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KR20120116165A - Signal detection device and method for multiple input multiple output system using channel coding - Google Patents

Signal detection device and method for multiple input multiple output system using channel coding Download PDF

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KR20120116165A
KR20120116165A KR1020110033751A KR20110033751A KR20120116165A KR 20120116165 A KR20120116165 A KR 20120116165A KR 1020110033751 A KR1020110033751 A KR 1020110033751A KR 20110033751 A KR20110033751 A KR 20110033751A KR 20120116165 A KR20120116165 A KR 20120116165A
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Abstract

본 발명은 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 장치 및 그 방법으로서, 보다 상세하게는 다중입력 다중출력 시스템에서 다수의 송신 안테나를 통해 송신된 신호들을 다수의 수신 안테나를 통해 수신받고 검파하는 장치 및 방법에 관련된다The present invention provides a signal detection apparatus and method for a multi-input multi-output system using channel coding, and more particularly, in a multi-input multi-output system, signals received through a plurality of transmit antennas are received through a plurality of receive antennas. Relates to an apparatus and a method for detecting

Description

채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 장치 및 그 방법{SIGNAL DETECTION DEVICE AND METHOD FOR MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM USING CHANNEL CODING}SIGNAL DETECTION DEVICE AND METHOD FOR MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT SYSTEM USING CHANNEL CODING}

아래 실시예들은 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 장치 및 그 방법으로서, 보다 상세하게는 다중입력 다중출력 시스템에서 다수의 송신 안테나를 통해 송신된 신호들을 다수의 수신 안테나를 통해 수신받고 검파하는 장치 및 방법에 관련된다.The following embodiments are signal detection apparatus and method for a multi-input multiple output system using channel coding, and more particularly, in a multi-input multiple output system, signals transmitted through multiple transmit antennas are received through multiple receive antennas. It relates to a device and a method for receiving and detecting.

무선 통신에서 다중입력 다중출력 (multiple input multiple output) 시스템은 단일입력 단일출력 (single input single output) 시스템보다 주파수 효율이 높을 뿐 아니라, 대역폭이나 전송 전력을 늘리지 않고도 채널 용량을 (channel capacity) 높일 수 있다. 따라서, 다중 입력 다중 출력 시스템은 차세대 이동통신에서 중요한 기술들 가운데 하나로 꼽히고 있다. In wireless communications, multiple input multiple output systems are not only more efficient in frequency than single input single output systems but also increase channel capacity without increasing bandwidth or transmit power. have. Therefore, multiple input multiple output systems are considered as one of the important technologies in next generation mobile communication.

예컨대, 다중입력 다중출력 시스템은, 설계 및 이용이 비교적 간단한 V-BLAST (vertical-Bell Laboratories layered space-time) 시스템이 있다.For example, a multiple input multiple output system is a V-BLAST (vertical-Bell Laboratories layered space-time) system that is relatively simple to design and use.

V-BLAST 시스템은 전송 대상의 데이터를 하나 이상의 데이터로 분리하고, 분리된 수만큼의 송신 안테나를 통해 각각의 분리된 데이터를 송신한다. 이처럼, 송신 안테나를 여러 개로 사용하는 경우, 송신된 신호들 간의 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 다중입력 다중출력 시스템에서는, 이러한 간섭을 완화시키기 위한 검파 장치를 설계하는 것이 중요할 수 있다.The V-BLAST system separates data to be transmitted into one or more pieces of data, and transmits each piece of separated data through the separated number of transmit antennas. As such, when using multiple transmit antennas, interference between transmitted signals may occur. Therefore, in a multiple input multiple output system, it may be important to design a detection device to mitigate such interference.

종래의 검파 장치에는 ML (maximum likelihood) 기준을 따라 신호를 검파하는 방법이 있다. 이 경우, 안테나가 많거나 신호 별자리(signal constellation)가 큰 시스템에서는 계산량이 많아질 수 있다.Conventional detection apparatuses have a method of detecting signals according to a maximum likelihood (ML) criterion. In this case, in a system with many antennas or a large signal constellation, the calculation amount may be large.

이를 해결하기 위해, 종래에서는 송신을 위한 심볼 벡터의 모든 가능한 조합을 고려하지 않고, 기존의 SD나 QRD-M와 같은 경판정 복조 방법을 확장하여 송신된 가능성이 높은 심볼 벡터만을 후보 리스트로 (candidate list) 정하여 부호 비트의 LLR 값을 어림하여 얻는 준최적 검파기에 관한 연구들이 있다.In order to solve this problem, conventionally, instead of considering all possible combinations of symbol vectors for transmission, the conventional hard decision demodulation method such as SD and QRD-M is extended, and only candidate symbols with high probability are transmitted as candidate lists (candidate). There are studies on sub-optimal detectors obtained by approximating LLR values of sign bits.

이러한 연구들 중 하나는 QRD-M 검파 알고리즘이 있다. One such study is the QRD-M detection algorithm.

이 알고리즘은 채널 행렬을 QR 분해한 뒤, 나무 얼개 구조(tree structure)를 사용하여, 뿌리부터 한 층씩 내려오면서 층마다 마디(node metric) 길이가 작은 마디 개를 남기고, 첫째 층까지 내려오면 첫째 층에 있는 마디 길이가 작은 마디 개를 가지고 부호 비트의 LLR 값을 계산하는 방식이다. This algorithm QR-decomposes a channel matrix and uses a tree structure to descend from the root one by one, leaving nodes with a short node metric length for each layer, and down to the first layer. This is a method of calculating the LLR value of a sign bit using a node with a short node at.

QRD-M 검파 알고리즘은 하드웨어로 구현하기가 쉽고 계산량이 적다는 장점이 있지만, ML 성능에 가까운 성능을 얻기 위해서는 많은 계산량이 필요할 수 있다.The QRD-M detection algorithm is advantageous in that it is easy to implement in hardware and has a small amount of computation, but a large amount of computation may be required to achieve near ML performance.

본 발명의 실시예에 의하면, QRD-M 검파 알고리즘의 복잡도를 줄이기 위하여 개선되고, 부분 DFE(partial Decision Feedback Equalizer)를 이용하는 MQRD-M-DFE 검파 방식을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an MQRD-M-DFE detection method that is improved to reduce the complexity of the QRD-M detection algorithm and uses a partial decision decision equalizer (DFE).

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 채널 부호화를 사용하는 다중입력 다중출력 시스템에서 수신 신호를 효과적으로 검파할 수 있는 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법을 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided a signal detection method for a multi-input multiple output system using channel coding that can effectively detect a received signal in a multi-input multiple output system using channel coding.

