KR102441253B1 - Apparatus and method for receiving signal in wireless communication system - Google Patents
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Abstract
본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.
본 개시에 따른 부호화된 다중 사용자 MIMO 무선 통신 시스템에서 수신기는, 송신기로부터 수신 신호를 수신하는 송수신기; 및 상기 수신 신호에 기초하여 연속적인 간섭 제거 동작을 수행하고, 상기 간섭 제거 동작에 따라 간섭이 제거된 신호에 기초하여 연판정 추정 기반의 연출력 MIMO 검출을 동작을 수행하는 프로세서;를 포함한다.The present disclosure relates to a communication technique that converges a 5G communication system for supporting a higher data rate after a 4G system with IoT technology, and a system thereof. The present disclosure provides intelligent services (eg, smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, healthcare, digital education, retail business, security and safety related services, etc.) based on 5G communication technology and IoT-related technology. ) can be applied to
In the coded multi-user MIMO wireless communication system according to the present disclosure, a receiver includes: a transceiver for receiving a received signal from a transmitter; and a processor that continuously performs an interference cancellation operation based on the received signal, and performs soft decision estimation-based directing MIMO detection based on the interference-removed signal according to the interference cancellation operation.
Description
본 개시는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 입력 다중 출력(multi-input multi-output; MIMO) 무선 통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a wireless communication system, and more particularly, to an apparatus and method for receiving a signal in a multi-input multi-output (MIMO) wireless communication system.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.Efforts are being made to develop an improved 5G communication system or pre-5G communication system in order to meet the increasing demand for wireless data traffic after commercialization of the 4G communication system. For this reason, the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a system after the 4G network (Beyond 4G Network) communication system or the LTE system after (Post LTE). In order to achieve a high data rate, the 5G communication system is being considered for implementation in a very high frequency (mmWave) band (eg, such as a 60 gigabyte (60 GHz) band). In order to alleviate the path loss of radio waves and increase the propagation distance of radio waves in the very high frequency band, in the 5G communication system, beamforming, massive MIMO, and Full Dimensional MIMO (FD-MIMO) are used. ), array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed. In addition, for network improvement of the system, in the 5G communication system, an evolved small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud radio access network: cloud RAN), an ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Technology development is underway. In addition, in the 5G system, the advanced coding modulation (ACM) methods FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) and SWSC (Sliding Window Superposition Coding), and advanced access technologies FBMC (Filter Bank Multi Carrier), NOMA (non orthogonal multiple access), and sparse code multiple access (SCMA) are being developed.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.On the other hand, the Internet is evolving from a human-centered connection network where humans create and consume information to an Internet of Things (IoT) network that exchanges and processes information between distributed components such as objects. Internet of Everything (IoE) technology, which combines big data processing technology through connection with cloud servers, etc. with IoT technology, is also emerging. In order to implement IoT, technology elements such as sensing technology, wired and wireless communication and network infrastructure, service interface technology, and security technology are required. , M2M), and MTC (Machine Type Communication) are being studied. In the IoT environment, an intelligent IT (Internet Technology) service that collects and analyzes data generated from connected objects and creates new values in human life can be provided. IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, advanced medical service, etc. can be applied to
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.Accordingly, various attempts are being made to apply the 5G communication system to the IoT network. For example, in technologies such as sensor network, machine to machine (M2M), and MTC (Machine Type Communication), 5G communication technology is implemented by techniques such as beam forming, MIMO, and array antenna. there will be The application of a cloud radio access network (cloud RAN) as the big data processing technology described above is an example of the convergence of 5G technology and IoT technology.
본 개시의 목적은 부호화된 다중 사용자 MIMO 시스템을 위한 연출력 MIMO 검출기를 설계하여 시스템의 오율 성능을 향상시키는 것이다.It is an object of the present disclosure to improve the error rate performance of the system by designing a high performance MIMO detector for an coded multi-user MIMO system.
본 개시는 부호화된 다중 사용자 MIMO 무선 통신 시스템에서 수신기를 개시한다. 상기 수신기는, 송신기로부터 수신 신호를 수신하는 송수신기; 및 상기 수신 신호에 기초하여 연속적인 간섭 제거 동작을 수행하고, 상기 간섭 제거 동작에 따라 간섭이 제거된 신호에 기초하여 연판정 추정 기반의 연출력 MIMO 검출을 동작을 수행하는 프로세서;를 포함한다.The present disclosure discloses a receiver in a coded multi-user MIMO wireless communication system. The receiver may include: a transceiver for receiving a received signal from the transmitter; and a processor that continuously performs an interference cancellation operation based on the received signal, and performs soft decision estimation-based directing MIMO detection based on the interference-removed signal according to the interference cancellation operation.
상기 프로세서는 간섭이 제거된 상기 수신 신호에 기초하여 송신 심볼에 대한 연속적인 연판정 추정을 수행할 수 있다.The processor may perform continuous soft decision estimation on the transmission symbol based on the received signal from which the interference has been removed.
상기 프로세서는 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합이 송신 심볼에 대응하는 성좌 집합으로 수렴하도록 상기 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합을 결정할 수 있다.The processor may determine the constellation set corresponding to the soft decision estimate value so that the constellation set corresponding to the soft decision estimate value converges to the constellation set corresponding to the transmission symbol.
