated to be (analogous to the second auxiliary signal scr¿). In the first existing proposal, sck and ser are calculated to obtain a better approximation to the initial radius. However, the signal to be (and, if it has not been calculated, the signal sck) can also be used to obtain an initial signal for the possible box minimizations in the layer i = M, that is, for the possible minimizations that may if necessary in the initial layer M) it will be taken as the initial signal xO = culated, and otherwise
tomará comwill take com
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La etapa de preproceso de la figura 8 (d31 ) es muy similar a la de la figura 6 (d21 ); con la diferencia de que las señales sck o ser, calculadas en (d215), (d216) son guardados en (d315) y (d316) para su posterior uso como señal inicial para los problemas de minimización que puedan surgir en la capa M. The preprocessing step of Figure 8 (d31) is very similar to that of Figure 6 (d21); with the difference that the sck or ser signals, calculated in (d215), (d216) are stored in (d315) and (d316) for later use as an initial signal for minimization problems that may arise in layer M.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . MÉTODO DE DECODIFICACIÓN ESFÉRICA DE SEÑALES DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE MÚLTIPLES ENTRADAS Y MÚLTIPLES SALIDAS (MIMO) DE MÁXIMA VEROSIMILITUD, donde se tiene un transmisor con una pluralidad de M antenas emisoras para envío de señales por un canal MIMO a una pluralidad de N antenas de un receptor que utiliza decodificación esférica que se acelera mediante la aplicación de un método de cotas por minimización continua; y donde los datos de entrada del receptor son: one . METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITUDE, where there is a transmitter with a plurality of M transmitting antennas for sending signals through a MIMO channel to a plurality of NIMO channels to a plurality of NIMO channels a receiver that uses spherical decoding that is accelerated by applying a method of dimensions by continuous minimization; and where the receiver's input data is:
- una matriz de canal H £ ENXM, con N filas y M columnas, donde N≥ M. - a matrix of H £ E NXM channel, with N rows and M columns, where N≥ M.
- la constelación: D = {dlt dL] conjunto de L símbolos, todos ellos en E. - the constellation: D = {d lt d L ] set of L symbols, all of them in E.
- la señal recibida y e lN; - the received signal and the N ;
Calculándose, a partir de dichos datos, la señal de máxima verosimilitud correspondiente a la señal decodificada, que es seleccionada de entre todas las señales de M componentes que cumplen que cada uno de los M componentes de la señal pertenece a la constelación D entendiéndose por la señal de máxima verosimilitud aquella de estas señales que, tras ser filtrada por la matriz de canal H, tiene distancia mínima a la señal recibida y; comprendiendo el método: Calculating, from said data, the maximum likelihood signal corresponding to the decoded signal, which is selected from among all the M component signals that meet that each of the M components of the signal belongs to the constellation D understood by the maximum likelihood signal that of these signals that, after being filtered by the H-channel matrix, has a minimum distance to the received signal and; Understanding the method:
- una etapa de preproceso (d21 ) de obtención de una nueva matriz de canal R G EMxM y de una nueva señal recibida z e EM, mediante transformación ortogonal de la matriz de canal H y la señal recibida y; donde la nueva matriz de canal R es triangular superior; comprendiendo además la etapa de preproceso: - a preprocessing step (d21) for obtaining a new RGE MxM channel matrix and a new received signal ze E M , by orthogonal transformation of the H channel matrix and the received signal and; where the new R channel matrix is triangular superior; also comprising the preprocessing stage:
• Obtener una primera señal auxiliar sck, resolviendo un sistema de ecuaciones triangulares convencional (PA1 ) y • verificar si dicha primera señal auxiliar sck tiene todas sus componentes dentro de una caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación D, que • Obtain a first auxiliary signal sck, solving a system of conventional triangular equations (PA1) and • verify whether said first auxiliary signal sck has all its components within a box defined by the maximum and minimum values of constellation D, which
- en caso de cumplirse dicha verificación comprende obtener un radio inicial como la distancia entre la señal sck tras ser cuantizada y filtrada por la matriz R, y la señal recibida z; - if said verification is carried out, it comprises obtaining an initial radius such as the distance between the sck signal after being quantized and filtered by the matrix R, and the received signal z;
