KR100659281B1 - Transmission symbols detecting method in receiver of vertical-bell laboratory layered space-time system - Google Patents

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KR100659281B1
KR100659281B1 KR1020050105060A KR20050105060A KR100659281B1 KR 100659281 B1 KR100659281 B1 KR 100659281B1 KR 1020050105060 A KR1020050105060 A KR 1020050105060A KR 20050105060 A KR20050105060 A KR 20050105060A KR 100659281 B1 KR100659281 B1 KR 100659281B1
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전경훈
양주열
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학교법인 포항공과대학교
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Abstract

A method for detecting a transmission symbol in a receiver of a V-BLAST(Vertical-Bell Laboratory Layered Space-Time) system is provided to efficiently combine a conventional maximum likelihood detection scheme with a DF(Decision Feedback) detection scheme in the receiver of the V-BLAST system using plural transmission antennas and reception antennas. A method for detecting a transmission symbol in a receiver of a V-BLAST system comprises the following several steps. QR factorization is performed for a channel matrix, and a reception signal vector matrix is calculated by multiplying a reception signal vector(y) and Q^H. p number of transmission symbols are selected as candidate symbols in the calculated reception signal vector matrix. According to a detection order, interference is eliminated by using all the possible an M^p-tuple which the candidate symbols can have. n-tuple are obtained by applying the DF detection scheme to (n-p) number of remaining transmission symbols M^p times. A transmission symbol vector is detected by applying the maximum likelihood detection scheme to all the symbols on basis of the n-tuple calculated via the DF detection scheme.

Description

Ｖ－ＢＬＡＳＴ 시스템의 수신기에서의 송신 심벌 검출 방법{Transmission symbols detecting method in receiver of Vertical-Bell Laboratory Layered Space-Time system}Transmission symbols detecting method in receiver of Vertical-Bell Laboratory Layered Space-Time system

도 1은 일반적인 송신 안테나 n개와 수신 안테나 m개를 가지는 V-BLAST 시스템의 블록도이다. 1 is a block diagram of a V-BLAST system having n general transmit antennas and m receive antennas.

도 2는 도 1의 시스템에서 종래의 DF 검출 방법의 성능을 설명하기 위한 그래프이다. (송신안테나 개수 n=4, 수신안테나 개수 m=4, QPSK 변조 방식) 2 is a graph illustrating the performance of the conventional DF detection method in the system of FIG. (Number of transmitting antennas n = 4, Number of receiving antennas m = 4, QPSK modulation method)

도 3은 종래의 ML-DF 검출 방법의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.(n=4, m=4, QPSK 변조 방식)3 is a graph for explaining the performance of the conventional ML-DF detection method (n = 4, m = 4, QPSK modulation scheme).

도 4는 종래의 PD와 본 발명의 p-PD, p-PD-RIC 검출 방법의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.(n=4, m=4, QPSK 변조 방식)4 is a graph for explaining the performance of the conventional PD and the p-PD, p-PD-RIC detection method of the present invention. (N = 4, m = 4, QPSK modulation scheme)

도 5는 종래의 PD와 본 발명에 의한 p-PD, p-PD-RIC 검출 방법의 성능을 설명하기 위한 그래프이다. (n=8, m=8, QPSK 변조 방식, 임의의 검출 순서 적용)5 is a graph for explaining the performance of the conventional PD and p-PD, p-PD-RIC detection method according to the present invention. (n = 8, m = 8, QPSK modulation scheme, arbitrary detection order applied)

도 6은 종래의 PD와 본 발명에 의한 p-PD, p-PD-RIC 검출 방법의 성능을 설명하기 위한 그래프이다. (n=8, m=8, QPSK 변조 방식, 최적 검출 순서 적용) 6 is a graph for explaining the performance of the conventional PD and p-PD, p-PD-RIC detection method according to the present invention. (n = 8, m = 8, QPSK modulation method, applying optimum detection order)

도 7은 p-PD 검출 방법에 적용된 검출순서에 따라 성능 비교한 그래프이다. (n=4, m=4, QPSK, 16-QAM 변조방식, 최적 및 준최적 검출 순서 적용)7 is a graph comparing performance according to a detection sequence applied to a p-PD detection method. (n = 4, m = 4, QPSK, 16-QAM modulation, optimal and suboptimal detection order)

도 8은 본 발명에 의한 p-PD 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a p-PD detection method according to the present invention.

도 9a 및 도 9b는 본 발명에 의한 p-PD-RIC 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9A and 9B are flowcharts illustrating a p-PD-RIC detection method according to the present invention.

본 발명은 다중입력 다중출력에서의 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 V-BLAST (Vertical-Bell Laboratory Layered Space-Time) 시스템의 수신기에서 송신 심벌 검출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a detection method in multiple input multiple output, and more particularly, to a transmission symbol detection method in a receiver of a V-BLAST (Vertical-Bell Laboratory Layered Space-Time) system.

다수의 송수신 안테나를 사용하는 다중입력 다중출력(MIMO: Multiple-Input Multiple-Output) 시스템은 단일 송수신 안테나 시스템에 비해 채널 용량을 크게 증가시킬 수 있어 고속 데이터 전송을 요구하는 차세대 무선 통신 시스템의 주요 기술로 주목받고 있다. 최근 MIMO 시스템의 채널 용량 증대 이득을 실제로 얻기 위하여 V-BLAST 시스템이 제안되었다. Multiple-input multiple-output (MIMO) systems using multiple transmit / receive antennas can significantly increase channel capacity compared to single transmit / receive antenna systems, which is a key technology for next-generation wireless communication systems that require high-speed data transmission. It is attracting attention as. Recently, the V-BLAST system has been proposed to actually obtain the channel capacity gain of the MIMO system.

도 1은 일반적인 V-BLAST 시스템의 송수신기를 설명하기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a transceiver of a general V-BLAST system.

V-BLAST 시스템은 V-BLAST 인코딩부(100)에서 입력 데이터 스트림을 n개의 서브스트림으로 나누고 n개의 송신 안테나(102)를 사용하여 n개의 심벌들을 동시에 전송하면, 수신측에서는

Figure 112005063412094-pat00001
개의 수신 안테나(104)를 사용하여 수신한 후 V-BLAST검출기(106)에서 각각의 송신 안테나(102)로부터 전송된 심벌들을 검출한다. The V-BLAST system divides the input data stream into n substreams in the V-BLAST encoding unit 100 and transmits n symbols simultaneously using the n transmit antennas 102.
Figure 112005063412094-pat00001
The V-BLAST detector 106 detects the symbols transmitted from each transmit antenna 102 after receiving using two receive antennas 104.

참조부호 108은 V-BLAST 인코딩부(100)에서 각 서브스트림을 송신 안테나별 로 할당하는 방법을 나타낸 것으로 안테나축의 각 안테나(A1 내지 A4) 각각에서 시간축의 시간(T1 내지 T6)에 따라 심벌을 순차적으로 출력한다. Reference numeral 108 denotes a method in which the V-BLAST encoding unit 100 allocates each substream to each transmitting antenna. The symbol 108 is applied to each antenna A1 to A4 on the antenna axis according to the time T1 to T6. Output sequentially.

이와 같은 V-BLAST 시스템의 수신기에서 수신한 신호는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The signal received by the receiver of the V-BLAST system can be represented by Equation 1 below.

Figure 112005063412094-pat00002
Figure 112005063412094-pat00002

여기서

Figure 112005063412094-pat00003
는 m x 1 수신 심벌 벡터,
Figure 112005063412094-pat00004
는 n x 1 송신 심벌 벡터,
Figure 112005063412094-pat00005
는 m × 1 잡음 벡터이다. here
Figure 112005063412094-pat00003
Mx 1 received symbol vector,
Figure 112005063412094-pat00004
Nx 1 transmit symbol vector,
Figure 112005063412094-pat00005
Is the m × 1 noise vector.