상기 프로세서는 검출 반복의 인덱스의 증가에 따라 성좌 집합의 크기가 감소되고 집합들의 내포된(nested) 순열을 구성하도록 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합을 결정할 수 있다.The processor may determine the constellation set corresponding to the soft decision estimate value so that the size of the constellation set decreases as the index of the detection iteration increases and constitutes a nested permutation of the sets.
상기 프로세서는 검출 반복의 인덱스가 증가함에 따라 성좌 집합의 크기는 일정하게 유지하되 각 원소가 송신 심볼의 성좌 집합의 원소로 수렴하도록 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합을 결정할 수 있다.The processor may determine the constellation set corresponding to the soft decision estimate value so that each element converges to an element of the constellation set of the transmission symbol while maintaining the size of the constellation set constant as the index of the detection iteration increases.
상기 프로세서는 이전 검출 반복에서의 연판정 추정 값들을 기반으로 현재 검출 반복에서의 연판정 추정 값들을 결정할 수 있다.The processor may determine soft decision estimate values in a current detection iteration based on soft decision estimate values in a previous detection iteration.
상기 프로세서는 현재 검출 반복에서 결정된 연판정 추정 값들을 기반으로 현재 검출 반복에서의 연판정 추정 값들을 연속적으로 결정할 수 있다.The processor may continuously determine soft decision estimate values in the current detection iteration based on the soft decision estimate values determined in the current detection iteration.
상기 프로세서는 상기 간섭 제거 및 상기 연판정 추정과 관련 메트릭 및 분산을 연속적으로 결정할 수 있다.The processor may successively determine the interference cancellation and the soft decision estimate and associated metrics and variances.
상기 프로세서는 연속적인 처리 과정을 통해 결정한 메트릭 및 분산을 이용하여 외부정보를 결정할 수 있다.The processor may determine external information using a metric and variance determined through a continuous process.
본 개시의 일실시예에 따른 수신기는 각 부호 비트에 대한 외부 정보를 효율적으로 결정할 수 있다.The receiver according to an embodiment of the present disclosure can efficiently determine external information for each sign bit.
본 개시의 일실시예에 따른 수신기는 우수한 오율(error rate) 성능을 가질 수 있다.A receiver according to an embodiment of the present disclosure may have excellent error rate performance.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기 및 수신기를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 수신기의 프로세서를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기의 동작 순서를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기에 의해 결정된 연판정 추정 값의 성좌 집합을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기에 의해 결정된 연판정 추정 값의 성좌 집합을 도시한 개념도이다.
도 8은 종래 기술에 따른 수신 방법과 본 개시에 따른 수신 방법의 프레임 오율 성능을 보여주는 그래프(8×32 MIMO, 64-QAM)이다.
도 9는 종래 기술에 따른 수신 방법과 본 개시에 따른 수신 방법의 프레임 오율 성능을 보여주는 그래프(8×32 MIMO, 64-QAM)이다.1 is a conceptual diagram illustrating a transmitter and a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram illustrating a transmitter in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a block diagram illustrating a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a block diagram illustrating a processor of a receiver according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a flowchart illustrating an operation sequence of a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a conceptual diagram illustrating a constellation set of soft decision estimation values determined by a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a conceptual diagram illustrating a constellation set of soft decision estimation values determined by a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a graph (8×32 MIMO, 64-QAM) illustrating frame error rate performance of a reception method according to the prior art and a reception method according to the present disclosure.
9 is a graph (8×32 MIMO, 64-QAM) showing frame error rate performance of a reception method according to the prior art and a reception method according to the present disclosure.
본 개시의 실시 예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments of the present disclosure, descriptions of technical contents that are well known in the technical field to which the present disclosure pertains and are not directly related to the present disclosure will be omitted. This is to more clearly convey the gist of the present disclosure without obscuring the gist of the present disclosure by omitting unnecessary description.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings. In addition, the size of each component does not fully reflect the actual size. In each figure, the same or corresponding elements are assigned the same reference numerals.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present disclosure, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only the present embodiments allow the present disclosure to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains. It is provided to fully understand the scope of the invention, and the present disclosure is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.At this time, it will be understood that each block of the flowchart diagrams and combinations of the flowchart diagrams may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be embodied in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions performed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are not described in the flowchart block(s). It creates a means to perform functions. These computer program instructions may also be stored in a computer-usable or computer-readable memory that may direct a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, and thus the computer-usable or computer-readable memory. It is also possible for the instructions stored in the flowchart block(s) to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the function described in the flowchart block(s). The computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that instructions for performing the processing equipment provide steps for performing the functions described in the flowchart block(s).
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative implementations it is also possible for the functions recited in the blocks to occur out of order. For example, it is possible that two blocks shown in succession are actually performed substantially simultaneously, or that the blocks are sometimes performed in the reverse order according to the corresponding function.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.At this time, the term '~ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA or ASIC, and '~ unit' performs certain roles. However, '-part' is not limited to software or hardware. '~unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Thus, as an example, '~' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and '~ units' may be combined into a smaller number of components and '~ units' or further separated into additional components and '~ units'. In addition, components and '~ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card. Also, in an embodiment, '~ unit' may include one or more processors.