본 발명의 일 실시예에 따른 신호 검파 방법은 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템에서, 복수의 송신 안테나를 통해 전송된 신호를 복수의 수신 안테나를 통해 수신한 후, 상기 수신된 신호를 검파하는 방법이며, 상기 수신된 신호의 채널 행렬 H를 QR 분해하는 단계와, 상기 QR 분해를 이용한 나무 얼개 구조를 기초로, 상기 수신된 신호의 각 부호 비트에 대한 LLR 값을 계산하는 단계와, 상기 계산된 LLR 값을 상기 채널 부호화를 위한 채널 복호기의 입력으로 결정하는 단계를 포함한다.Signal detection method according to an embodiment of the present invention in the multi-input multiple output system using a channel encoding, after receiving a signal transmitted through a plurality of transmit antennas through a plurality of receive antennas, and then detecting the received signal A method comprising: QR-decomposing a channel matrix H of the received signal, calculating an LLR value for each code bit of the received signal based on a tree structure using the QR decomposition, and calculating Determining the LLR value as an input of a channel decoder for channel encoding.

특히, 상기 각 부호 비트에 대한 LLR을 계산하는 단계는 상기 나무 얼개 구조에서 가장 좋은 가지를 먼저 이어서 살펴보고, 상기 나무 얼개 구조에서 신뢰도가 높은 마디의 부모 마디에 대해 가지를 모두 이어서 후보 리스트를 생성하고, 상기 생성된 후보 리스트를 기초로 상기 각 부호 비트에 대한 LLR 값을 계산한다.In particular, the step of calculating the LLR for each code bit is to first look at the best branch in the tree structure, and then create a candidate list by adding all branches to the parent node of the node with high reliability in the tree structure. The LLR value for each sign bit is calculated based on the generated candidate list.

본 발명의 실시예에 따르면, 다중입력 다중출력 시스템에서, 비트오류율 성능이 ML 성능에 가까우면서도 필요한 계산량이 적을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 채널 환경 및 잡음 세기와는 별도로 계산량이 일정할 수 있기 때문에 실제 시스템의 구현이 쉬울 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in a multi-input multiple output system, the bit error rate performance may be close to the ML performance and the required amount of calculation may be small. In addition, according to the embodiment of the present invention, since the calculation amount may be constant independent of the channel environment and the noise intensity, it may be easy to implement an actual system.

특히, 본 발명의 실시예는 검파 알고리즘에 있어, 나무 얼개 구조를 살피며 내려올 때 마디들에서 가장 좋은 가지를 하나씩만 이어 마디를 만들고, 그 마디의 길이를 견줌으로써 다른 검파 방법들에 비해 더 낮은 층에서 마디의 신뢰도를 고려할 수 있다. 이에 따라, 오직 신뢰도가 높은 마디의 부모 마디에서 모든 가지들을 이음으로써, 이전보다 정확한 후보 리스트를 선정할 수 있다.In particular, an embodiment of the present invention, in the detection algorithm, when making a search through the tree structure, only the best branches from the nodes are made one by one, and the length of the nodes is lowered, compared to other detection methods. The reliability of nodes can be taken into account. Thus, by joining all branches from only the node of the node with high confidence, it is possible to select a more accurate candidate list than before.

또한, 본 발명의 실시예는 스마트 가지 제거 기법을 이용하여, 불필요한 가지 이음을 줄일 수 있다.In addition, an embodiment of the present invention can reduce unnecessary branch noise by using a smart branch removal technique.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법이 적용될 수 있는 다중입력 다중출력 시스템의 구성을 간략히 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 다중입력 다중출력 검파기(111)에서 동작할 수 있는 알고리즘을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법에 따른 신호 별자리 예시를 보여주는 도면.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법에 따른 신호 별자리 예시를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법의 동작을 설명하기 위한 도면.
1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a multi-input multi-output system to which a signal detection method for a multi-input multi-output system using channel coding according to an embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 2 is a diagram for describing an algorithm capable of operating in the multi-input multiple output detector 111 shown in FIG. 1.
3 is a diagram illustrating a signal detection method for a multi-input multiple output system using channel coding according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates an example of a signal constellation according to a signal detection method for a multi-input multi-output system using channel coding according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are diagrams illustrating signal constellations according to a signal detection method for a multi-input multiple output system using channel coding according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the operation of the signal detection method for a multiple input multiple output system using channel coding according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에 따른 신호 검파 방법이 적용될 수 있는 다중입력 다중채널 시스템은 채널 부호화(channel coding)를 사용함으로써, 채널 용량에 근접한 전송률을 높은 신뢰도를 가지고 제공할 수 있다.The multi-input multi-channel system to which the signal detection method according to an embodiment of the present invention can be applied can provide a transmission rate close to channel capacity with high reliability by using channel coding.

다시 말해, 다중입력 다중출력 시스템은 채널 부호화를 통해, 무선 채널에서 신호가 겪을 수 있는 감쇄, 간섭, 잡음 등에 의한 비트 오류 증가를 줄일 수 있다. 일반적으로 채널 부호화한 비트 스트림(bit stream)을 복호화하는 경우, 부호 비트(coded bits)의 경판정 (hard decision) 값보다 연판정 (soft decision) 값을 이용하는 것이 성능 효과가 높을 수 있으므로, 아래 실시예에서는 연판정을 위한 LLR값을 산출하는 신호 검파 방법을 설명한다.In other words, the multi-input multi-output system can reduce the bit error increase due to attenuation, interference, noise, etc. that a signal may experience in a wireless channel through channel coding. In general, when decoding a channel coded bit stream, it is possible to use a soft decision value rather than a hard decision value of coded bits. An example describes a signal detection method for calculating the LLR value for soft decision.

따라서, 다중입력 다중출력 시스템에서 기존의 ML을 기준으로 부호 비트의 연판정 값인 LLR (log-likelihood ratio) 값을 정확히 계산하고자 한다면, 신호 검파 장치는 안테나에서 송신된 심볼 벡터의 모든 가능한 조합을 고려할 필요가 있다. 그러나, 이 경우 송신 안테나 수와 신호 별자리 크기에 비례하여 계산량이 지수적으로 증가할 수 있다.Therefore, in a multi-input multiple-output system, if one wants to accurately calculate the log-likelihood ratio (LLR) value, which is the soft decision value of the sign bit, based on the existing ML, the signal detector may consider all possible combinations of symbol vectors transmitted from the antenna. There is a need. However, in this case, the amount of calculation may increase exponentially in proportion to the number of transmitting antennas and the size of the signal constellation.

본 발명은 QRD-M 검파기의 복잡도를 줄이기 위하여, 효과적으로 개선된 MQRD-M-DFE 검파기를 제안한다.The present invention proposes an effectively improved MQRD-M-DFE detector to reduce the complexity of the QRD-M detector.