또한

Figure 112005063412094-pat00006
는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 채널 이득으로 이루어진 m × n 채널 행렬로서, 송신 안테나들 사이에 충분한 간격이 있는 경우 채널 행렬의 각 원소들은 서로 독립적이며, 이 채널 행렬은 풀랭크(full rank)를 가지는 것으로 모델링 할 수 있다. 이와 같은 수신 신호에 대해 최적의 성능을 얻을 수 있는 통상적인 검출 방법으로 최대 우도 검출 방법이 있으며 다음 수학식 2로 표현할 수 있다. Also
Figure 112005063412094-pat00006
Is an m × n channel matrix of channel gains between each transmit and receive antenna, where each element of the channel matrix is independent of each other if there is sufficient spacing between the transmit antennas, and this channel matrix is full rank. Can be modeled as having The maximum likelihood detection method is a conventional detection method that can obtain an optimal performance for such a received signal and can be expressed by the following equation (2).

Figure 112005063412094-pat00007
Figure 112005063412094-pat00007

여기서

Figure 112005063412094-pat00008
은 송신 심벌 벡터 x에 대한 검출 결과를 의미하며 M은 심벌 알파벳 사이즈(alphabet size)로서, 하나의 심벌로 나타낼 수 있는 값들의 개수를 의미한다. 또한 n-튜플(tuple)은 n개의 관련된 값들의 조합을 의미하며 수학식 2에서는 x를 구성하는 n개의 원소들이 가지는 값들의 조합을 의미한다. here
Figure 112005063412094-pat00008
Denotes a detection result of the transmission symbol vector x, and M denotes a symbol alphabet size, and the number of values that can be represented by one symbol. In addition, n-tuple means a combination of n related values, and in Equation 2, a n-tuple means a combination of values of n elements constituting x.

수학식 2에서

Figure 112005063412094-pat00009
이라고 할 때 x에 대한 함수인 y(x)를 최소로 하는 x의 값을 의미한다. 이러한 최대 우도(ML: Maximum-Likelihood) 검출 방법의 계산 복잡도는 nmMn에 비례하므로 송수신 안테나 수(n)와 심벌 알파벳 사이즈(M)가 증가함에 따라 최대 우도 검출 방법의 계산 복잡도 증가량이 매우 크므로 실제 구현에는 적합하지 않다. In equation (2)
Figure 112005063412094-pat00009
Is the value of x that minimizes y (x), a function of x. Since the computational complexity of the maximum likelihood detection method is proportional to nmM n , the computational complexity increase of the maximum likelihood detection method is very large as the number of transmit and receive antennas (n) and symbol alphabet size (M) increases. It is not suitable for a real implementation.

최대 우도 검출 방법의 이러한 계산 복잡도 증가 문제를 해결하기 위하여 기존에 다양한 검출 방법들이 제안된 바 있다. 먼저 최대 우도 검출 방법에 비해 계산 복잡도를 대폭 감소시키는 것을 목적으로 DF(Decision Feedback) 검출 방법이 제안되었다. 페이딩(fading) 채널 환경 하에서 안테나들 사이의 거리를 일정 이상 띄워두면 채널 행렬

Figure 112005063412094-pat00010
가 풀랭크를 가지는 것으로 가정할 수 있으며 다음 수학식 3과 같이 QR-분해 (QR-factorization)가 가능하다. In order to solve this problem of increasing computational complexity of the maximum likelihood detection method, various detection methods have been proposed. First, a decision feedback (DF) detection method has been proposed for the purpose of greatly reducing the computational complexity compared to the maximum likelihood detection method. Channel matrix when the distance between antennas is more than a certain distance under fading channel environment
Figure 112005063412094-pat00010
Can be assumed to have a full rank and QR-factorization is possible, as shown in Equation 3 below.

Figure 112005063412094-pat00011
Figure 112005063412094-pat00011

여기서

Figure 112005063412094-pat00012
는 m×n 유니터리 (unitary)행렬이며
Figure 112005063412094-pat00013
은 n×n 상삼각 (upper triangular) 행렬이다.here
Figure 112005063412094-pat00012
Is an m × n unitary matrix
Figure 112005063412094-pat00013
Is an n × n upper triangular matrix.

Figure 112005063412094-pat00014
Figure 112005063412094-pat00014

여기서

Figure 112005063412094-pat00015
은 n × n 항등(identity) 행렬이다. 이러한
Figure 112005063412094-pat00016
의 QR-분해 이후 수신 신호 벡터
Figure 112005063412094-pat00017
에
Figure 112005063412094-pat00018
을 곱하면 다음 수학식 5와 같은 변형된 수신 신호 벡터를 얻을 수 있다.here
Figure 112005063412094-pat00015
Is an n x n identity matrix. Such
Figure 112005063412094-pat00016
Signal received since QR-decomposition
Figure 112005063412094-pat00017
on
Figure 112005063412094-pat00018
Multiplying to obtain a modified received signal vector, such as the following equation (5).

Figure 112005063412094-pat00019
Figure 112005063412094-pat00019

여기서

Figure 112005063412094-pat00020
로
Figure 112005063412094-pat00021
의 각 원소들은
Figure 112005063412094-pat00022
의 각 원소들과 동일한 평균 및 분산값을 가지는 랜덤 변수로 모델링할 수 있다. 이러한 변형된 수신 신호 벡터
Figure 112005063412094-pat00023
를 이용하여 DF 검출 방법을 수행한다. DF 검출 방법은 먼저 수신 심벌
Figure 112005063412094-pat00024
으로부터 슬라이싱을 통해 송신 심벌인
Figure 112005063412094-pat00025
을 검출해 낸다. 다음으로 수신 심벌
Figure 112005063412094-pat00026
에서 송신 심벌
Figure 112005063412094-pat00027
성분을 간섭 제거(interference canceling)한 후 순차적으로
Figure 112005063412094-pat00028
을 슬라이싱 을 통해 검출해 낸다. 이러한 슬라이싱 및 간섭 제거를 순차적으로 반복하여 수행함으로써 모든 심벌에 대한 검출이 가능하다. 상술된 간섭 제거 방식은 통상적인 방법이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. here
Figure 112005063412094-pat00020
in
Figure 112005063412094-pat00021
Each element of
Figure 112005063412094-pat00022
It can be modeled as a random variable having the same mean and variance as each element of. These modified received signal vectors
Figure 112005063412094-pat00023
The DF detection method is performed by using. The DF detection method first receives the received symbol
Figure 112005063412094-pat00024
Symbol transmission via slicing from
Figure 112005063412094-pat00025
To detect. Next receive symbol
Figure 112005063412094-pat00026
Transmit symbol
Figure 112005063412094-pat00027
Sequentially cancel the components after interference canceling
Figure 112005063412094-pat00028
Is detected by slicing. By sequentially performing such slicing and interference cancellation, detection of all symbols is possible. Since the above-described interference cancellation scheme is a conventional method, a detailed description thereof will be omitted.

이러한 DF 검출 방법은 앞선 검출 과정에서 오류가 발생하면 이 후의 검출 과정들에 영향을 미치는 오류 천이가 발생한다. 또한 가장 먼저 검출하는 심벌에 대한 다이버시티 차수(diversity order)가 (m-n+1)로 송수신 안테나 수가 같은 경우에는 다이버시티 이득이 없는 상황이 발생한다. In the DF detection method, when an error occurs in the previous detection process, an error transition affecting subsequent detection processes occurs. In addition, when the diversity order for the first symbol to be detected is (m-n + 1) and the number of transmit / receive antennas is the same, there is no diversity gain.

즉, 송수신 안테나 수가 같은 경우 첫 번째 검출 과정에서 다이버시티 차수가 부족하고 이로 인해 이후의 검출 과정들에 오류 천이가 발생하여 전체 검출 성능이 크게 저하되는 문제가 발생한다. 또한 DF 검출 방법의 성능은 어떤 심벌을 먼저 검출하는가에 따라 크게 영향을 받으므로 검출 순서를 최적화하는 과정이 필요하다. That is, when the number of transmit / receive antennas is the same, the diversity order is insufficient in the first detection process, and thus, an error transition occurs in subsequent detection processes, thereby causing a problem in that the overall detection performance is greatly reduced. In addition, since the performance of the DF detection method is greatly influenced by which symbol is detected first, it is necessary to optimize the detection order.