도 1은 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기 및 수신기를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a transmitter and a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
도 1을 참고하면, 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템은 송신기(100) 및 수신기(200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 시스템은 부호화된 다중 사용자 MIMO(multi-input multi-output) 시스템일 수 있다.Referring to FIG. 1 , a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure may include a
부호화된 다중 사용자 MIMO 시스템에서 송신기(100)는 오류정정부호의 부호 비트들을 포함하는 송신 심볼을 수신기(200)에게 전송할 수 있다. 수신기(200)는 송신기(100)로부터 전송되는 송신 심볼의 정보 스트림을 복원하기 위해 MIMO 검출을 수행할 수 있다. 예를 들어, 수신기(200)는 수신 성능의 극대화를 위해 송신 심볼의 각 부호 비트에 대한 외부 정보를 계산하는 연출력 MIMO 검출기를 이용할 수 있다.In the encoded multi-user MIMO system, the
수신기(200)는 MIMO 검출을 위해 리스트 구 복호 방법 또는 선형 검출 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 수신기(200)는 리스트 구 복호 방법을 사용할 경우, 트리 탐색을 기반으로 신호 공간 상에서 유클리드 거리가 가까운 심볼 벡터의 후보군을 선택할 수 있다. 리스트 구 복호 방법은 리스트의 크기를 충분히 크게 선택함으로써 준최적의 검출이 가능할 수 있다. 그러나, 리스트 구 복호 방법은 복잡도가 매우 높을 수 있다.The
수신기(200)는 수신 신호의 벡터에 대한 선형 변환을 기반으로 하는 선형 검출 방법을 사용할 수 있다. 수신기(200)는 선형 검출 방법을 사용할 경우, 선형 변환을 통해 MIMO 검출을 단일 송신기(100)의 송수신 상황으로 근사화함으로써 저복잡도 검출을 수행할 수 있다. 그러나, 선형 검출 방법은 수신 성능을 열화시킬 수 있다.The
따라서, 수신기(200)는 각 부호 비트에 대한 외부 정보를 효율적으로 보다 정확하게 계산할 수 있는 저복잡도 고성능 연출력 MIMO 검출 방법을 이용할 수 있다.Accordingly, the
본 개시의 실시예에 따른 부호화된 다중 사용자 MIMO 시스템은 단일 송신 안테나를 사용하는 K개의 송신기(100) 및 N(≥K)개의 수신 안테나들을 포함하는 수신기(200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신기(100)는 단말일 수 있다. 수신기(200)는 기지국일 수 있다.The coded multi-user MIMO system according to an embodiment of the present disclosure may include
각각의 송신기(100)는 전송을 위한 정보 스트림에 대하여 채널 부호화를 수행하여 부호를 생성할 수 있다. 각각의 송신기(100)는 생성된 부호를 Q비트 단위로 생성할 수 있다. 각각의 송신기(100)는 각각의 Q비트 단위의 부호를 하나의 송신 심볼에 맵핑(mapping)하여 단일 송신 안테나를 통해 순차적으로 전송할 수 있다. 예를 들어, k번째 사용자의 Q개의 부호 비트는 ck,1, ck,2,..., ck,Q 일 수 있다. 상기 부호 비트에 대응하는 송신 심볼은 sk일 수 있다. 각각의 송신 심볼 sk는 2Q -진 성좌 집합 에 포함되며, [수학식 1]의 전력 제한을 만족하도록 설정될 수 있다.Each
K개의 송신기(100)의 송신 심볼 벡터는 라 정의될 수 있다. 여기서, s는 성좌 집합 에 속하는 원소가 될 수 있다.The transmission symbol vectors of the
수신기(200) N개의 안테나를 통해 [수학식 2]의 신호 벡터를 수신할 수 있다.The
여기서 hk는 k번째 송신기(100)와 수신기(200) 사이의 전파(propagation)를 나타내는 길이 N의 채널 벡터일 수 있다. 는 N×K 크기의 채널 행렬일 수 있다. n은 을 공분산 행렬로 갖는 백색 가우시안 잡음 벡터일 수 있다. 신호 대 잡음비는 로 정의될 수 있다. 채널 행렬 H는 수신기(200)에 기저장될 수 있다.Here, h k may be a channel vector of length N indicating propagation between the k-
수신기(200)는 연출력(soft-output) MIMO ML(maximum likelihood) 검출기를 포함할 수 있다. 연출력 MIMO ML 검출기는 주어진 수신 신호 벡터 y에 대하여 [수학식 3]과 같이 표현되는 부호 비트 ck,q 에 대한 외부 정보(extrinsic information)를 계산할 수 있다.The
여기서 와 는 각각 부호 비트 ck,q가 0 또는 1인 송신 심볼 벡터들의 집합을 의미할 수 있다. [수학식 4]와 같이 집합 상에서 의 최소값을 라 정의할 수 있다.here Wow may mean a set of transmission symbol vectors in which the sign bits c k,q are 0 or 1, respectively. As in [Equation 4], on a set at the minimum value of can be defined as
부호 비트 ck,q에 대한 외부 정보 는 최대-로그 근사를 통해 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.External information about sign bits c k,q can be expressed as [Equation 5] through maximum-log approximation.
연출력 MIMO ML 검출을 위해서는 모든 3-튜플(tuple) (k,q,b)에 대한 의 값을 계산해야 할 수 있다. 각 의 계산은 2KQ-1가지의 가설(hypothesis)에 대한 열거(enumeration)를 필요로 하기 때문에 높은 계산 복잡도를 요구할 수 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 저복잡도 MIMO 검출 방법들이 제안될 수 있다.For directing MIMO ML detection, all 3-tuples (k, q, b) are It may be necessary to calculate the value of each Calculation of may require high computational complexity because it requires enumeration of 2 KQ-1 hypotheses. To solve this problem, various low-complexity MIMO detection methods may be proposed.