먼저, MQRD-M (modified QRD-M) 검파기란, 종래의 QRD-M 검파기와 같은 방법으로 나무 얼개 구조를 살피는데, 첫째 층에 있는 모든 마디를 가지고 부호 비트의 LLR 값을 계산한다. 따라서, MQRD-M 검파기는 QRD-M 검파기보다 더 많은 마디를 가지고 LLR 값을 계산하기 때문에 QRD-M 검파기보다 좋은 성능을 낼 수 있지만, 잘못된 정보를 이용하여 LLR 값을 계산하는 경우가 발생할 수 있으며, 이에 따라 성능이 떨어질 수 있다.First, the MQRD-M (modified QRD-M) detector examines the tree structure in the same way as the conventional QRD-M detector, which calculates the LLR value of the sign bit with all nodes in the first layer. Therefore, the MQRD-M detector performs better than the QRD-M detector because it has more nodes than the QRD-M detector and calculates the LLR value.However, the wrong information may be used to calculate the LLR value. As a result, performance may be degraded.

이를 해결하기 위하여, MQRD-M 검파기는 DFE를 이용한다. DFE를 이용하는 MQRD-M-DFE 검파기는 층마다 잘리는 마디를 버리지 않고 그 마디를 써서 DFE 해를 얻고 아래층으로 잇는다. 이에 따라, MQRD-M-DFE 검파기는 첫째 층에서, QRD-M 검파기보다 더 많은 마디를 얻을 수 있고, 이에 따라 더 정확한 LLR을 계산할 수 있다.To solve this, the MQRD-M detector uses DFE. MQRD-M-DFE detectors using DFE do not discard nodes that are cut from layer to layer, but use the nodes to obtain DFE solutions and connect them downstairs. Accordingly, the MQRD-M-DFE detector can obtain more nodes in the first layer than the QRD-M detector, and thus can calculate a more accurate LLR.

또한, MQRD-M-DFE 검파기는 나무 얼개 구조를 살피며 내려올 때, 각 마디들에서 가장 좋은 가지를 이어 마디를 만들고, 그 마디의 마디 길이를 견줌으로써, 마디의 신뢰도를 파악할 수 있다. 그리고, MQRD-M-DFE 검파기는 마디 길이가 짧은 마디를 신뢰도가 높은 마디로 선택하고, 상기 신뢰도가 높은 마디의 부모 마디에서만 모든 가지들을 이음으로써, LLR 계산을 위한 후보 리스트를 생성한다.
In addition, the MQRD-M-DFE detector can determine the reliability of nodes by descending through the tree structure, making the nodes of the best branches from each node, and by measuring the length of the nodes. The MQRD-M-DFE detector selects a node having a short node length as a node having high reliability, and generates a candidate list for LLR calculation by connecting all branches only at the parent node of the node having high reliability.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법이 적용될 수 있는 다중입력 다중출력 시스템의 구성을 간략히 보여주는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a multi-input multi-output system to which a signal detection method for a multi-input multi-output system using channel encoding according to an embodiment of the present invention can be applied.

도 1을 참조하면, 다중입력 다중출력 시스템은

Figure pat00001
개의 송신 안테나,
Figure pat00002
개의 수신 안테나를 사용하고, 송신기(100) 및 수신기(110)를 포함한다.Referring to Figure 1, the multi-input multiple output system
Figure pat00001
Transmit antennas,
Figure pat00002
Two receive antennas, and include a transmitter 100 and a receiver 110.

송신기(100)는 이진 정보 소스(101)로부터 제공되는 이진 데이터 비트 u를 채널 부호기(102)로 전달하고, 채널 부호기(102)를 통해 부호 비트 스트림 c를 획득하고, 획득된 부호 비트 스트림 c를 신호 별자리/안테나 대응기(103)로 전달한다.The transmitter 100 passes the binary data bits u provided from the binary information source 101 to the channel encoder 102, obtains the code bit stream c through the channel encoder 102, and obtains the obtained code bit stream c. Signal to the constellation / antenna counter 103.

신호 별자리/안테나 대응기(103)는 부호 비트 스트림 c를

Figure pat00003
비트씩 분리하고, 각각의 송신 안테나마다 동일한 직교진폭변조(quadrature amplitude modulation: QAM) 별자리 집합 Q를 기초로 상기 분리된 스트림을 신호 별자리 심볼로 대응시킨다. 그리고, 신호 별자리/안테나 대응기(103)는 상기 신호 별자리 심볼로 대응된 각 스트림들을
Figure pat00004
개의 송신 안테나를 통해 수신기(110)로 송신한다.The signal constellation / antenna corresponder 103 generates a code bit stream c.
Figure pat00003
Bits are separated and the separated streams are mapped to signal constellation symbols based on the same quadrature amplitude modulation (QAM) constellation set Q for each transmit antenna. In addition, the signal constellation / antenna corresponder 103 selects each stream corresponding to the signal constellation symbol.
Figure pat00004
Transmits to the receiver 110 through two transmit antennas.

여기서,

Figure pat00005
는 송신 안테나마다 심볼로 대응하는 비트 수를 나타낸다. 그리고, 수신기(110)의 j번째 수신 안테나에서 받은 복소 신호를
Figure pat00006
라 하면,
Figure pat00007
개의 수신 안테나로 수신된 신호 벡터는 로 나타낼 수 있다. 여기서, 위첨자 T는 벡터 전치를 나타낸다.here,
Figure pat00005
Denotes the number of bits corresponding to a symbol for each transmit antenna. Then, the complex signal received from the j-th reception antenna of the receiver 110
Figure pat00006
Say,
Figure pat00007
The signal vector received by the two receiving antennas may be represented by. Here, the superscript T represents the vector transpose.

한편, 수신기(110)는

Figure pat00008
개의 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 다중입력 다중출력 검파기(111)로 전달한다.On the other hand, the receiver 110
Figure pat00008
The signal received through the two receiving antennas is transmitted to the multi-input multiple output detector 111.

다중입력 다중출력 검파기(111)는 수신 신호 벡터 y로부터 각 부호 비트 스트림 c에 대한 LLR값인 L을 계산하고, 상기 계산된 L을 채널 복호기(112)로 전달한다.The multiple input multiple output detector 111 calculates L, which is an LLR value for each code bit stream c, from the received signal vector y, and transfers the calculated L to the channel decoder 112.

채널 복호기(112)는 각 부호 비트 스트림 c에 대한 LLR값인 L을 기초로, 이진 데이터 비트에 대한 복호값

Figure pat00009
를 출력한다. The channel decoder 112 decodes the binary data bits based on L, which is an LLR value for each code bit stream c.
Figure pat00009
.

이에 따라 수신기(110)는 상기 출력된 복호값을 통해, 송신기(100)에서 송신된 비트 스트림을 추정할 수 있다.
Accordingly, the receiver 110 may estimate the bit stream transmitted from the transmitter 100 through the output decoding value.