도 2는 종래의 DF 검출 방법의 성능 예를 도시한 그래프로서, x축은 각 수신 안테나 별 평균 수신 신호 대 잡음비이며, y축은 평균 심벌 오율 (average SER, average symbol error rate)을 나타낸다. 2 is a graph showing an example of the performance of the conventional DF detection method, where the x-axis is the average received signal-to-noise ratio for each receiving antenna, and the y-axis is the average symbol error rate (average symbol error rate).

도 2에 도시된 바와 같이 최적 검출 순서를 가지는 DF 검출 방법 (DF with optimum layer ordering)의 성능이 임의의 검출 순서를 가지는 DF 검출 방법 (DF without layer ordering)에 비해 평균 심벌 오율 10-3에서 5 dB 가량의 신호 대 잡음비 이득이 있다. 이러한 최적 검출 순서를 가지는 DF 검출 방법조차도 성능이 우수한 최대 우도 검출 방법 (ML)에 비해 평균 심벌 오율 10-3에서 13 dB 가량의 신 호 대 잡음비 손실이 있다. As shown in FIG. 2, the performance of the DF detection method having the optimum detection order (DF with optimum layer ordering) is 5-3 in the average symbol error rate compared to the DF detection method (DF without layer ordering) having an arbitrary detection order. There is a signal-to-noise ratio gain of about dB. Even the DF detection method with this optimal detection order has a signal-to-noise ratio loss of about 13 dB at an average symbol error rate of 10-3, compared to the superior maximum likelihood detection method (ML).

또한, 종래의 검출 방법으로는 이러한 DF 검출 방법과 최대 우도 검출 방법을 단순히 결합한 ML-DF 검출 방법이 있다. ML-DF 검출 방법에서는 DF 검출 방법에서와 같이 먼저 채널 행렬

Figure 112005063412094-pat00029
의 QR-분해를 수행하여 수정된 수신 신호 벡터를 얻은 후 처음 q개의 심벌들에 대해 최대 우도 검출 방법을 적용하고 그 결과들을 이용하여 간섭 제거를 수행한 후 나머지 (n-q)개의 심벌들에 대해 DF 검출 방법을 적용한다. As a conventional detection method, there is a ML-DF detection method that simply combines such a DF detection method and a maximum likelihood detection method. In the ML-DF detection method, first, as in the DF detection method, the channel matrix
Figure 112005063412094-pat00029
After performing the QR-decomposition, we obtain the modified received signal vector, apply the maximum likelihood detection method to the first q symbols, and use the results to remove the interference and then apply the DF to the remaining (nq) symbols. The detection method is applied.

도 3은 종래의 ML-DF 검출 방법의 성능 예를 설명하기 위한 그래프이다. 도 3에서 알 수 있듯이 최대 우도 검출 방법이 적용되는 심벌의 개수인 q값을 증가시킴에 따라 ML-DF 검출 방법의 성능 개선을 얻을 수 있지만 최적의 성능에는 미치지 못함을 알 수 있다. 또한 q값을 증가시킴에 따라 계산 복잡도를 크게 증가시키는 문제점이 있다. 3 is a graph illustrating a performance example of a conventional ML-DF detection method. As can be seen in FIG. 3, the performance improvement of the ML-DF detection method can be obtained by increasing the q value, which is the number of symbols to which the maximum likelihood detection method is applied, but it does not reach the optimum performance. In addition, as the q value increases, there is a problem of greatly increasing the computational complexity.

또한, 종래의 검출 방법인 PD (Parallel Detection) 방법은 ML-DF 검출 방법과 유사하게 DF 검출 방법과 최대 우도 검출 방법을 결합한 검출 방법이다. In addition, the PD (Parallel Detection) method, which is a conventional detection method, is a detection method combining the DF detection method and the maximum likelihood detection method similarly to the ML-DF detection method.

PD 검출 방법은 DF 검출 방법에서와 같이 먼저 채널 행렬인

Figure 112005063412094-pat00030
의 QR-분해를 수행하여 수정된 수신 신호 벡터를 얻은 후 처음 하나의 심벌(후보 심벌)에 대해서는 검출 과정 없이 그 심벌이 가질 수 있는 모든 가능한 심벌 값에 대해 나머지 (n-1)개의 심벌들에 대한 DF 검출 과정을 반복한다. The PD detection method is a channel matrix like the DF detection method.
Figure 112005063412094-pat00030
After performing the QR-decomposition of the modified received signal vector, the first one symbol (candidate symbol) is applied to the remaining (n-1) symbols for all possible symbol values that the symbol can have without detection. Repeat the DF detection process.

즉, 하나의 심벌로 나타낼 수 값의 가지 수인 심벌 알파벳 사이즈가 M이라고 했을 때 M번의 DF 검출 과정을 (n-1)개의 심벌들에 대해 반복 적용하게 된다. 이러 한 과정을 거쳐 송신 심벌 벡터에 대한 M개의 후보 심벌 벡터들을 얻을 수 있으며, 그 결과를 이용하여 최종적으로 최대 우도 검출 방법을 적용하여 심벌을 검출한다.That is, when the symbol alphabet size, which is the number of values that can be represented by one symbol, is M, M DF detection processes are repeatedly applied to (n-1) symbols. Through this process, M candidate symbol vectors for the transmitted symbol vector can be obtained, and finally, the symbol is detected by applying the maximum likelihood detection method using the result.

한편 이러한 PD 검출 방법은 처음 어떤 하나의 심벌을 후보 심벌로 할 것인가와 나머지 (n-1)개의 심벌들을 어떤 순서로 검출할 것인가에 따라 성능에 영향을 받는다. 따라서 DF 검출 방법에서처럼 최적의 심벌 검출 순서를 찾는 과정이 필요하다. On the other hand, the PD detection method is affected in performance depending on which one symbol is used as a candidate symbol and in which order the remaining (n-1) symbols are detected. Therefore, it is necessary to find the optimal symbol detection order as in the DF detection method.

도 4 내지 도 6은 PD 검출 방법의 성능 예를 설명하기 위한 그래프이다. 도 4 내지 도 6에서 p=1을 가지는 p-PD 검출 방법은 기존의 PD 검출 방법을 의미하며 p는 후보 심벌의 개수를 나타낸다. 도 4는 송수신 안테나 수가 각각 4 개인 경우 최적의 검출 순서를 사용할 때의 PD 검출 방법 성능이 최적 성능에 근접함을 보여 준다. 그러나 PD 검출 방법의 성능은 송수신 안테나 수가 증가함에 따라 최적의 검출 순서를 사용하더라도 최적 성능에 비해 성능 열화가 발생하는 문제점이 있다. 4 to 6 are graphs for explaining the performance example of the PD detection method. 4 to 6, the p-PD detection method having p = 1 refers to a conventional PD detection method, and p represents the number of candidate symbols. 4 shows that the PD detection method performance when the optimal detection order is used when the number of transmit / receive antennas is 4 each is close to the optimum performance. However, the performance of the PD detection method has a problem that performance deterioration occurs compared to the optimum performance even if the optimal detection order is used as the number of transmitting and receiving antennas increases.

도 5 및 도 6은 송수신 안테나 수가 각각 8개인 경우 PD 검출 방법의 성능 예를 도시한 것으로서, 임의의 검출 순서를 적용하는 경우 PD방법의 성능 예를 제시한다. 5 and 6 illustrate performance examples of the PD detection method when the number of transmit / receive antennas is 8, respectively. FIG. 5 and FIG. 6 show performance examples of the PD method when any detection order is applied.

도 5에 도시된 바와 같이 임의의 검출 순서(noord)를 사용하는 경우 PD 검출 방법 (p-PD (p=1,noord))은 최대 우도 검출 방법에 비해 평균 심벌 오율 10-3에서 8.5 dB 가량의 신호 대 잡음비 손실이 있다. As shown in FIG. 5, the PD detection method (p-PD (p = 1, noord)) is about 8.5 dB at an average symbol error rate of 10-3 compared to the maximum likelihood detection method when an arbitrary detection order is used. Signal-to-noise ratio loss.