예를 들어, 리스트 구 복호(list sphere decoding, LSD) 기반 MIMO 검출은 트리 탐색을 통해 유클리드 거리 가 짧은 L개의 후보 심볼 벡터들의 리스트 L을 결정할 수 있다. 그리고 이를 기반으로 [수학식 6]의 메트릭(metric) 을 계산한 후, [수학식 7]의 외부 정보를 계산할 수 있다.For example, list sphere decoding (LSD)-based MIMO detection is based on Euclidean distance through tree search. may determine a list L of short L candidate symbol vectors. And based on this, the metric of [Equation 6] After calculating , the external information of [Equation 7] can be calculated.
이러한 리스트 구 복호 기반 MIMO 검출 방법은 리스트 크기를 충분히 크게 선택함으로써 준최적의 성능을 보이지만, 복잡도가 매우 높을 수 있다. Although this list structure decoding-based MIMO detection method shows suboptimal performance by selecting a sufficiently large list size, complexity may be very high.
한편, 선형(linear) MIMO 검출은 주어진 수신 신호 벡터 y에 대한 선형 변환에 기초하여 수행될 수 있다. 구체적으로 가중(weight) 행렬 를 이용하여 선형 변환을 수행할 경우, [수학식 8]의 결정 통계(decision statistic) 를 얻을 수 있다.Meanwhile, linear MIMO detection may be performed based on a linear transformation with respect to a given received signal vector y. Specifically, the weight matrix When performing linear transformation using can get
여기서 은 간섭과 잡음의 합에 대한 선형 변환의 결과일 수 있다. 가중 행렬 B는 다양한 조건(criterion)을 기반으로 설계될 수 있다. zk가 가우시안 분포를 따른다는 가정 하에서 부호 비트 ck,q에 대한 외부 정보를 [수학식 9]과 같이 계산할 수 있다.here may be the result of a linear transformation on the sum of interference and noise. The weight matrix B may be designed based on various criteria. Under the assumption that z k follows a Gaussian distribution, external information about the sign bit c k,q can be calculated as in [Equation 9].
여기서 는 q번째 비트가 b인 송신 심볼들의 집합을 의미할 수 있다. 는 zk의 분산일 수 있다.here may mean a set of transmission symbols in which the q-th bit is b. may be the variance of z k .
본 개시는 부호화된 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 수신기 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 상기 수신기는, 연출력 MIMO 검출을 위해 간섭을 제거하고, 연판정 검출을 수행하고, 관련 메트릭 및 분산을 결정하고, 외부 정보를 결정함으로써, 각 부호 비트에 대한 외부 정보를 효율적으로 계산하며 우수한 오율(error rate) 성능을 가질 수 있다. 예를 들어, 송신기(100)는 도 2와 같은 구조를 가질 수 있다. 수신기(200)는 도 3과 같은 구조를 가질 수 있다.The present disclosure relates to a receiver in an coded multi-user MIMO system and a method of operating the same, wherein the receiver cancels interference for performance MIMO detection, performs soft decision detection, determines related metrics and variances, and By determining the information, it is possible to efficiently calculate external information for each sign bit and to have excellent error rate performance. For example, the
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a transmitter in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
도 2를 참고하면, 송신기(100)는 송수신기(110), 프로세서(120), 및 메모리(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
송수신기(110)는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(110)는 복수의 안테나들을 통해 수신기(200)로 신호를 전송할 수 있다. 송수신기(110)는 복수의 안테나들을 통해 수신기(200)로부터 신호를 수신할 수 있다.The
메모리(130)는 송신기(100)의 동작을 위한 각종 명령어들을 저장할 수 있다. 각종 명령어들은 프로세서(120)에 의해 실행될 수 있다.The
프로세서(120)는 송신기(100)에 대한 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 메모리(130)에 저장된 각종 명령어들을 실행시킬 수 있다. The
도 3은 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
도 3을 참고하면, 수신기(200)는 송수신기(210), 프로세서(220), 및 메모리(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
송수신기(210)는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(210)는 복수의 안테나들을 통해 송신기(100)로 신호를 전송할 수 있다. 송수신기(210)는 복수의 안테나들을 통해 송신기(100)로부터 신호를 수신할 수 있다.The
메모리(230)는 수신기(200)의 동작을 위한 각종 명령어들을 저장할 수 있다. 각종 명령어들은 프로세서(220)에 의해 실행될 수 있다.The
프로세서(220)는 수신기(200)에 대한 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 메모리(130)에 저장된 각종 명령어들을 실행시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 도 4와 같은 구조를 가질 수 있다.The
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 수신기의 프로세서를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a processor of a receiver according to an embodiment of the present disclosure.