다중입력 다중출력 검파기(111)의 동작을 자세히 설명하자면, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 한 심볼 구간에서의 수신 신호 벡터 y를 아래의 수학식 1과 같이 이산시간 바탕 대역 모형으로 정의할 수 있다.To describe the operation of the multi-input multi-output detector 111 in detail, the multi-input multi-output detector 111 may define the received signal vector y in one symbol interval as a discrete time baseband model as shown in Equation 1 below. have.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서,

Figure pat00011
는 구성원의 평균이 0이고, 분산이 1이며 독립이고 분포가 같은 복소 정규 확률변수인
Figure pat00012
채널 행렬을 나타낸다.
Figure pat00013
는 송신 심볼 벡터를 나타내고,
Figure pat00014
는 평균이 0이고 분산이
Figure pat00015
이며 독립이고 분포가 같은 복소 정규 확률변수들이 이루는 벡터를 나타낸다. 여기서, 수신기(110)는 이러한 채널 행렬들을 미리 알고 있는 것으로 가정한다.here,
Figure pat00011
Is a complex normal random variable with a mean of 0, a variance of 1, and independent and equal distributions
Figure pat00012
Represents a channel matrix.
Figure pat00013
Denotes a transmit symbol vector,
Figure pat00014
Is 0 and the variance is
Figure pat00015
Denotes a vector of complex normal random variables that are independent and have the same distribution. Here, it is assumed that the receiver 110 knows these channel matrices in advance.

다중입력 다중출력 검파기(111)는 이러한 수신 신호 벡터 y를 이용하여, 부호 비트의 LLR(Log-Likelihood Ratio) 값을 계산한다. 특히, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 기존의 ML을 기준으로 LLR을 계산하는 경우, LLR은 아래의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.The multiple input multiple output detector 111 calculates a Log-Likelihood Ratio (LLR) value of a sign bit using the received signal vector y. In particular, when the multi-input multi-output detector 111 calculates the LLR based on the existing ML, the LLR may be calculated as in Equation 2 below.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서,

Figure pat00017
이고,
Figure pat00018
인 경우,
Figure pat00019
는 i번째 심볼
Figure pat00020
로 대응되는 b번째 비트를 나타낸다. 또한
Figure pat00021
는 송신 안테나 심볼 벡터 s가 가질 수 있는 모든 심볼 벡터들의 집합 S에서,
Figure pat00022
(a=0,1)인 벡터들의 집합을 나타낸다. here,
Figure pat00017
ego,
Figure pat00018
Quot;
Figure pat00019
Is the i symbol
Figure pat00020
Indicates the b-th bit corresponding to. Also
Figure pat00021
Is a set S of all symbol vectors that the transmit antenna symbol vector s may have,
Figure pat00022
It represents a set of vectors with (a = 0,1).

수학식 2를 통한 LLR의 계산은 다소 복잡할 수 있기 때문에, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 아래의 수학식 3과 같이, 최대 로그 근사화(max-log approximation)을 이용할 수 있다.Since the calculation of the LLR through Equation 2 may be somewhat complicated, the multi-input multiple output detector 111 may use max-log approximation, as shown in Equation 3 below.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00023
Figure pat00023

여기서,

Figure pat00024
을 계산하기 위해서는 QR 분해를 이용한 나무 얼개 구조를 많이 이용한다.here,
Figure pat00024
In order to calculate, we use a lot of tree structure using QR decomposition.

즉, 채널 행렬 H=QR 로 분해하면, Q는

Figure pat00025
인 m x m 단위 행렬(unitary matrix) 이고,
Figure pat00026
는 m x m 위쪽 삼각 행렬(upper triangular matrix)이 된다. 따라서, 수학식 1의 양변에
Figure pat00027
를 곱하면, 아래의 수학식 4를 얻을 수 있다.That is, if we decompose the channel matrix into H = QR, Q is
Figure pat00025
Mxm unitary matrix,
Figure pat00026
Is an m-by-m upper triangular matrix. Therefore, on both sides of Equation 1
Figure pat00027
By multiplying, the following Equation 4 can be obtained.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00028
Figure pat00028

여기서,

Figure pat00029
Figure pat00030
이고,
Figure pat00031
는 잡음 성분
Figure pat00032
이다. here,
Figure pat00029
The
Figure pat00030
ego,
Figure pat00031
Is noise component
Figure pat00032
to be.

한편, Q가 단위행렬이므로, 수학식 4의 잡음성분

Figure pat00033
는 수학식 1의 잡음 성분 v와 통계적인 특성이 같을 수 있으므로,
Figure pat00034
가 될 수 있다. 따라서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는
Figure pat00035
대신 위쪽 삼각 행렬 R을 이용하여,
Figure pat00036
를 나무 얼개로 계산할 수 있다.On the other hand, since Q is a unit matrix, the noise component of Equation 4
Figure pat00033
Since the noise component v of Equation 1 may have the same statistical characteristics,
Figure pat00034
. Therefore, the multi-input multi-output detector 111
Figure pat00035
Instead, using the upper triangular matrix R,
Figure pat00036
Can be calculated as a tree trunk.

여기서, 수학식 3의 결과를 정확하게 얻기 위해서는, 모든 가능한 안테나 심볼 벡터들의 집합 S를 고려해야 하기 때문에 계산량이 많이 필요할 수 있다. 이에 따라, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 적은 수의 후보 리스트

Figure pat00037
를 생성하여, LLR 값을 아래의 수학식 5와 같이 추정할 수 있다.Here, in order to accurately obtain the result of Equation 3, a large amount of computation may be necessary because the set S of all possible antenna symbol vectors must be considered. Accordingly, the multiple input multiple output detector 111 has a small number of candidate lists.
Figure pat00037
The LLR value can be estimated by Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00038
Figure pat00038

여기서,

Figure pat00039
이다.here,
Figure pat00039
to be.

나무 얼개 구조로 [수학식 5]를 얻기 위해서는 층 수가

Figure pat00040
이고, 한 마디에서 아래층으로 이을 수 있는 가지 수가 |Q|인 나무 얼개 구조를 고려할 수 있다.In order to obtain Equation 5 as a tree structure,
Figure pat00040
We can consider a tree structure with | Q | which is the number of branches that can go from one word downstairs.

여기서, 뿌리는 가장 높은 층인

Figure pat00041
째 층을 말한다. 그리고, 이 나무 얼개 구조의 (k+1)번째 층과 k번째 층 사이에 있는 가지(branch)는 송신 신호 벡터 s의 k번째 원소
Figure pat00042
를 나타내고, 상기 나무 얼개 구조의 마디(node)는 해당 마디와 뿌리를 잇는 가지들이 이루는 벡터를 나타낸다. 또한, k번째 층에 있는 l번째 마디를
Figure pat00043
차원 심볼 벡터의
Figure pat00044
로 나타낸다면, k는
Figure pat00045
이고, l은
Figure pat00046
이고,
Figure pat00047
는 상기 나무 얼개 구조의 뿌리를 나타낸다.Here, the root is the highest layer
Figure pat00041
Say the second layer. The branch between the (k + 1) th and kth layers of this tree structure is the kth element of the transmission signal vector s.
Figure pat00042
The node of the tree structure represents a vector of branches connecting the node and the root. Also, the lth node on the kth layer
Figure pat00043
Dimensional symbol of vector
Figure pat00044
Where k is
Figure pat00045
And l is
Figure pat00046
ego,
Figure pat00047
Represents the root of the tree structure.