다음으로 도 6에서는 최적의 검출 순서(optord)를 사용하는 PD 검출 방법의 성능 예를 제시한다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이 최적의 검출 순서를 사용하는 경우 PD 검출 방법 (p-PD (p=1,optord))은 최대 우도 검출 방법에 비해 평균 심벌 오율 10-3에서 1.5 dB 가량의 신호 대 잡음비 손실이 있다. Next, FIG. 6 shows an example of the performance of the PD detection method using an optimal detection order. As can be seen in FIG. 6, the PD detection method (p-PD (p = 1, optord)) has a signal of about 1.5 dB at an average symbol error rate of 10-3 when using the optimal detection order. There is a loss of noise ratio.

상술한 바와 같이 종래의 검출 방법들은 대부분 최적의 성능에 비해 성능 열화가 크며 최적 성능에 근접한 성능을 가지더라도 계산 복잡도가 여전히 높은 편이다. 따라서 최적 성능에 근접한 성능을 가지면서도 계산 복잡도를 대폭 감소시킬 수 있는 새로운 검출 방법이 요구되어 왔다. As described above, the conventional detection methods are largely degraded in performance compared to the optimum performance, and the computational complexity is still high even though the performance is close to the optimal performance. Therefore, there has been a need for a new detection method capable of significantly reducing computational complexity while having a performance close to optimum performance.

본 발명의 기술적 과제는 V-BLAST 시스템의 수신기에서 최적의 성능에 근접한 성능을 가지면서도 계산 복잡도를 대폭 감소시킬 수 있는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신 심벌 검출 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a transmission symbol detection method in a receiver of a V-BLAST system that can significantly reduce computational complexity while having a performance close to optimal performance in a receiver of a V-BLAST system.

상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 송신 안테나 n개와 수신 안테나 m개를 가지는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법은, In order to achieve the above object of the present invention, a transmission symbol detection method in a receiver of a V-BLAST system having n transmission antennas and m reception antennas is provided.

채널 행렬(

Figure 112005063412094-pat00031
)을
Figure 112005063412094-pat00032
로 QR-분해한 후 수신 신호 벡터(
Figure 112005063412094-pat00033
)에
Figure 112005063412094-pat00034
을 곱하여 변형된 수신 신호 벡터 행렬식을 산출하는 단계; 상기 수신 신호 벡터 행렬식에서 p개의 송신 심벌들을 후보 심벌로 선택하는 단계; 소정의 검출 순서에 따라, 상기 후보 송신 심벌들이 가질 수 있는 모든 가능한 Mp개의 p-튜플들을 사용하여 간섭 제거를 수행하는 단계; 나머지 (n-p)개의 송신 심벌들에 대해 Mp번의 DF 검출 방 법을 적용하여 Mp개의 n-튜플을 구하는 단계; 및 상기 DF 검출 방법에 의해 산출된 Mp개의 n-튜플을 이용하여 최종적으로 모든 심벌들에 대해 최대 우도 검출 방법을 적용하여 송신 심벌 벡터를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. (여기서,
Figure 112005063412094-pat00035
는 m×n 유니터리 행렬,
Figure 112005063412094-pat00036
은 n×n 상삼각 행렬, M은 알파벳 사이즈로서, 하나의 송신 심벌로 나타낼 수 있는 값의 수임)Channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00031
)of
Figure 112005063412094-pat00032
QR-decompose into the received signal vector (
Figure 112005063412094-pat00033
)on
Figure 112005063412094-pat00034
Multiplying to yield a modified received signal vector determinant; Selecting p transmission symbols as candidate symbols in the received signal vector determinant; Performing interference cancellation using all possible M p p -tuples that the candidate transmission symbols may have, according to a predetermined detection order; Applying M p DF single detection method for the remaining (np) transmitted symbol by finding an n- tuple of M p; And detecting a transmission symbol vector by applying a maximum likelihood detection method to all symbols finally using M p n-tuples calculated by the DF detection method. (here,
Figure 112005063412094-pat00035
Is the m × n unitary matrix,
Figure 112005063412094-pat00036
Is the n × n upper triangular matrix, M is the alphabet size, and is the number of values that can be represented by one transmission symbol.)

또한, 상기 소정의 검출 순서를 결정하는 방법은 채널 행렬(

Figure 112005063412094-pat00037
)의 n개의 열 중에서 p개의 후보 심벌을 선택하는
Figure 112005063412094-pat00038
경우의 수 각각에 대응하여 나머지 (n-p) 개의 열을 DF 검출하여 심벌의 신호 대 잡음비의 최소값이 가장 커지는 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00039
)의 열 순서에 해당하는 심벌 순으로 검출 순서를 결정함을 특징으로 한다.In addition, the method for determining the predetermined order of detection is a channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00037
Selects p candidate symbols from the n columns of
Figure 112005063412094-pat00038
The channel matrix whose maximum value of the signal-to-noise ratio of the symbol is the largest by DF detecting the remaining (np) columns corresponding to each number of cases (
Figure 112005063412094-pat00039
The detection order is determined in the order of symbols corresponding to the column order of).

또한, 상기 소정의 검출 순서는 채널 행렬(

Figure 112005063412094-pat00040
)의 n개의 열 중에서 상기 R행렬의 우측 하단에 있는 원소(rn,n)로부터 좌측 상단 대각선 방향으로 P번째의 원소까지 각각의 원소에 대하여 최소화할 수 있는 열을 결정하는 단계; 및 (p+1)번째의 원소부터는
Figure 112005063412094-pat00041
행렬의 원소인 ri,i (i=n-p, n-p-1,...,1)를 최대화할 수 있는 열을 결정하고 가장 커지는 열 순서에 따라 해당하는 심벌 순으로 검출 순서를 결정하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.In addition, the predetermined detection order is a channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00040
Determining a column that can be minimized for each element from the elements (r n, n ) at the lower right of the R matrix to the P-th element in the upper left diagonal direction among the n columns of); And (p + 1) th element
Figure 112005063412094-pat00041
Determining a column capable of maximizing r i, i (i = np, np-1, ..., 1) , which is an element of the matrix, and determining a detection order in a corresponding symbol order according to the largest column order; Characterized by including.

또한, 상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 송신 안테나 n개와 수신 안테나 m개를 가지는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법은,In addition, a transmission symbol detection method in a receiver of a V-BLAST system having n transmission antennas and m reception antennas for achieving the above technical problem of the present invention,

채널 행렬(

Figure 112005063412094-pat00042
)을
Figure 112005063412094-pat00043
로 QR-분해한 후 수신 신호 벡터(
Figure 112005063412094-pat00044
)에
Figure 112005063412094-pat00045
을 곱하여 변형된 수신 신호 벡터 행렬식을 산출하는 단계; 상기 수신 신호 벡터 행렬식에서 p개의 송신 심벌들을 후보 심벌로 선택하는 단계; 소정의 검출 순서에 따라, 상기 p개의 후보 심벌들이 가질 수 있는 가능한 모든 Mp개의 p-튜플들을 사용하여 간섭 제거하는 단계; 나머지 (n-p)개의 송신 심벌들에 대해 Mp번의 재귀적 간섭 제거 과정을 포함하는 DF 검출 과정을 적용하여 Mp개의 n-튜플을 구하는 단계; 및 상기 재귀적 간섭 제거 과정을 포함하는 DF 검출과정에 의해 산출된 Mp개의 n-튜플을 이용하여 모든 심벌들에 대한 최대 우도 검출 과정을 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00042
)of
Figure 112005063412094-pat00043
QR-decompose into the received signal vector (
Figure 112005063412094-pat00044
)on
Figure 112005063412094-pat00045
Multiplying to yield a modified received signal vector determinant; Selecting p transmission symbols as candidate symbols in the received signal vector determinant; Canceling interference using all possible M p p -tuples the p candidate symbols may have, according to a predetermined detection order; Obtaining M p n-tuples by applying a DF detection process including M p recursive interference cancellation for the remaining (np) transmission symbols; And applying a maximum likelihood detection process for all symbols using the M p n-tuples calculated by the DF detection process including the recursive interference cancellation process.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 V-BLAST 시스템의 수신 신호의 모델링을 다시 살펴보면 종래기술에서 상술된 바와 같이 수학식 1과 같이 표현된다. First, the modeling of the received signal of the V-BLAST system is described again as in Equation 1 as described above in the prior art.