도 4를 참고하면, 수신기(200)의 프로세서(220)는 MIMO 검출기(221), 채널 복호기(222), 재 부호화기(223), 신호 재생성기(224), 및 간섭 제거기(225)를 포함할 수 있다. MIMO 검출기(201)는 주어진 수신 신호에 기초하여 각 부호 비트에 대한 외부 정보를 계산할 수 있다. MIMO 검출기(221)는 계산된 외부 정보를 채널 복호기(222)에게 전달할 수 있다. 채널 복호기(222)는 MIMO 검출기(221)로부터 전달받은 외부 정보에 기초하여 복호 알고리즘을 통해 정보 스트림을 복호할 수 있다. 재부호화기(223)는 복호된 정보 스트림에 기초하여 재부호화 동작을 수행할 수 있다. 신호 재생성기(224)는 복호된 정보 스트림에 기초하여 신호를 재생성할 수 있다. 간섭 제거기(225)는 수신된 신호로부터 간섭 성분을 제거할 수 있다. 상술한 MIMO 검출, 채널 복호 및 간섭 제거 과정은 미리 정해진 터보 반복 횟수 I에 도달하거나, 모든 정보 스트림을 모두 성공적으로 복원할 때까지 반복 수행될 수 있다. 본 개시에서는 연출력 MIMO 검출기(221)의 동작 과정을 중점적으로 다룬다. Referring to FIG. 4 , the
본 개시에서의 경판정(hard-decision) 검출은 심볼의 추정 값을 송신 심볼이 가질 수 있는 성좌 집합에 제한하는 것을 의미할 수 있다. 반면 연판정(soft-decision) 검출은 심볼의 추정 값을 성좌 집합을 포함한 더 큰 집합에서 선택하는 것을 의미할 수 있다.Hard-decision detection in the present disclosure may mean limiting an estimated value of a symbol to a constellation set that a transmission symbol can have. On the other hand, soft-decision detection may mean selecting an estimated value of a symbol from a larger set including a constellation set.
본 개시의 MIMO 검출 과정을 구체적으로 기술하기에 앞서 외부 정보의 수식적 표현을 살펴볼 수 있다. 먼저 k번째 송신기의 송신 심볼 sk에 대한 검출이 가능하고, 다른 송신기의 심볼 에 대한 추정 값(estimate) 가 주어진 상황을 고려할 수 있다. 는 간섭 신호로 고려될 수 있다. 수신 신호 벡터 y에서 간섭을 제거하여 얻은 신호 는 [수학식 10]과 같이 정리될 수 있다.Before describing the MIMO detection process of the present disclosure in detail, a mathematical expression of external information may be looked at. First, it is possible to detect the transmission symbol s k of the k-th transmitter, and the symbol of another transmitter estimate for can be considered in the given situation. may be considered as an interference signal. The signal obtained by removing the interference from the received signal vector y can be arranged as in [Equation 10].
선형 MIMO 검출과 유사하게 가중 행렬 를 이용한 선형 변환을 기반으로 [수학식 11]의 결정 통계(decision statistic) 를 얻을 수 있다.Similar to linear MIMO detection, the weighting matrix Decision statistic of [Equation 11] based on a linear transformation using can get
여기서 은 남아있는(residual) 간섭과 잡음의 합에 대한 선형 변환의 결과일 수 있다. 부호 비트 ck,q에 대한 외부 정보는 [수학식 12]와 같이 계산될 수 있다.here may be the result of a linear transformation on the sum of residual interference and noise. External information on the sign bit c k,q may be calculated as in [Equation 12].
여기서 는 ck,q=b의 사건과 관련한 메트릭일 수 있다. 는 의 분산이며, 일 수 있다. 다시 말해, 부호 비트 ck,q에 관한 외부 정보는 간섭 심볼 에 관한 추정 값 를 기반으로 상에서 sk를 탐색함으로써 결정될 수 있다.here may be a metric related to the event of c k,q =b. Is is the dispersion of can be In other words, the external information about the sign bit c k,q is the interference symbol estimated value about based on It can be determined by searching for s k in
[수학식 12]의 외부 정보를 계산하기 위해서는 메트릭 와 분산 의 비(ratio)인 을 결정해야 할 수 있다. 본 개시의 연출력 MIMO 검출은 송신 심볼에 대한 연판정 추정 값 와 간섭이 제거된 수신 신호 를 연속적으로 갱신(update)하면서, 외부 정보의 계산을 위한 메트릭 와 분산 을 결정함으로써 수행될 수 있다. 그리고 연속적인 처리 과정에서 결정된 의 값들 중 최대값을 이용하여 외부 정보를 결정할 수 있다.To calculate the external information of [Equation 12], the metric with dispersion which is the ratio of may have to decide The performance MIMO detection of the present disclosure is a soft decision estimation value for a transmission symbol and interference-free received signal while continuously updating the metric for the calculation of external information with dispersion This can be done by determining and determined in a continuous process External information may be determined using the maximum value among the values of .
도 5는 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기의 동작 순서를 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an operation sequence of a receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
도 5를 참고하면, S501 내지 S507 단계는 본 개시의 일실시예에 따른 연출력 MIMO 검출의 전체적인 동작 과정을 나타낼 수 있다. 여기서 IDET는 검출기 내부 반복 횟수이고, t는 검출 반복의 인덱스일 수 있다. MIMO 검출의 동작 과정을 정리하면 다음과 같을 수 있다.Referring to FIG. 5 , steps S501 to S507 may represent the overall operation process of detecting MIMO performance according to an embodiment of the present disclosure. Here, I DET is the number of iterations inside the detector, and t may be an index of detection iterations. The operation process of MIMO detection may be summarized as follows.
S501 단계는 초기화일 수 있다.Step S501 may be initialization.
S502 단계는 간섭이 제거된 수신 신호 생성하는 단계일 수 있다.Step S502 may be a step of generating a reception signal from which interference is removed.
S503 단계는 송신 심볼에 대한 연판정 검출을 수행하는 단계일 수 있다.Step S503 may be a step of performing soft decision detection on the transmission symbol.
S504 단계는 관련 메트릭 및 분산을 결정하는 단계일 수 있다.Step S504 may be a step of determining a relevant metric and variance.