여기서, 마디

Figure pat00048
과 그 부모 마디 사이에 있는 가지 길이는 branch metric로서, 아래의 수학식 6과 같이 산출할 수 있고, 마디
Figure pat00049
의 마디 길이는 node metric로서, 아래의 수학식 7과 같이 산출할 수 있다.Where
Figure pat00048
The length of the branch between and its parent node is a branch metric, which can be calculated as shown in Equation 6 below.
Figure pat00049
Node length is a node metric, and can be calculated as shown in Equation 7 below.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00050
Figure pat00050

[수학식 7][Equation 7]

Figure pat00051
Figure pat00051

도 2는 도 1에 도시된 다중입력 다중출력 검파기(111)에서 동작할 수 있는 알고리즘을 설명하기 위한 도면으로,

Figure pat00052
=2이고, 가지 수가 |Q|=4인 나무 얼개 구조를 보여준다.2 is a view for explaining an algorithm that can operate in the multi-input multiple output detector 111 shown in FIG.
Figure pat00052
= 2 and tree branch structure with | Q | = 4.

도 2를 참조하면, ○는 상기 나무 얼개 구조의 뿌리를 나타내고, 실선은 상기 나무 얼개 구조의 가지들을 나타내고, ●는 상기 나무 얼개 구조의 마디들을 나타낸다. 각각의 실선 옆에 표기된 숫자들은 각각의 가지들의 가지 길이를 나타내고, ● 옆에 표기된 숫자들은 각각의 마디들의 마디 길이를 나타낸다. 이때, 한 마디의 마디 길이는 뿌리와 해당 마디를 잇는 가지들의 길이를 모두 더한 것과 동일할 수 있다.Referring to Fig. 2,? Represents the root of the tree structure, solid line represents the branches of the tree structure, and? Represents the nodes of the tree structure. The numbers next to each solid line indicate the length of each branch, and the numbers next to each node indicate the length of each node. In this case, the length of a node may be equal to the sum of the roots and the lengths of the branches connecting the node.

아래에서는 나무 얼개 구조에서, 하나의 뿌리가 존재하고, 가지들간 서로 이어진 부분이 없는 것으로 가정하고, 뿌리에서 각 가지들을 이어가며 나무 얼개 구조를 살피도록 한다. In the structure below, it is assumed that a single root exists and that there is no connection between the branches, and each tree is connected from the root to the structure of the tree structure.

또한, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 본 발명의 일 실시예에 따라 너비를 우선적으로 살펴보는 방식(breadth-first search method)을 채택하고, 다음과 같은 단계를 통해 뿌리에서 한 층씩 내려오면서 나무 얼개 구조를 살핀다.
In addition, the multi-input multi-output detector 111 adopts a breadth-first search method according to an embodiment of the present invention, and descends one by one from the root through the following steps. Look at the structure of the structure.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법을 설명하기 위한 도면으로, 다중입력 다중출력 검파기(111)가 나무 얼개 구조를 살피고, 부호 비트에 대한 LLR값을 계산하는 과정을 보여준다.3 is a view for explaining a signal detection method for a multi-input multi-output system using channel coding according to an embodiment of the present invention, in which the multi-input multi-output detector 111 looks at the tree structure and Shows the process of calculating the LLR value for.

310 단계에서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 수신 안테나를 통해, H와, y,

Figure pat00053
,
Figure pat00054
를 입력받는다. 그리고, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기 입력을 기초로, H를 QR 분해하고,
Figure pat00055
를 계산한다. 여기서,
Figure pat00056
인 경우,
Figure pat00057
Figure pat00058
인 정수이고,
Figure pat00059
인 경우,
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
에 만족하는 정수이다.In step 310, the multi-input multiple output detector 111, through the receiving antenna, H, y,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
Get input. The multi-input multi-output detector 111 performs QR decomposition on the basis of the input,
Figure pat00055
. here,
Figure pat00056
Quot;
Figure pat00057
The
Figure pat00058
Is an integer
Figure pat00059
Quot;
Figure pat00060
The
Figure pat00061
And
Figure pat00062
An integer satisfying.

320 단계에서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 뿌리로부터 이을 수 있는 모든 가지들을 잇고,

Figure pat00063
층에 새로 생긴 마디들의 마디 길이를 계산한다. 여기서, i는
Figure pat00064
-1로 설정한다.In step 320, the multi-input multi-output detector 111 connects all the branches that can be rooted from the root,
Figure pat00063
Calculate the node length of new nodes on the floor. Where i is
Figure pat00064
Set to -1.

330 단계에서,

Figure pat00065
개의 마디들의 가지들 중 가장 좋은 가지를 선택하고, 상기 선택된 가지에 대한 마디 길이를 산출한다.In step 330,
Figure pat00065
The best branch among the branches of the nodes is selected, and the node length for the selected branch is calculated.

다시 말해서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 (i+1)번째 층에 있는 마디들 중 마디 길이가 짧은

Figure pat00066
개의 마디를 선택한다. 그리고, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기
Figure pat00067
개의 마디들 중 가장 좋은 가지(best branch)를 아래의 수학식 8과 같이 산출할 수 있다.In other words, the multi-input multiple output detector 111 has a shorter node length among the nodes in the (i + 1) th layer.
Figure pat00066
Select nodes And, the multiple input multiple output detector 111 is the
Figure pat00067
The best branch of the nodes can be calculated as Equation 8 below.

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00068
Figure pat00068

여기서, 가장 좋은 가지는 하나의 마디에서 이을 수 있는 가지들 중 길이가 가장 짧은 가지를 말한다.

Figure pat00069
Figure pat00070
마디들 중 하나를 나타내고,
Figure pat00071
가 된다. 그리고, D(a)는 신호 별자리 집합 Q에서 a에 가까운 심볼을 이어주는 심볼 역대응 함수를 나타낸다. Here, the best branch refers to the branch having the shortest length among the branches that can be connected in one node.
Figure pat00069
The
Figure pat00070
Represents one of the nodes,
Figure pat00071
. In addition, D (a) represents a symbol inverse corresponding function that connects a symbol close to a in the signal constellation set Q.