Figure 112005063412094-pat00046
Figure 112005063412094-pat00046

본 발명에서 제안하고자 하는 검출 방법들은 채널 행렬(

Figure 112005063412094-pat00047
)의 QR-분해를 기 반으로 동작한다. 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00048
)가 풀 랭크인 경우 다음과 같은 QR-분해가 가능하다. 또한, 상술된 수학식 3과 수학식 4는 다음 수학식 6으로 동일하게 나타낼 수 있다. Detection methods proposed in the present invention are a channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00047
Based on QR-decomposition. Channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00048
If) is full rank, the following QR-decomposition is possible. In addition, the above-described equations (3) and (4) can be represented by the following equation (6).

Figure 112005063412094-pat00049
Figure 112005063412094-pat00049

여기서

Figure 112005063412094-pat00050
는 m×n 유니터리 행렬이며
Figure 112005063412094-pat00051
은 수학식 6에서와 같은 n×n 상삼각 행렬이다. 수학식 6의 양변에
Figure 112005063412094-pat00052
의 허미션(hermitian) 전치(transpose) 행렬인
Figure 112005063412094-pat00053
을 곱하면 종래 기술에서 상술된 수학식 5와 같은 변형된 수신 신호를 얻을 수 있다. here
Figure 112005063412094-pat00050
Is an m × n unitary matrix
Figure 112005063412094-pat00051
Is the n × n upper triangular matrix as in Equation 6. On both sides of equation (6)
Figure 112005063412094-pat00052
Hermitian transpose matrix of
Figure 112005063412094-pat00053
By multiplying it is possible to obtain a modified received signal as shown in Equation 5 described above in the prior art.

이하, 상술된 수학식 6과 같은 변형된 수신 신호를 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail using the modified received signal as shown in Equation (6).

<실시예1>Example 1

본 발명의 제1실시예는 V-BLAST 시스템의 수신단에서 처음 p개의 심벌들을 후보 심벌들로 사용 (즉, p는 후보 심벌들의 개수)하고 심벌 알파벳 사이즈가 M일 때, 그 후보 심벌들이 가질 수 있는 Mp개의 가능한 p-튜플(tuple)들을 사용하여 간섭 제거한 후 나머지 (n-p)개의 심벌들에 대해 Mp번의 DF 검출 과정을 반복 적용한 다. 그 결과 얻어지는 Mp개의 n-튜플들을 사용하여 최종적으로 모든 심벌들에 대해 최대 우도 검출 방법을 적용한다. 이와 같은 본 발명의 제1실시예의 검출방법을 p-PD 검출 방법으로 칭하기로 한다. The first embodiment of the present invention uses the first p symbols as candidate symbols (ie, p is the number of candidate symbols) at the receiving end of the V-BLAST system, and when the symbol alphabet size is M, the candidate symbols may have them. After eliminating interference using M p possible p-tuples, M p DF detection processes are repeatedly applied to the remaining (np) symbols. Finally, the maximum likelihood detection method is applied to all symbols using the resulting M p n-tuples. This detection method of the first embodiment of the present invention will be referred to as p-PD detection method.

이러한 과정을 좀 더 상세히 살펴 보면 다음과 같다. 먼저 수학식 5에서 송신심벌 벡터 x에서 후보 심벌 p개를 선택한 후 행벡터

Figure 112005063412094-pat00054
의 전치(transpose)인
Figure 112005063412094-pat00055
이 가질 수 있는 모든 Mp개의 p-튜플들에 대해 나머지
Figure 112005063412094-pat00056
에 DF 검출 방법을 적용한다. DF 검출 방법을 적용한 후 그 결과로 Mp개의 n-튜플을 얻을 수 있으며 이를 사용하여 최대 우도 검출 방법을 적용하여 최종 검출을 수행한다. This process is described in more detail as follows. First, p candidate symbols are selected from the transmission symbol vector x in Equation 5, and then row vectors are selected.
Figure 112005063412094-pat00054
Transpose
Figure 112005063412094-pat00055
For every M p p -tuples this can have
Figure 112005063412094-pat00056
DF detection method is applied. After applying the DF detection method, as a result, M p n-tuples can be obtained, and the final detection is performed using the maximum likelihood detection method.

본 발명의 제1실시예인 p-PD 검출 방법은 DF 검출 방법을 적용하는 과정에서 처음으로 검출하는 심벌에 대한 다이버시티 차수가 p만큼 증가하며 최종 검출을 위한 최대 우도 검출 방법의 적용 과정에서 고려하는 n-튜플들의 개수가 Mn개에서 Mp개로 크게 감소함을 알 수 있다. The p-PD detection method according to the first embodiment of the present invention increases the diversity order for the first detected symbol by p in the process of applying the DF detection method, and considers it during the application of the maximum likelihood detection method for final detection. It can be seen that the number of n-tuples is greatly reduced from M n to M p .

따라서 우수한 성능을 얻으면서도 낮은 계산 복잡도를 가지는 것이 가능하다. 여기서 p값의 증가는 Mp 개수만큼 최대 우도 검출 방법이 적용되어 심벌 검출의 성능 향상을 가져오는 반면 계산 복잡도의 증가를 초래하므로 최적의 p값을 찾는 것이 중요하다. Thus, it is possible to have low computational complexity while achieving good performance. In this case, it is important to find an optimal p value because increasing the p value results in an improved symbol detection performance by applying the maximum likelihood detection method by the number of M ps .

한편 p값이 1인 경우에는 후보 심벌이 한 개로 설정한 종래의 PD 검출 방법과 동일한 방법이 되므로 본 발명의 제1실시예는 후보 심벌을 복수개로서 p값이 1보다 큰 수의 적절한 값을 설정하여 적용하며, 종래의 PD 검출 방법을 포함하는 것으로 볼 수 있다. On the other hand, if the p value is 1, the method is the same as the conventional PD detection method in which one candidate symbol is set. Therefore, in the first embodiment of the present invention, a plurality of candidate symbols are used, and the p value is set to a value greater than one. It can be seen that it includes a conventional PD detection method.

도 8은 p-PD 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8에서, 802 단계에서

Figure 112005063412094-pat00057
에 k=1로 한 경우 행벡터의 전치인 송신 벡터
Figure 112005063412094-pat00058
가 가질 수 있는 첫 번째 추정값에 대하여 나머지 송신 벡터
Figure 112005063412094-pat00059
에DF 검출 방법을 적용한다. 8 is a flowchart illustrating a p-PD detection method. In Figure 8, in step 802
Figure 112005063412094-pat00057
Is the transpose vector of the transpose of the row vectors when k = 1
Figure 112005063412094-pat00058
The remaining transmission vectors for the first estimate that can have
Figure 112005063412094-pat00059
The DF detection method is applied.