S507 단계는 외부 정보를 결정하는 단계일 수 있다.Step S507 may be a step of determining external information.
S501 내지 S504 단계는 IDET번 반복 수행될 수 있다. S501 내지 S504 단계에서 는 각각 t번째 검출 반복에서 송신 심볼 sk에 대한 연판정 추정 값, ck,q=b 의 이벤트와 관련한 메트릭, 남아있는 간섭 및 잡음의 분산, 를 의미할 수 있다.Steps S501 to S504 may be repeatedly performed I DET times. In steps S501 to S504 is the soft decision estimate for the transmitted symbol sk at the tth detection iteration, respectively, the metric related to the event of c k ,q =b, the variance of the remaining interference and noise, can mean
검출기(221)는 초기화 동작을 수행할 수 있다(S501). 예를 들어, 검출기(221)는 , 그리고 에 대한 초기값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 검출기(501)는 초기 추정 값 을 다음과 같이 결정할 수 있다.The
검출기(221)는 초기 추정 값 을 영 벡터로 결정할 수 있다. 예를 들어, =0 일 수 있다.The
검출기(221)는 초기 추정 값 을 정규화된 정합 필터링을 통한 추정 값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 일 수 있다. 검출기(221)는 초기 추정 값 을 영점 강제(zero-forcing, ZF) 등화를 통한 비제약(unconstraint) ML 추정 값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 일 수 있다.The
검출기(221)는 초기 추정 값 을 최소제곱평균오차(minimum mean-square error) 등화를 통한 추정 값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 일 수 있다.The
검출기(221)는 의 값은 0으로 결정할 수 있다.The
검출기(221)는 간섭 제거된 신호를 생성할 수 있다(S302). 예를 들어, 검출기(221)는 간섭이 제거된 수신 신호 를 생성할 수 있다. 검출기(221)는 [수학식 13]을 통해 각각의 신호를 결정할 수 있다.The
검출기(221)는 연판정 추정 값을 결정할 수 있다(S503). 예를 들어, 검출기(221)는 송신 심볼에 대한 연판정 추정 값 를 결정할 수 있다. 검출기(221)는 [수학식 14]에 기초하여 연판정 추정 값 을 결정할 수 있다.The
여기서 는 t번째 검출 반복에서 연판정 추정 값 가 위치하는 성좌 집합으로서, 최적화 문제의 탐색 공간일 수 있다.here is the soft decision estimate at the tth detection iteration As a constellation set in which is located, it may be a search space for an optimization problem.
예를 들어, 일 수 있다. 이때, [수학식 14]는 경판정 검출을 위한 수학식일 수 있다. 만약 모든 에 대하여 를 만족할 경우, 모든 간섭이 제거된 상태이므로 단일 송신기(100)에 대한 송수신 상황과 동일할 수 있다. 검출기(221)는 [수학식 15]에 기초하여 정규화된 정합 필터(matched filter)를 통해 sk에 대한 최적의 경판정 추정 값을 결정할 수 있다.for example, can be In this case, [Equation 14] may be an equation for hard decision detection. if all about is satisfied, since all interference is removed, the transmission/reception situation for the
여기서 Q(X)는 x를 2Q-진 성좌 집합 A로 대응시키는 슬라이싱(slicing) 또는 양자화 함수일 수 있다. 상기 경판정 검출은 선형 변환된 잡음 에 의해 검출 오류가 발생할 수 있다. 이때 는 의 분산을 가질 수 있다.Here, Q(X) may be a slicing or quantization function that maps x to a 2 Q -binary constellation set A. The hard decision detection is a linearly transformed noise may cause a detection error. At this time Is can have a variance of
반대로 특정 j번째 심볼에 대한 경판정 추정 값이 실제 송신 심볼과 다른 경우를 고려할 수 있다. 예를 들어, 일 수 있다. 간섭이 잘못 제거된 수신 신호는 [수학식 16]와 같이 표현될 수 있다.Conversely, a case in which a hard decision estimation value for a specific j-th symbol is different from an actual transmission symbol may be considered. for example, can be The received signal from which interference is erroneously removed may be expressed as [Equation 16].
마찬가지로 검출기(221)는 에 대하여 가중 벡터 를 이용한 선형 변환을 수행할 경우 [수학식 17]에 기초하여 결정 통계 를 결정할 수 있다.Similarly, the
[수학식 17]에서 남아있는 간섭 성분에 의한 판정 오율은 의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 를 경판정 검출로써 성좌 집합 A에 포함시킬 경우, 가 가질 수 있는 최소 크기는 성좌 집합 A에 포함되는 서로 다른 두 심볼 사이의 최소 유클리드 거리의 두 배가 될 수 있다. 이를 통해 송신 심볼의 경판정 검출 과정에서 발생하는 최소 양자화 에러(quantization error)의 크기와 연관이 있음을 알 수 있다.In [Equation 17], the judgment error rate due to the remaining interference component is may vary depending on the size of for example, is included in constellation set A as a hard decision detection, The minimum size that can have may be twice the minimum Euclidean distance between two different symbols included in the constellation set A. Through this, it can be seen that it is related to the magnitude of the minimum quantization error occurring in the hard decision detection process of the transmission symbol.