이후, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 다음으로 가장 좋은 가지 및

Figure pat00072
를 잇고, 상기 이음에 의한 새로운 마디인
Figure pat00073
를 생성하고, 상기 생성된 마디에 대한 마디 길이를 아래의 수학식 9와 같이 산출할 수 있다.Then, the multi-input multi-output detector 111 is the next best branch and
Figure pat00072
Joining, the new node by the joint
Figure pat00073
And generate a node length for the generated node as shown in Equation 9 below.

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure pat00074
Figure pat00074

340 단계에서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는

Figure pat00075
개의 마디에 대응하는 형제 마디(sibling node)를 잇는다. 여기서, 형제 마디는 부모 마디가 같은 마디들을 말한다. In step 340, the multi-input multiple output detector 111 is
Figure pat00075
Connect sibling nodes corresponding to nodes. Here, brother nodes refer to nodes whose parents are the same.

따라서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 단계 330에서 생성된 마디들 중 마디 길이가 작은

Figure pat00076
개의 마디들을 선택한다. 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기 선택된
Figure pat00077
개의 마디들과, 상기
Figure pat00078
개의 마디들 각각의 형제 마디들을 모두 잇고, 상기 이음에 의해 생성되는 새로운 마디
Figure pat00079
의 마디 길이를 산출할 수 있다. 상기 새로운 마디
Figure pat00080
의 마디 길이는 아래의 수학식 10과 같이 산출될 수 있다.Therefore, the multi-input multi-output detector 111 has a shorter node length among the nodes generated in step 330.
Figure pat00076
Select nodes Multiple input multiple output detector 111 is selected
Figure pat00077
Nodes and above
Figure pat00078
A new node created by joining all of the sibling nodes of each of the two nodes
Figure pat00079
The node length of can be calculated. Said new node
Figure pat00080
The node length may be calculated as in Equation 10 below.

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure pat00081
Figure pat00081

여기서,

Figure pat00082
Figure pat00083
의 부모 마디를 나타낸다.here,
Figure pat00082
The
Figure pat00083
Indicates the parent node of.

350 단계에서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 i가 1인지에 따라 상기 알고리즘의 종료를 결정한다.In operation 350, the multi-input multi-output detector 111 determines the end of the algorithm according to whether i is 1.

상기 판단 결과, i가 1보다 큰 경우, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기 종료가 아님으로 간주하고, i=i-1로 설정한 후, 단계 2로 돌아간다. As a result of the determination, if i is greater than 1, the multi-input multiple output detector 111 assumes that the termination is not the end, sets i = i-1, and returns to step 2.

상기 판단 결과, i가 1인 경우, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기 알고리즘의 종료임을 판단한다. 그리고, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 360단계에서, 첫번째 층에 있는 마디들을 후보 리스트 L로 선택하고, 수학식 5를 이용하여, 부호 비트의 LLR 값을 획득한다.
As a result of the determination, when i is 1, the multi-input multi-output detector 111 determines that the algorithm is finished. In operation 360, the multi-input multi-output detector 111 selects the nodes in the first layer as the candidate list L, and obtains the LLR value of the sign bit using Equation 5.

나아가, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 본 발명의 다른 실시예로서, 계산량을 더 줄이기 위하여, 340 단계에서 두번째 층(i=2)에서 형제 마디들을 이을 때 스마트 가지 제거 기법을 이용할 수 있다. 다중입력 다중출력 검파기(111)는 스마트 가지 제거 기법을 이용하는 경우, 두번째 층에 있는 한 마디에서 첫번째 층으로 가지를

Figure pat00084
개만 이으면서도, 상기 한 마디에서 모든 가지를 잇는 경우와 동일한 비트 오류율의 성능을 달성할 수 있다.Further, the multi-input multi-output detector 111 may use a smart branch elimination technique when connecting sibling nodes in the second layer (i = 2) in operation 340 to further reduce the amount of calculation. When the multi-input multiple output detector 111 uses the smart branch elimination scheme, the multi-input multi-output detector 111 branches from a word in the second layer to the first layer.
Figure pat00084
Even with only dogs, it is possible to achieve the same bit error rate performance as when connecting all branches in one word.

또한, 송신기(100)의 신호 별자리/안테나 대응기(103)는 본 발명의 일 실시예에 따라 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 사용할 수 있다. 이 경우, 신호 별자리는 도 4와 같이 표현할 수 있다.In addition, the signal constellation / antenna counter 103 of the transmitter 100 may use quadrature phase shift keying (QPSK) according to an embodiment of the present invention. In this case, the signal constellation may be expressed as shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 두번째 층의 가지들(10, 00, 11, 01)을 보여준다. Referring to FIG. 4, the branches 10, 00, 11, and 01 of the second layer are shown.

먼저, 첫번째 층에서의 고친 받은 신호(transformed received signal)(410) 및 상기 고친 받은 신호와 가장 가까운 신호 별자리 점은 10(420)임을 알 수 있다. 그리고, 상기 10(420)는 수학식 8에 의해, 두번째 층에 있는 한 마디에서 이을 수 있는 가장 좋은 가지와 동일함을 알 수 있다. First, it can be seen that the transformed received signal 410 and the signal constellation point closest to the corrected signal in the first layer are 10 420. In addition, it can be seen that 10 (420) is the same as the best branch that can be reached in a word in the second layer by Equation (8).

한편, 다른 가지인 01(430)은 상기 고친 받은 신호로부터 또 다른 가지들 00(440), 11(450)에 비해 더 멀다. 그러나, 상기 다른 가지 01(430)을 나타내는 비트들은 상기 또 다른 가지들 00(440), 11(450)을 나타내는 비트들과 부분적으로 겹치므로, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기 또 다른 가지들 00(440), 11(450)을 나타내는 비트들만으로도 부호 비트의 LLR 값을 산출할 수 있다. 따라서, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 신호 별자리에서 상기 고친 받은 신호

Figure pat00085
에 가까운 3개의 점만 이용하고, 두번째 층에서는 한 마디에 3개의 가지를 잇도록 구현될 수 있다.
On the other hand, another branch 01 (430) is farther than the other branches 00 (440), 11 (450) from the corrected signal. However, since the bits representing the other branch 01 430 partially overlap with the bits representing the other branches 00 440 and 11 (450), the multi-input multiple output detector 111 has the another branch. LLR values of sign bits may be calculated using only the bits representing the 00 440 and the 11 450. Therefore, the multi-input multi-output detector 111 is the fixed signal in the signal constellation according to an embodiment of the present invention.
Figure pat00085
Only three points close to can be used, and the second layer can be implemented to connect three branches in a word.