DF 검출 방법의 적용 과정은 수신 심벌 벡터 추정값 산출식

Figure 112005063412094-pat00060
에 대입되어 먼저 송신 벡터
Figure 112005063412094-pat00061
가 가질 수 있는 첫 번째 값을 이용하여 수신 심벌의 추정값
Figure 112005063412094-pat00062
에서 간섭 제거한 후(806 단계), 슬라이싱을 하여 수학식
Figure 112005063412094-pat00063
에서
Figure 112005063412094-pat00064
에 대한 첫 번째 추정값인
Figure 112005063412094-pat00065
을 구한다(808 단계). 그 이후
Figure 112005063412094-pat00066
및
Figure 112005063412094-pat00067
의 첫 번째 추정값을 이용하여 다시 간섭 제거한 후(804 및 806 단계), 슬라이싱을 하여
Figure 112005063412094-pat00068
의 수학식에서
Figure 112005063412094-pat00069
에 대한 첫 번째 추정값인
Figure 112005063412094-pat00070
을 구해 낸다(808 단계).The application process of the DF detection method is a formula for calculating a received symbol vector estimate value.
Figure 112005063412094-pat00060
Is first assigned to the send vector
Figure 112005063412094-pat00061
Estimate of the received symbol using the first value that
Figure 112005063412094-pat00062
After the interference is removed (step 806), slicing the equation
Figure 112005063412094-pat00063
in
Figure 112005063412094-pat00064
The first estimate for
Figure 112005063412094-pat00065
Obtain (step 808). after that
Figure 112005063412094-pat00066
And
Figure 112005063412094-pat00067
After eliminating interference again using the first estimate of (steps 804 and 806), slicing
Figure 112005063412094-pat00068
In the equation
Figure 112005063412094-pat00069
The first estimate for
Figure 112005063412094-pat00070
(Step 808).

이러한 과정을 n-p번 반복하여 810 단계에서 송신 심벌 벡터

Figure 112005063412094-pat00071
에 대한 첫 번째 추정값까지 구해진 것이 확인되면 816 단계에서 k를 1 증가시켜 2로 하고
Figure 112005063412094-pat00072
가 가질 수 있는 두 번째 추정값에 대하여 나머지
Figure 112005063412094-pat00073
에 DF 검출 방법을 적용한다. 이러한 과정을 Mp번 반복하며, 814 단계에서 k가 Mp보다 큰 경우가 발생하면 최종적으로 Mp개의 n-튜플을 얻게 되고 그 결과를 이용하여 818 단계에서 최대 우호 복호 방법을 적용하여 심벌 값을 산출한다. 따라서, 종래의 최대 우호 복호 방법을 그대로 적용하기 위해 Mn개의 n-튜플을 산출하는 것보다 적은 개수인 Mp개의 n-튜플을 산출하게 되어 복잡도를 크게 감소시킬 수 있다. Repeat this process np times and transmit symbol vector in step 810
Figure 112005063412094-pat00071
Once we have determined that we have obtained the first estimate for, in step 816 we increase k by 1 to 2
Figure 112005063412094-pat00072
For the second estimate that can have
Figure 112005063412094-pat00073
DF detection method is applied. This process is repeated M p times, and if k is larger than M p in step 814, M p n-tuples are finally obtained, and in step 818, the symbol value is applied by applying the maximum likelihood decoding method. To calculate. Therefore, in order to apply the conventional maximum likelihood decoding method as it is, it is possible to calculate M p n-tuples, which is a smaller number than calculating M n n-tuples, thereby greatly reducing complexity.

<실시예2> Example 2

본 발명의 제2실시예는 제1실시예인 p-PD 검출 방법과 거의 유사하며 DF 검출 과정에 차이가 있다. 제1실시예와 비교하여 제2실시예에서는 DF 검출 과정을 적용할 때 재귀적 간섭 제거(recursive interference canceling)를 적용한다. 이러한 본 발명의 제2실시예를 이하 설명에서 p-PD-RIC 방법으로 칭하기로 한다. The second embodiment of the present invention is almost similar to the p-PD detection method of the first embodiment, and there is a difference in the DF detection process. Compared to the first embodiment, the second embodiment applies recursive interference canceling when the DF detection process is applied. This second embodiment of the present invention will be referred to as p-PD-RIC method in the following description.

이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다. 발명의 제2실시예에서는 제1실시예에서와 동일하게 초기에 먼저 수학식 5에서 송신심벌 x에서 후보 심벌 p개를 선택한 후 행벡터

Figure 112005063412094-pat00074
의 전치인
Figure 112005063412094-pat00075
가 가질 수 있는 모든 Mp개의 p-튜플들에 대하여 나머지 송신 심벌
Figure 112005063412094-pat00076
에 변형된 DF 검출 방법을 적용한다.Looking at this in more detail as follows. In the second embodiment of the present invention, firstly, as in the first embodiment, firstly, p candidate symbols are selected from the transmission symbol x in Equation 5, and then row vectors are selected.
Figure 112005063412094-pat00074
Predecessor of
Figure 112005063412094-pat00075
Remaining transmit symbol for every M p p -tuples
Figure 112005063412094-pat00076
The modified DF detection method is applied.

재귀적 간섭 제거를 포함하는 DF 검출 과정은 종래의 DF 검출 과정에 비하여 오류 천이의 영향을 감소시킬 수 있기 때문에 보다 우수한 검출 성능을 얻을 수 있다. 변형된 DF 검출 방법은 기존의 DF 검출 방법과 달리 현재 DF 검출 방법을 적용한 심벌의 검출 결과를 이용하여 이전에 DF 검출 방법을 적용한 심벌들의 검출 결과들을 업데이트한다. Since the DF detection process including recursive interference cancellation can reduce the effects of error transitions compared to the conventional DF detection process, better detection performance can be obtained. Unlike the conventional DF detection method, the modified DF detection method updates detection results of symbols previously applied to the DF detection method by using a detection result of a symbol to which the current DF detection method is applied.

이 후 업데이트된 이전 심벌들의 검출 결과들을 이용하여 현재의 DF 검출 결과를 업데이트함으로써 종래의 DF 검출 방법의 적용 과정에서 발생하는 오류 천이 영향을 줄일 수 있다. 최종 검출 결과는 제1실시예에서와 마찬가지로 변형된 DF 검출 방법 적용 후 얻어지는 Mp개의 n-튜플들을 가지고 최대 우도 검출 방법을 적용하여 얻을 수 있다. 제2실시예에 대해서도 제1실시예와 동일하게 성능과 계산 복잡도를 고려하여 적절한 p값의 선택이 필요하다. Thereafter, by updating the current DF detection result using the updated detection results of previous symbols, it is possible to reduce the effect of error transition occurring in the application process of the conventional DF detection method. The final detection result can be obtained by applying the maximum likelihood detection method with M p n-tuples obtained after applying the modified DF detection method as in the first embodiment. Similarly to the first embodiment, the second embodiment needs to select an appropriate p value in consideration of performance and computational complexity.

도 9a 및 도 9b는 p-PD-RIC 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 9A and 9B are flowcharts illustrating a p-PD-RIC detection method.

먼저 902 단계에서 제1실시예와 동일하게

Figure 112005063412094-pat00077
에 k=1로 하고, 송신 심벌 벡터
Figure 112005063412094-pat00078
가 가질 수 있는 첫 번째 추정값에 대하여 나머지 송신 심벌 벡터
Figure 112005063412094-pat00079
에 재귀적 간섭 제거를 사용하는 DF 검출 방법을 적용한다. 재귀적 간섭 제거를 사용하는 DF 검출 방법은 먼저 904 단계 에서
Figure 112005063412094-pat00080
의 수식을 적용하여
Figure 112005063412094-pat00081
가 가질 수 있는 첫 번째 추정값을 이용하여 간섭 제거 후 슬라이싱을 하여
Figure 112005063412094-pat00082
에 대한 첫 번째 추정값을 구한다(906 단계). 그 후
Figure 112005063412094-pat00083
와
Figure 112005063412094-pat00084
의 첫 번째 추정값을 이용하여 간섭 제거 후(908 및 910 단계), 슬라이싱을 하여
Figure 112005063412094-pat00085
에 대한 첫 번째 추정값을 구한다(912 단계). First, as in the first embodiment in step 902
Figure 112005063412094-pat00077
Let k = 1 and transmit symbol vector
Figure 112005063412094-pat00078
The remaining transmit symbol vectors for the first estimate that can have
Figure 112005063412094-pat00079
We apply the DF detection method using recursive interference cancellation. The DF detection method using recursive interference cancellation first begins at step 904.
Figure 112005063412094-pat00080
By applying the formula of
Figure 112005063412094-pat00081
Slicing using the first estimate that can have
Figure 112005063412094-pat00082
Obtain the first estimate of (step 906). After that
Figure 112005063412094-pat00083
Wow
Figure 112005063412094-pat00084
After eliminating interference (steps 908 and 910) using the first estimate of, slicing
Figure 112005063412094-pat00085
Obtain a first estimate of for step 912.