- y en caso de no cumplirse dicha verificación, comprende seleccionar una señal inicial xO y utilizarla para calcular una segunda señal auxiliar ser mediante resolución de un problema de minimización con restricciones convencional (PA2), y además obtener un radio inicial como la distancia entre la señal ser tras ser cuantizada y filtrada por la matriz R, y la señal recibida z. etapa de búsqueda (d12) que comprende:  - and if said verification is not fulfilled, it comprises selecting an initial signal xO and using it to calculate a second auxiliary signal, by solving a minimization problem with conventional restrictions (PA2), and also obtaining an initial radius such as the distance between the signal being after being quantized and filtered by the matrix R, and the signal received z. search stage (d12) comprising:
• establecer el cuadrado de un radio inicial como la menor distancia total obtenida hasta el momento, y • set the square of an initial radius as the smallest total distance obtained so far, and
• enumerar unas señales parciales (¾%!, ·■■ , %_!, %) y unas señales completas (s1, s2, ··· , sM_lt sM), sobre las que • list partial signals (¾% !, · ■■ ,% _ ! ,%) And complete signals (s 1 , s 2 , ···, s M _ lt s M ), on which
• se aplica un test de factibilidad (d28), para decidir si cada una de las señales parciales enumeradas es factible o no, y cuando una cierta señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM es factible, se siguen enumerando las siguientes señales, seleccionadas entre señales parciales y señales completas, denominadas sucesoras, de dicha señal parcial, y cuando una cierta señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM no es factible se descarta y no se enumera ninguna señal parcial ni señal completa, sucesora de dicha señal parcial; • cada vez que en la enumeración se obtiene una señal completa de forma que, tras ser filtrada por la matriz de canal R, su distancia a la señal recibida z es menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, dicha señal completa se guarda como candidata a solución de máxima verosimilitud, y la menor distancia total obtenida hasta el momento pasa a ser dicha distancia a la señal recibida z; y • a feasibility test (d28) is applied, to decide whether each of the partial signals listed is feasible or not, and when a certain partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M is feasible, the following signals, selected between partial signals and complete signals, called successors, of said partial signal are still listed, and when a certain partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt sM is not feasible is discarded and no partial signal or complete signal is listed, successor of said partial signal; • every time in the enumeration a complete signal is obtained so that, after being filtered by the R channel matrix, its distance to the received signal z is less than the smallest total distance obtained so far, said complete signal is saved as a candidate for maximum likelihood solution, and the lowest total distance obtained so far becomes said distance to the received signal z; Y
• Cuando acaba la enumeración, la señal candidata resultante es la señal de máxima verosimilitud correspondiente a la señal decodificada, y • When the enumeration ends, the resulting candidate signal is the maximum likelihood signal corresponding to the decoded signal, and
Comprendiendo dicho test de factibilidad (d28), donde se decide si una señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_1, sM) es factible o no, comprobar en primer lugar si su distancia parcial es menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento; y Understanding this feasibility test (d28), where it is decided whether a partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ 1 , s M ) is feasible or not, first check whether its partial distance it is less than the smallest total distance obtained so far; Y
• en caso de no realizarse dicha comprobación, dicha señal parcial se establece como no factible; y  • in the event that such verification is not carried out, said partial signal is established as not feasible; Y