도 5a 내지 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법에 따른 신호 별자리 예시를 보여주는 도면으로, 송신기(100)의 신호 별자리/안테나 대응기(103)가 16QAM을 이용하는 경우를 보여준다. 즉, 도 5a 내지 5c는 상기 고친 받은 신호와 가장 가까운 신호 별자리 점의 위치에 따라 3가지 경우로 나누어 설명한다.5A to 5C illustrate signal constellations according to a signal detection method for a multi-input multi-output system using channel coding according to another embodiment of the present invention, and the signal constellation / antenna counter 103 of the transmitter 100 is illustrated. ) Shows the case of using 16QAM. That is, FIGS. 5A to 5C are divided into three cases according to the positions of the signal constellation points closest to the fixed signal.

도 5a는 상기 가장 가까운 신호 별자리 점이 신호 별자리의 모퉁이에 있는 경우(510)이고, 도 5b는 상기 가장 가까운 신호 별자리 점이 신호 별자리의 모퉁이가 아닌 다른 가장자리에 있는 경우(520)이고, 도 5c는 상기 가장 가까운 신호 별자리 점이 신호 별자리의 중앙에 있는 경우(530)를 보여준다.FIG. 5A is the case where the nearest signal constellation point is at the corner of the signal constellation (510), FIG. 5B is the case where the closest signal constellation point is at an edge other than the corner of the signal constellation (520), and FIG. 5C is the The closest signal constellation point is centered in the signal constellation (530).

먼저, 상기 가장 가까운 신호 별자리 점(회색점)의 위치에 따라 다른 가까운 신호 별자리들(검정색점)의 위치가 다르다는 것을 알 수 있다. 또한, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기 가장 가까운 신호 별자리 점 및 상기 다른 가까운 신호 별자리들만으로도, 모든 비트에 대한 정보를 알 수 있으므로, 부호 비트의 LLR 값을 계산하는데 문제가 없을 것이다. 즉, 16QAM의 경우에서는, 다중입력 다중출력 검파기는 다섯 개의 신호 점만을 이용하여, 모든 신호 점을 이용하는 경우와 동일한 LLR 값을 얻을 수 있다.First, it can be seen that the positions of other close signal constellations (black points) differ according to the positions of the closest signal constellation points (gray points). In addition, since the multi-input multiple output detector 111 can know information about all bits only by the closest signal constellation point and the other close signal constellations, there will be no problem in calculating the LLR value of the sign bit. That is, in the case of 16QAM, the multi-input multi-output detector can obtain the same LLR value as in the case of using all signal points by using only five signal points.

마찬가지로, 64QAM의 경우에는, 상기 가장 가까운 신호 별자리 점의 위치에 따라 신호 별자리에서 7개의 신호 점을 이용할 수 있다. 즉, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 상기 고친 받은 신호에 가장 가까운 신호외, 적어도 하나 이상의 다른 가까운 신호들을 이용하여, LLR 값을 산출할 수 있다.
Similarly, in the case of 64QAM, seven signal points may be used in the signal constellation according to the position of the nearest signal constellation point. That is, the multi-input multi-output detector 111 may calculate an LLR value using at least one or more other close signals in addition to the signal closest to the fixed signal.

한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 나무 얼개 구조는

Figure pat00086
이고, QPSK를 사용하는 시스템에서, 이고,
Figure pat00087
인 경우의 검파 과정을 설명한다.6 is a diagram illustrating an operation of a signal detection method for a multiple input multiple output system using channel encoding according to another embodiment of the present invention. The wooden structure shown in Figure 6 is
Figure pat00086
In a system using QPSK,
Figure pat00087
The detection process in case of is explained.

특히, 도 6을 참조하면, 각각의 마디 안에 표기된 숫자들은 각 마디들이 만들어지는 순서를 나타낸다. 다만, 이 순서들은 스마트 가지 제거 기법을 이용하는 경우에는 달라질 수 있다.In particular, referring to FIG. 6, the numbers written in each node indicate the order in which each node is made. However, these orders may be different when using the smart branch removal technique.

다중입력 다중출력 검파기(111)의 계산량을 살펴보기 위한 일반적인 방법은 곱셈량을 카운트하는 것이다. 아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중입력 다중출력 검파기(111)의 검파 방법에서 사용되는 곱셈량을 산출한다.A general method for examining the amount of calculation of the multi-input multiple output detector 111 is to count the multiplication amount. In the following, the multiplication amount used in the detection method of the multi-input multiple output detector 111 according to an embodiment of the present invention is calculated.

먼저, 다중입력 다중출력 검파기(111)의 단계별 곱셈량을 살펴보면, 단계 1에서 채널 행렬을 분해시 약

Figure pat00088
번의 곱셈이 사용될 수 있고,
Figure pat00089
를 산출하는 데에는 약
Figure pat00090
번의 곱셈이 사용될 수 있다.First, the step multiplication of the multi-input multiple output detector 111 is described.
Figure pat00088
Times multiplication can be used,
Figure pat00089
To calculate
Figure pat00090
Times multiplication can be used.

단계 2에서, 뿌리에서부터 가능한 모든 가지들을 잇고 새로 생긴 마디들의 마디 길이를 산출하는 데에는 4|Q|번의 곱셈이 사용될 수 있다.In step 2, 4 | Q | multiplications can be used to connect all possible branches from the root and to calculate the node length of the new nodes.

단계 3에서,

Figure pat00091
개의 마디들에서 가장 좋은 가지를 얻는데에는 수학식 8의 경우,
Figure pat00092
번의 곱셈이 사용될 수 있고, 새로운 마디의 마디 길이를 산출하는 데에는 수학식 9의 경우,
Figure pat00093
번의 곱셈이 사용될 수 있다.In step 3,
Figure pat00091
In order to get the best branch from the nodes of Equation 8,
Figure pat00092
The multiplication of times can be used, and in order to calculate the node length of a new node,
Figure pat00093
Times multiplication can be used.

단계 4에서,

Figure pat00094
개의 마디에 대응하는 형제 마디들을 잇고 상기 형제 마디들의 마디 길이를 계산하는 데에는, 수학식 10의 경우,
Figure pat00095
번의 곱셈이 사용될 수 있다. 만약, 단계 4가 스마트 가지 제거 기법을 이용한다면, 사용되는 곱셈의 수는
Figure pat00096
가 될 수 있다.In step 4,
Figure pat00094
In order to connect the node nodes corresponding to the four nodes and calculate the node lengths of the brother nodes, in Equation 10,
Figure pat00095
Times multiplication can be used. If step 4 uses the smart branch elimination technique, the number of multiplications used is
Figure pat00096
.

이후, 단계 5에서의 부호 비트의 LLR 값을 산출하는 과정은 대부분의 검파기에서 동일한 량의 곱셈 수가 사용될 것으로 가정한다. 따라서, 스마트 가지 제거 기법을 이용하는 검파 방법은 전처리 단계를 고려하여 아래와 같은 곱셈량이 사용될 수 있다.Subsequently, the process of calculating the LLR value of the sign bit in step 5 assumes that the same number of multiplication numbers are used in most detectors. Therefore, the detection method using the smart branch removal technique may use the following multiplication amount considering the preprocessing step.