이 후,

Figure 112005063412094-pat00086
와
Figure 112005063412094-pat00087
의 첫 번째 추정값을 이용하여 수신 심벌 추정값
Figure 112005063412094-pat00088
에서 간섭 제거 후(918 단계), 다음 수식
Figure 112005063412094-pat00089
을 통하여 결합 및 슬라이싱을 하여
Figure 112005063412094-pat00090
의 첫 번째 추정값을 갱신한다(920 단계). after,
Figure 112005063412094-pat00086
Wow
Figure 112005063412094-pat00087
Received symbol estimate using the first estimate of
Figure 112005063412094-pat00088
After eliminating interference (step 918),
Figure 112005063412094-pat00089
By combining and slicing through
Figure 112005063412094-pat00090
Update the first estimate of (step 920).

930 단계에서는

Figure 112005063412094-pat00091
의 첫 번째 추정값과
Figure 112005063412094-pat00092
의 갱신된 첫 번째 추정값을 이용하여 간섭 제거 후(922 내지 930 단계), 슬라이싱을 하여
Figure 112005063412094-pat00093
에 대한 첫 번째 추정값을 갱신한다(932 단계). 이러한 과정을 반복하여
Figure 112005063412094-pat00094
의 첫 번째 추정값까지 모두 얻으면 k를 증가시켜 2로 하고 상기 904 단계로부터의 과정을 반복한다. 또한 904 단계로부터의 전체 과정을 Mp번 반복한 후에는 Mp개의 n튜플을 얻을 수 있으며 k가 Mp 보다 큰 경우에는 수학식 2의 최대 우도 검 출 방법을 적용하여 심벌값을 검출한다(938 단계). In 930
Figure 112005063412094-pat00091
With the first estimate of
Figure 112005063412094-pat00092
After the interference cancellation (steps 922 to 930) using the updated first estimate of
Figure 112005063412094-pat00093
Update the first estimate for (step 932). Repeat this process
Figure 112005063412094-pat00094
When all the first estimates of are obtained, k is increased to 2 and the process from step 904 is repeated. In addition, after repeating the entire process from the step 904 p M times is to obtain pieces of the n-tuple M p M p a k If larger, the symbol value is detected by applying the maximum likelihood detection method of Equation 2 (step 938).

< 검출 순서 결정 방법 > <How to determine the detection order>

상기 실시예에서 제공한 검출 방법에 적합한 최적 검출 순서 결정 방법 및 준최적 검출 순서 결정 방법을 설명하기로 한다. 먼저 최적 검출 순서 결정 방법은 기존의 PD 검출 방법을 위한 최적 검출 순서 결정 방법을 확장하여 얻을 수 있다. The optimal detection order determination method and the suboptimal detection order determination method suitable for the detection method provided in the above embodiment will be described. First, the optimal detection order determination method can be obtained by extending the optimal detection order determination method for the conventional PD detection method.

먼저 채널 행렬

Figure 112005063412094-pat00095
의 n개의 열 중에서 p개의 열을 고르는 방법은
Figure 112005063412094-pat00096
경우의 수가 있다. 이러한 경우에 대해 각각 나머지 (n-p)개의 열들을 가지고 DF 검출 방법에 적합한 최적 검출 순서를 결정한다. 즉, 나머지 (n-p)개의 열들을 가지고 DF 검출 방법에 적합한 최적 검출 순서를 결정하는 과정은
Figure 112005063412094-pat00098
번이 요구된다. 최종적으로
Figure 112005063412094-pat00099
경우의 행렬
Figure 112005063412094-pat00100
의 열 순서에 대해 DF 검출 방법을 적용하는 심벌의 신호 대 잡음 비 중 최소값이 가장 커지는 행렬
Figure 112005063412094-pat00101
의 열 순서를 찾으면 그
Figure 112005063412094-pat00102
의 열 순서에 해당하는 심벌 검출 순서가 최적 검출 순서가 된다.First channel matrix
Figure 112005063412094-pat00095
How to choose p columns out of n columns of
Figure 112005063412094-pat00096
There are a number of cases. Such For each case, each of the remaining (np) columns is used to determine an optimal detection order suitable for the DF detection method. That is, the process of determining the optimal detection order suitable for the DF detection method with the remaining (np) columns
Figure 112005063412094-pat00098
Times are required. Finally
Figure 112005063412094-pat00099
Matrix of cases
Figure 112005063412094-pat00100
The matrix with the largest minimum signal-to-noise ratio of the symbol applying the DF detection method to the column order of
Figure 112005063412094-pat00101
If you find the column order of that
Figure 112005063412094-pat00102
The symbol detection order corresponding to the column order of is the optimal detection order.

다음으로 본 발명의 검출방법에 적합한 준최적 검출 순서 결정 방법은 수학식 6에서 먼저 행렬

Figure 112005063412094-pat00103
의 n개의 열들 중
Figure 112005063412094-pat00104
행렬의 대각선(diagonal) 원소들 중 우측 하단에 위치한 원소(rn,n)을 최소화할 수 있는 열을 결정한다. 다음으로 행렬
Figure 112005063412094-pat00105
의 나머지 (n-1)개의 열들 중
Figure 112005063412094-pat00106
행렬의
Figure 112005063412094-pat00107
을 최소화할 수 있는 열을 결정한다. 이와 같은 과정을 p번 반복한 후 (p+1)번째부터는
Figure 112005063412094-pat00108
행렬의 ri,i (i=n-p, n-p- 1,...,1)을 최대화할 수 있는 열을 결정한다. 이와 같은 과정을 (n-p)번 반복함으로써 최종적으로 준최적 심벌 검출 순서를 결정할 수 있게 된다. Next, a suboptimal detection order determination method suitable for the detection method of the present invention is a matrix in Equation 6 first.
Figure 112005063412094-pat00103
Of n columns of
Figure 112005063412094-pat00104
Determine the column that minimizes the elements (r n, n ) at the bottom right of the diagonal elements of the matrix. Next matrix
Figure 112005063412094-pat00105
Of the remaining (n-1) columns of
Figure 112005063412094-pat00106
Matrix
Figure 112005063412094-pat00107
Determine the heat to minimize this. Repeat this process p times and after (p + 1) th
Figure 112005063412094-pat00108
Determine the column that maximizes r i, i (i = np, np-1, ..., 1) of the matrix. By repeating this process (np) times, it is possible to finally determine the suboptimal symbol detection order.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 V-BLAST 시스템을 위한 검출 방법들 (p-PD, p-PD-RIC)의 성능을 도시한 것이다. 도 4는 송수신 안테나 수(n, m)가 각각 4개인 경우의 성능 예를 도시한 것으로서, 최적 검출 순서 결정 방법을 적용한 경우 이미 기존의 PD 검출 방법이 최적의 성능에 근접한다. 그러나 도시된 바와 같이 검출 순서 결정 방법을 적용하지 않은 경우에는 최적의 성능에 근접하기 위해서는 본 발명의 p-PD 및 p-PD-RIC 방법들이 효과적임을 알 수 있다. 4 to 6 show the performance of the detection methods (p-PD, p-PD-RIC) for the V-BLAST system of the present invention. 4 shows an example of the performance when the number of transmission and reception antennas (n, m) is four, and when the optimal detection order determination method is applied, the existing PD detection method is close to the optimal performance. However, when the detection order determination method is not applied as shown, it can be seen that the p-PD and p-PD-RIC methods of the present invention are effective to approach optimal performance.

도 5 및 도 6은 송수신 안테나 수가 각각 8개인 경우의 성능 예를 도시한 것으로서, 기존의 PD 검출 방법은 최적 검출 순서 결정 방법을 적용하더라고 최적의 성능에 비해 성능 열화가 발생하는데 반해 본 발명의 p-PD 및 p-PD-RIC 방법들은 최적 검출 순서를 적용하는 경우와 검출 순서를 적용하지 않는 경우에 대해 모두 최적의 성능에 근접할 수 있음을 알 수 있다. 5 and 6 illustrate performance examples in the case where the number of transmit / receive antennas is eight. In the conventional PD detection method, even if the optimal detection order determination method is applied, the performance deterioration occurs in comparison with the optimum performance. It can be seen that the -PD and p-PD-RIC methods can approach the optimum performance both for the case of applying the optimal detection order and for the case of not applying the detection order.