• en caso de realizarse dicha comprobación, comprende seleccionar una señal inicial xO y utilizarla como señal inicial para aplicar un método de minimización con restricciones convencional, mediante el que se obtiene la segunda señal auxiliar scr¿ asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, --- , sM_lt sM) y usando dicha segunda señal auxiliar scr¿ se calcula una cota de minimización continua c convencional; sumándose la cota c a la distancia parcial de la señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM) y a continuación se verifica si dicha suma es mayor que la menor distancia total obtenida hasta el momento (ec. 15), en cuyo caso la señal parcial se declara no factible; y si la suma es menor que la menor distancia obtenida hasta el momento, la señal parcial se declara factible; caracterizado por que: • in the case of such a check, it comprises selecting an initial signal xO and using it as an initial signal to apply a conventional minimization method with restrictions, whereby the second auxiliary signal scr¿ associated with the partial signal (s¿, s is obtained ¿ +1 , ---, s M _ lt s M ) and using said second auxiliary signal scr¿ a continuous minimization dimension c is calculated; adding the dimension ca the partial distance of the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ) and then it is verified if said sum is greater than the smallest total distance obtained so far ( ec. 15), in which case the partial signal is declared not feasible; and if the sum is less than the smallest distance obtained so far, the partial signal is declared feasible; characterized by:
- tras aplicar el test de factibilidad y verificar que una señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM) es factible, al ser su distancia parcial menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, comprende: - after applying the feasibility test and verifying that a partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M ) is feasible, since its partial distance is less than the lowest total distance obtained so far, it comprises:
- calcular la primera señal auxiliar sc/c¿= (s1, s2, --- , Sj^) asociada a la señal parcial (s¿, si+1,· , sM_lt sM), - calculate the first auxiliary signal sc / c¿ = (s 1 , s 2 , ---, S j ^) associated with the partial signal (s¿, s i + 1 , · , s M _ lt s M ),
- verificar si la primera señal auxiliar sc/c¿ asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM-i, sM) tiene todas sus componentes dentro de la caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación, - check if the first auxiliary signal sc / c¿ associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M -i, s M ) has all its components within the box defined by the maximum values and minimum constellation,
- cuando se comprueba dicha verificación la señal parcial {s_i, s _{i + 1), ··· , s~_(M - 1), s _M ) se declara factible; - when said verification is checked, the partial signal {s_i, s i + 1), ···, s ~ _ (M - 1), s _M) is declared feasible;
- cuando no se comprueba dicha verificación, comprende calcular la segunda señal auxiliar scr¿ asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM , y a continuación calcular la cota de minimización continua r y decidir, mediante el test de factibilidad, si la señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM) es factible o no. - when said verification is not verified, it comprises calculating the second auxiliary signal scr ¿associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt sM, and then calculating the continuous minimization level r and deciding , via the feasibility test, if the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ) is feasible or not.
2. MÉTODO DE DECODIFICACIÓN ESFÉRICA DE SEÑALES DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE MÚLTIPLES ENTRADAS Y MÚLTIPLES SALIDAS (MIMO) DE MÁXIMA VEROSIMILITUD, según reivindicación 1 , se caracteriza por que: 2. METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITY, according to claim 1, is characterized in that:
- tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM) para una componente i-ésima, con i < M, que verifique que su distancia parcial sea menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, y para la que la primera señal auxiliar sc/c¿ asociada a dicha señal parcial tiene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación, por lo que se ha de calcular la segunda señal auxiliar scr¿ asociada a la señal parcial (s¿, s¿+1, ··· , sM_lt sM), y se ha de calcular la cota de minimización continua c, además comprende: - after checking the feasibility of a partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ) for an i-th component, with i <M, verifying that its partial distance is less than the shortest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sc / c ¿associated with said partial signal has some of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of the constellation, so the second auxiliary signal scr¿ associated with the partial signal (s¿, s¿ +1 , ···, s M _ lt s M ) must be calculated, and the continuous minimization dimension c must be calculated, It also includes:
- obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las i - 1 primeras componentes de la segunda señal auxiliar scri+1\ (s1; s2,■■·, s¿-i) cuando al comprobar la factibilidad de una señal parcial predecesora si+1, ··· , sM_lt sM de una señal parcial (s¿, ··· , sM--1, sM) se calculó la segunda señal auxiliar scri+1= (s1; s2,---, ^/asociada a la señal parcial si+l,--; sM—1, sM, y - obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first i - 1 components of the second auxiliary signal scr i + 1 \ (s 1; s 2 , ■■ ·, s¿-i) when at check the feasibility of a predecessor partial signal s i + 1 , ···, s M _ lt s M of a partial signal (s¿, ···, s M - 1 , s M ) the second auxiliary signal was calculated scr i + 1 = (s 1; s2, ---, ^ / associated with the partial signal if + l, -; sM — 1, sM, and
- obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las i-1 primeras componentes de la primera señal auxiliar scki+1\ (s1, s2, ··· , s¿-i). cuando al comprobar la factibilidad de la señal parcial predecesora si+1,--- , sM_lt sM no se calculó la segunda señal auxiliar scri+1, y por tanto se calculó la primera señal auxiliar scki+1= (S-L, s2, ·· , si) asociada a la señal parcial si+1,-- , sM_1, sM). - obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first i-1 components of the first auxiliary signal sck i + 1 \ (s 1 , s 2 , ···, s¿-i). when, when checking the feasibility of the predecessor partial signal s i + 1 , ---, s M _ lt s M the second auxiliary signal scr i + 1 was not calculated, and therefore the first auxiliary signal sck i + 1 was calculated = (SL, s 2 , · ·, yes) associated with the partial signal s i + 1 , -, s M _ 1 , s M ).
3. MÉTODO DE DECODIFICACIÓN ESFÉRICA DE SEÑALES DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE MÚLTIPLES ENTRADAS Y MÚLTIPLES SALIDAS (MIMO) DE MÁXIMA VEROSIMILITUD, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que: 3. METHOD OF SPHERICAL DECODIFICATION OF SIGNS OF COMMUNICATION SYSTEMS OF MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO) OF MAXIMUM VEROSIMILITY, according to claims 1 and 2, characterized in that:
- la etapa de preproceso comprende almacenar la primera señal auxiliar sck, y almacenar la segunda señal auxiliar ser cuando haya sido calculada, - the preprocessing step comprises storing the first auxiliary signal sck, and storing the second auxiliary signal being when it has been calculated,
- emplear la primera señal auxiliar sck y la segunda señal auxiliar ser en las posibles minimizaciones que se apliquen para comprobar la factibilidad de señales parciales de la forma (sM) con i = M . - use the first auxiliary signal sck and the second auxiliary signal be in the possible minimizations that are applied to check the feasibility of partial signals of the form (s M ) with i = M.
- tras comprobar la factibilidad de una señal parcial (sM) con i = M , que verifique que su distancia parcial sea menor que la menor distancia total obtenida hasta el momento, y para la que la primera señal auxiliar sckM asociada a dicha señal parcial tiene alguna de sus componentes fuera de la caja definida por los valores máximo y mínimo de la constelación, por lo que se ha de calcular la segunda señal auxiliar scrM asociada a la señal parcial (sM) y la cota de minimización continua c,: ; además comprende: - after checking the feasibility of a partial signal (s M ) with i = M, which verifies that its partial distance is less than the lowest total distance obtained so far, and for which the first auxiliary signal sck M associated with said signal partial has some of its components outside the box defined by the maximum and minimum values of the constellation, so the second auxiliary signal scr M associated with the partial signal (s M ) and the continuous minimization dimension c have to be calculated ,: ; It also includes:
- obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las M - 1 primeras componentes de ser, cuando en la etapa de preproceso se calculó la señal auxiliar ser, y - obtener la señal inicial xO para el método de minimización continua con restricciones, como las M - 1 primeras componentes de sck, cuando en la etapa de preproceso no se calculó la segunda señal auxiliar ser y únicamente se calculó la primera señal auxiliar sck. - obtain the initial signal xO for the continuous minimization method with restrictions, such as the first M - 1 components of being, when the auxiliary signal was calculated in the preprocessing stage, and - obtain the initial signal xO for the minimization method it continues with restrictions, such as the first M - 1 components of sck, when the second auxiliary signal was not calculated in the preprocessing stage and only the first auxiliary sck signal was calculated.
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