본 개시의 일실시예에 따른 검출기(221)는 검출 반복 횟수 t가 증가함에 따라 추정 값 가 송신 심볼의 성좌 집합 에 포함되도록 추정 값의 성좌 집합 를 결정할 수 있다. 예를 들어, 검출기(221)는 [수학식 18]과 같이 가 t의 증가에 따라 크기를 감소시키면서 집합들의 내포된(nested) 순열을 구성하도록 결정할 수 있다.The
또한, 검출기(221)는 t가 증가함에 따라 의 크기는 일정하지만, 의 각 원소가 A의 원소로 수렴하도록 를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 7은 그레이 라벨링된(Gray-labelled) 4-PAM 성좌에서 추정 값의 성좌 집합 을 도시한다.Also, as t increases, the
검출기(221)는 이전 검출 반복에서의 연판정 추정 값 에 기초하여 t번째 검출 반복에서의 연판정 추정 값 을 결정할 수 있다. 이 경우 검출기(221)는 를 모두 한 번에 결정할 수 있다. 반면, 검출기(221)는 이전 검출 반복에서의 연판정 추정 값 와 t번째 검출 반복에서의 에 기초하여 t번째 검출 반복에서의 연판정 추정 값 을 결정할 수 있다. 예를 들어, 검출기(221)는 를 순차적으로 결정할 수 있다.
한편, 검출기(221)는 이전 검출 반복에서의 연판정 추정 값 과 무관하게 t번째 검출 반복에서의 연판정 추정 값 을 결정할 수 있다. 또한, 검출기(221)는 [수학식 19]에 기초하여 새롭게 결정한 추정 값과 의 사이의 내분점을 할 수 있다.On the other hand, the
여기서 는 연판정 추정 값의 변화율을 나타내는 파라미터로서, 1에 가까운 값일수록 새롭게 결정한 추정 값이 더 반영될 수 있다.here is a parameter representing the rate of change of the soft decision estimated value, and the closer the value is to 1, the more the newly determined estimated value may be reflected.
검출기(221)는 메트릭 및 분산을 결정할 수 있다(S304). 예를 들어, 검출기(221)는 메트릭 와 분산 을 결정할 수 있다. 이때, 검출기(221)는 S503 단계에서 송신 심볼에 대한 연판정 추정 값을 결정하는 것과는 달리 경판정 추정 값에 기초하여 메트릭 및 분산을 결정할 수 있다. 예를 들어, 검출기(221)는 [수학식 20] 및 [수학식 21]에 기초하여 메트릭 및 분산 을 결정할 수 있다.The
검출기(221)는 외부 정보를 결정할 수 있다(S507). 예를 들어, 검출기(221)는 부호 비트 ck,q에 대한 외부 정보 를 결정할 수 있다. 검출기(221)는 S501 내지 S506 단계를 통해 와 을 모두 결정할 수 있다. 검출기(221)는 S507 단계에서 [수학식 22]에 기초하여 중 의 값을 결정할 수 있다.The
검출기(221)는 연속적인 처리 과정에서 결정한 의 값들 중 최대값을 이용하여 외부 정보를 결정할 수 있다. 검출기(221)는 결정된 의 값에 기초하여 부호 비트 ck,q에 대한 외부 정보 를 [수학식 23]을 이용하여 결정할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 LSD 기반 수신기, MMSE-SIC 수신기 및 SPA 수신기의 4 내지 9dB 범위에서의 FER(frame error rate) 성능 그래프이다.8 is a frame error rate (FER) performance graph in a range of 4 to 9 dB of an LSD-based receiver, an MMSE-SIC receiver, and an SPA receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
도 9는 본 개시의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 LSD 기반 수신기, MMSE-SIC 수신기 및 SPA 수신기의 0 내지 5dB 범위에서의 FER 성능 그래프이다.9 is a graph of FER performance in a range of 0 to 5 dB of an LSD-based receiver, an MMSE-SIC receiver, and an SPA receiver in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
도 8 및 도 9를 참고하면, 무선 통신 시스템은 64-QAM 변조를 사용하는 8×32 및 8×64 MIMO 시스템일 수 있다. LSD 기반 수신기(L=1024), MMSE-SIC 수신기(병렬적 경판정 간섭 제거), 그리고 본 개시 SPA 수신기의 FER 성능 측정을 위해, 준정적 레일레이 페이딩 채널 모델이 적용될 수 있다. 또한, 채널 부호는 (1200, 600) NR LDPC 부호 및 16-비트 CRC가 사용될 수 있다. 본 개시의 일실시예에 따른 SPA 수신기는 LSD 기반 수신기보다 우수한 오율 성능을 가질 수 있다. 또한, 본 개시의 일실시예에 따른 SPA 수신기는 역행렬 연산을 수행하지 않으면서도 MMSE-SIC 수신기 보다 우수한 오율 성능을 가질 수 있다.8 and 9 , the wireless communication system may be an 8×32 and 8×64 MIMO system using 64-QAM modulation. LSD-based receiver (L=1024), MMSE-SIC receiver (parallel hard decision interference cancellation), and SPA receiver of the present disclosure To measure the FER performance of , a quasi-static Rayleigh fading channel model may be applied. In addition, as the channel code, (1200, 600) NR LDPC code and 16-bit CRC may be used. The SPA receiver according to an embodiment of the present disclosure may have better error rate performance than the LSD-based receiver. In addition, the SPA receiver according to an embodiment of the present disclosure may have superior error rate performance than the MMSE-SIC receiver without performing an inverse matrix operation.