[수학식 12][Equation 12]

Figure pat00097
Figure pat00097

결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중입력 다중출력 검파기(111)의 검파 방법은 ML 검파기에 비해 적은 량의 계산량이 소요될 수 있다. 또한, 다중입력 다중출력 검파기(111)는 스마트 가지 제거 기법을 이용하는 경우에는 ML뿐 아니라, (M)QRD-M 검파기 및 (M)QRD-M-DFE 검파기에 비해서도 계산량이 적어질 수 있다.As a result, the detection method of the multi-input multiple output detector 111 according to an embodiment of the present invention may take a smaller amount of calculation than the ML detector. In addition, when the multi-input multiple output detector 111 uses the smart branch elimination technique, the calculation amount may be smaller than that of the (M) QRD-M detector and the (M) QRD-M-DFE detector.

정리하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법의 검파 장치는 상기 수신된 신호의 채널 행렬 H를 QR 분해하고, 상기 QR 분해를 이용한 나무 얼개 구조를 기초로, 상기 수신된 신호의 각 부호 비트에 대한 LLR 값을 계산하고, 상기 계산된 LLR 값을 상기 채널 부호화를 위한 채널 복호기의 입력으로 결정한다.In summary, the detection apparatus of the signal detection method for a multi-input multiple output system using null coding according to an embodiment of the present invention performs QR decomposition on the channel matrix H of the received signal, and uses a tree decomposition structure using the QR decomposition. The LLR value is calculated for each code bit of the received signal, and the calculated LLR value is determined as an input of a channel decoder for the channel encoding.

특히, 상기 검파 장치는 상기 각 부호 비트에 대한 LLR을 계산하기 위하여, 상기 나무 얼개 구조에서 가장 좋은 가지를 먼저 이어서 살펴보고, 상기 나무 얼개 구조에서 신뢰도가 높은 마디의 부모 마디에 대해 가지를 모두 이어서 후보 리스트를 생성하고, 상기 생성된 후보 리스트를 기초로 상기 각 부호 비트에 대한 LLR 값을 계산한다.In particular, in order to calculate the LLR for each sign bit, the detector first looks at the best branch in the tree structure first, and then adds all the branches to the parent node of the node with high reliability in the tree structure. A candidate list is generated and an LLR value for each sign bit is calculated based on the generated candidate list.

보다 상세하게, 상기 검파 장치는 상기 나무 얼개 구조의 뿌리에서 이을 수 있는 모든 가지들을 이어서

Figure pat00098
층에 새로 생긴 마디들의 마디 길이를 계산하고, 상기 계산 결과를 기초로 마디 길이가 짧은 복수의 마디들을 선택하고, 상기 선택된 마디들 각각에서 가지를 이어 새로운 마디들을 생성한 후 상기 생성된 마디들 중 마디 길이가 짧은 다른 복수의 마디들을 선택하고, 상기 선택된 다른 복수의 마디들 각각에 대응하는 형제 마디들을 잇는다. 상기 검파 장치는 이러한 과정을 반복하여 이어진 가지들을 기초로, 상기 후보 리스트를 생성하여 각 부호 비트에 대한 LLR 값을 계산한다.In more detail, the detection device follows all branches that may be at the root of the tree structure.
Figure pat00098
Calculate the node lengths of the new nodes in the layer, select a plurality of nodes with short node lengths based on the calculation result, generate new nodes by branching from each of the selected nodes, and then, among the generated nodes. A plurality of nodes having a shorter node length are selected, and sibling nodes corresponding to each of the selected plurality of other nodes are connected. The detection apparatus calculates the LLR value for each code bit by generating the candidate list on the basis of the following branches by repeating this process.

여기서, 상기 검파 장치는

Figure pat00099
층에 새로 생긴 마디들의 마디 길이를 계산시, 수학식 7을 사용할 수 있다. 또한, 상기 검파 장치는
Figure pat00100
마디에서 가지를 하나씩 이을 때 수학식 8을 사용할 수 있다.Here, the detection device
Figure pat00099
Equation (7) may be used to calculate the node lengths of nodes newly formed in the layer. In addition, the detection device is
Figure pat00100
Equation 8 can be used when joining branches one by one.

상기 검파 장치는

Figure pat00101
마디에서 생성된 새로운 마디의 마디 길이는 수학식 9를 이용하여 산출할 수 있다. 또한, 상기 검파 장치는
Figure pat00102
마디의 형제 마디들의 길이는 수학식 10을 이용하여 산출할 수 있다.The detection device is
Figure pat00101
The node length of the new node generated from the node can be calculated using Equation 9. In addition, the detection device is
Figure pat00102
The length of sibling nodes of a node can be calculated using Equation 10.

상기 검파 장치는 스마트 제거 기법을 적용할 수도 있으며, 고친 받은 신호를 수학식 11을 이용하여 획득할 수도 있다.The detection device may apply a smart removal technique, or may obtain a fixed signal by using Equation (11).

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims (1)

채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템에서, 복수의 송신 안테나를 통해 전송된 신호를 복수의 수신 안테나를 통해 수신한 후, 상기 수신된 신호를 검파하는 방법에 있어서,
상기 수신된 신호의 채널 행렬 H를 QR 분해하는 단계;
상기 QR 분해를 이용한 나무 얼개 구조를 기초로, 상기 수신된 신호의 각 부호 비트에 대한 LLR 값을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 LLR 값을 상기 채널 부호화를 위한 채널 복호기의 입력으로 결정하는 단계를 포함하되,
상기 각 부호 비트에 대한 LLR을 계산하는 단계는
상기 나무 얼개 구조에서 가장 좋은 가지를 먼저 이어서 살펴보고, 상기 나무 얼개 구조에서 신뢰도가 높은 마디의 부모 마디에 대해 가지를 모두 이어서 후보 리스트를 생성하고, 상기 생성된 후보 리스트를 기초로 상기 각 부호 비트에 대한 LLR 값을 계산하는
채널 부호화를 이용하는 다중입력 다중출력 시스템을 위한 신호 검파 방법.
In a multi-input multiple output system using channel coding, after receiving a signal transmitted through a plurality of transmit antennas through a plurality of receive antennas, in the method for detecting the received signal,
QR decomposing the channel matrix H of the received signal;
Calculating an LLR value for each code bit of the received signal based on the tree structure using the QR decomposition; And
Determining the calculated LLR value as an input of a channel decoder for channel encoding,
Computing the LLR for each sign bit
First of all, the best branches in the tree structure are first examined, and then a candidate list is generated after all the branches of the parent node of the node with high reliability in the tree structure, and the respective code bits are generated based on the generated candidate list. To calculate the LLR value for
Signal Detection Method for Multiple Input Multiple Output System Using Channel Coding.
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