Claims (10)
송신기로부터 수신 신호를 수신하는 송수신기; 및
상기 송수신기와 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 수신 신호에 기초하여 연속적인 간섭 제거 동작을 수행하고, 상기 간섭 제거 동작에 따라 간섭이 제거된 신호에 기초하여 연판정 추정 값 기반의 연출력 MIMO 검출을 수행하고,
상기 간섭이 제거된 신호 및 상기 연판정 추정 값과 관련된 메트릭 및 분산을 연속적으로 결정하고,
상기 연속적으로 결정된 상기 메트릭 및 상기 분산의 비(ratio)들 중 최대 값에 기초하여 외부 정보를 결정하는 수신기.In a coded multi-user MIMO wireless communication system,
a transceiver for receiving a received signal from the transmitter; and
a processor connected to the transceiver;
The processor is
Performing a continuous interference cancellation operation based on the received signal, performing MIMO detection based on a soft decision estimation value based on a signal from which interference has been removed according to the interference cancellation operation,
successively determining metrics and variances associated with the interference-removed signal and the soft decision estimate;
A receiver for determining external information based on a maximum value of the continuously determined ratios of the metric and the variance.
상기 프로세서는 상기 간섭이 제거된 상기 수신 신호에 기초하여 송신 심볼에 대한 연속적인 연판정 추정을 수행하는 수신기.The method of claim 1,
and the processor performs continuous soft decision estimation on the transmission symbol based on the received signal from which the interference has been removed.
상기 프로세서는 상기 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합이 송신 심볼에 대응하는 성좌 집합으로 수렴하도록 상기 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합을 결정하는 수신기.3. The method of claim 2,
The processor is configured to determine a constellation set corresponding to the soft decision estimate value so that the constellation set corresponding to the soft decision estimate value converges to the constellation set corresponding to the transmission symbol.
상기 프로세서는 검출 반복의 인덱스의 증가에 따라 성좌 집합의 크기가 감소되고 집합들의 내포된(nested) 순열을 구성하도록 상기 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합을 결정하는 수신기.4. The method of claim 3,
and the processor is configured to determine a constellation set corresponding to the soft decision estimate value so that a size of the constellation set decreases as an index of detection iteration increases and constitutes a nested permutation of the sets.
상기 프로세서는 검출 반복의 인덱스가 증가함에 따라 성좌 집합의 크기는 일정하게 유지하되 각 원소가 송신 심볼의 성좌 집합의 원소로 수렴하도록 상기 연판정 추정 값에 대응하는 성좌 집합을 결정하는 수신기.4. The method of claim 3,
The processor determines a constellation set corresponding to the soft decision estimate value so that each element converges to an element of the constellation set of a transmission symbol while maintaining a constant size of the constellation set as the index of the detection iteration increases.
상기 프로세서는 이전 검출 반복에서의 연판정 추정 값들을 기반으로 현재 검출 반복에서의 연판정 추정 값들을 결정하는 수신기.3. The method of claim 2,
wherein the processor determines soft decision estimate values in a current detection iteration based on soft decision estimate values in a previous detection iteration.
상기 프로세서는 현재 검출 반복에서 결정된 연판정 추정 값들을 기반으로 현재 검출 반복에서의 연판정 추정 값들을 연속적으로 결정하는 수신기.3. The method of claim 2,
wherein the processor continuously determines soft decision estimate values in a current detection iteration based on the soft decision estimate values determined in the current detection iteration.
상기 프로세서는 상기 간섭이 제거된 신호 , 및 상기 연판정 추정 값 을 연속적으로 갱신(update)하여 상기 메트릭 및 상기 분산을 연속적으로 결정하는 수신기.The method of claim 1,
The processor is the signal from which the interference is removed , and the soft decision estimate A receiver for continuously determining the metric and the variance by continuously updating .
상기 프로세서는 아래의 수학식에 기초하여 상기 외부 정보를 결정하고,
[수학식]
여기서 는 ck,q=b의 사건과 관련한 메트릭이고,
는 의 분산이며,
상기 외부 정보는 상기 메트릭 와 상기 분산 의 비(ratio)인 에 기초하여, 연속으로 결정된 의 값들 중 최대값에 기초하여 결정되는 수신기.The method of claim 1,
The processor determines the external information based on the following equation,
[Equation]
here is the metric related to the event of c k,q =b,
Is is the dispersion of
The external information is the metric and the dispersion which is the ratio of Based on the successively determined A receiver determined based on a maximum value among the values of .
송수신기를 이용하여, 송신기로부터 수신 신호를 수신하는 단계; 및
프로세서를 이용하여, 상기 수신 신호에 기초하여 연속적인 간섭 제거 동작을 수행하는 단계;
상기 간섭 제거 동작에 따라 간섭이 제거된 신호에 기초하여 연판정 추정 값 기반의 연출력 MIMO 검출을 수행하는 단계;
상기 간섭이 제거된 신호 및 상기 연판정 추정 값과 관련된 메트릭 및 분산을 연속적으로 결정하는 단계; 및
상기 연속적으로 결정된 메트릭 및 분산의 비(ratio)들 중 최대 값에 기초하여 외부 정보를 결정하는 단계를 포함하는 수신기의 동작 방법.A method of operating a receiver in a coded multi-user MIMO wireless communication system,
using a transceiver to receive a received signal from a transmitter; and
performing, by using a processor, a continuous interference cancellation operation based on the received signal;
performing MIMO detection based on a soft decision estimation value based on a signal from which interference has been removed according to the interference cancellation operation;
successively determining metrics and variances associated with the interference-removed signal and the soft decision estimate; and
and determining external information based on a maximum value among the continuously determined ratios of the metric and variance.
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