도 5에서 임의의 검출 순서를 가지는 p-PD-RIC 방법 (p-PD-RIC (p=4, noord))은 최대 우도 검출 방법에 비해 평균 심벌 오율 10-3에서 0.5dB 이내의 신호 대 잡음비 손실이 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6에서 최적의 검출 순서를 가지는 p-PD 검출 방법 (p-PD (p=2, optord)은 최대 우도 검출 방법에 비해 평균 심벌 오율 10-3에서 거의 신호 대 잡음비 손실이 없음을 알 수 있다. 도 7은 최적 및 준최적 검출 순서 결정 방법을 적용하는 경우의 성능 비교 예를 도시한 것으로서, 준최적 검출 순서는 최적 검출 순서에 비해 성능 열화가 거의 없으며 계산 복잡도도 낮아 효율적인 검출 순서 결정 방법임을 알 수 있다. In FIG. 5, the p-PD-RIC method having an arbitrary detection order (p-PD-RIC (p = 4, noord)) has a signal-to-noise ratio within 0.5 dB at an average symbol error rate of 10 -3 compared to the maximum likelihood detection method. It can be seen that there is a loss. In addition, the p-PD detection method (p-PD (p = 2, optord) having the optimal detection order in FIG. 6 shows almost no signal-to-noise ratio loss at the average symbol error rate of 10-3, compared to the maximum likelihood detection method. FIG. 7 illustrates an example of performance comparison when the optimal and suboptimal detection order determination methods are applied, and the suboptimal detection order has less performance deterioration and lower computational complexity than the optimal detection order. It can be seen that.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, n개의 송신 안테나와 m개의 수신 안테나를 사용하는 V-BLAST 시스템의 수신기에서 종래의 최대 우도 검출 방법과 DF 검출 방법을 효율적으로 결합하여 최적 성능에 근접하면서 계산 복잡도를 대폭 감소시킨 검출방법과, 이 검출 방법에 적용되는 성능 열화가 거의 없이 복잡도가 감소된 검출 순서 결정방법을 제공한다. As described above, according to the present invention, in a receiver of a V-BLAST system using n transmit antennas and m receive antennas, the conventional maximum likelihood detection method and the DF detection method are effectively combined to achieve computational complexity while approaching optimum performance. The present invention provides a detection method which greatly reduces the number of signals, and a detection order determination method having a reduced complexity with little performance degradation applied to the detection method.

Claims (6)

송신 안테나 n개와 수신 안테나 m개를 가지는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법에 있어서, A transmission symbol detection method in a receiver of a V-BLAST system having n transmission antennas and m reception antennas, 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00109
)을
Figure 112005063412094-pat00110
로 QR-분해한 후 수신 신호 벡터(
Figure 112005063412094-pat00111
)에
Figure 112005063412094-pat00112
을 곱하여 변형된 수신 신호 벡터 행렬식을 산출하는 단계; Channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00109
)of
Figure 112005063412094-pat00110
QR-decompose into the received signal vector (
Figure 112005063412094-pat00111
)on
Figure 112005063412094-pat00112
Multiplying to yield a modified received signal vector determinant; 산출된 상기 수신 신호 벡터 행렬식에서 p개의 송신 심벌들을 후보 심벌로 선택하는 단계; Selecting p transmission symbols as candidate symbols in the received signal vector determinant; 소정의 검출 순서에 따라, 상기 후보 송신 심벌들이 가질 수 있는 모든 가능한 Mp개의 p-튜플들을 사용하여 간섭 제거를 수행하는 단계; Performing interference cancellation using all possible M p p -tuples that the candidate transmission symbols may have, according to a predetermined detection order; 나머지 (n-p)개의 송신 심벌들에 대해 Mp번의 DF(Decision Feedback) 검출 방법을 적용하여 Mp개의 n-튜플을 구하는 단계; 및 The remaining (np) of applying (Decision Feedback) M p DF single detection method for the transmitted symbol comprises: obtaining an n- tuple of M p; And 상기 DF 검출 방법에 의해 산출된 Mp개의 n-튜플을 이용하여 최종적으로 모든 심벌들에 대해 최대 우도 검출 방법을 적용하여 송신 심벌 벡터를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법. (여기서,
Figure 112005063412094-pat00113
는 m×n 유니터리 행렬,
Figure 112005063412094-pat00114
은 n×n 상삼각 행렬, M은 알파벳 사이즈로서, 하나의 송신 심벌로 나타낼 수 있는 값의 수임)Detecting a transmission symbol vector by applying a maximum likelihood detection method to all symbols finally using M p n-tuples calculated by the DF detection method. Transmission symbol detection method at the receiver. (here,
Figure 112005063412094-pat00113
Is the m × n unitary matrix,
Figure 112005063412094-pat00114
Is the n × n upper triangular matrix, M is the alphabet size, and is the number of values that can be represented by one transmission symbol.) 제 1항에 있어서, 상기 소정의 검출 순서를 결정하는 방법은 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00115
)의 n개의 열 중에서 p개의 후보 심벌을 선택하는
Figure 112005063412094-pat00116
경우의 수 각각에 대응하여 나머지 (n-p) 개의 열을 DF 검출함에 있어 심벌의 신호 대 잡음비의 최소값이 가장 커지는 채널 행렬 (
Figure 112005063412094-pat00117
)의 열 순서에 해당하는 심벌 순으로 검출 순서를 결정함을 특징으로 하는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법. The method of claim 1, wherein the method of determining the predetermined order of detection comprises: a channel matrix;
Figure 112005063412094-pat00115
Selects p candidate symbols from the n columns of
Figure 112005063412094-pat00116
In the DF detection of the remaining (np) columns corresponding to the number of cases, the channel matrix having the largest minimum value of the signal-to-noise ratio of the symbol (
Figure 112005063412094-pat00117
The transmission symbol detection method in the receiver of the V-BLAST system, characterized in that the detection order is determined in the order of the symbol corresponding to the column order of. 제 1항에 있어서, 상기 소정의 검출 순서는 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00118
)의 n개의 열 중에서 상기
Figure 112005063412094-pat00119
행렬의 우측 하단에 위치한 원소(rn,n)로부터 좌측 상단 대각선 방향으로 p번째의 원소까지 각각의 원소에 대하여 최소화할 수 있는 열을 결정하는 단계; 및 The method of claim 1, wherein the predetermined order of detection is a channel matrix (A).
Figure 112005063412094-pat00118
Of n columns of
Figure 112005063412094-pat00119
Determining a column that can be minimized for each element from the element (r n, n ) located at the lower right of the matrix to the pth element in the upper left diagonal direction; And (p+1)번째의 원소부터는
Figure 112005063412094-pat00120
행렬의 원소인 ri,i (i=n-p, n-p-1,...,1)를 최대화할 수 있는 열을 결정하고 가장 커지는 열 순서에 따라 해당하는 심벌 순으로 검출 순서를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법.From the (p + 1) th element
Figure 112005063412094-pat00120
Determining a column capable of maximizing r i, i (i = np, np-1, ..., 1) , which is an element of the matrix, and determining a detection order in a corresponding symbol order according to the largest column order; Transmission symbol detection method in the receiver of the V-BLAST system, comprising a. 송신 안테나 n개와 수신 안테나 m개를 가지는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법에 있어서,A transmission symbol detection method in a receiver of a V-BLAST system having n transmission antennas and m reception antennas, 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00121
)을
Figure 112005063412094-pat00122
로 QR-분해한 후 수신 신호 벡터(
Figure 112005063412094-pat00123
)에
Figure 112005063412094-pat00124
을 곱하여 변형된 수신 신호 벡터 행렬식을 산출하는 단계; Channel matrix (
Figure 112005063412094-pat00121
)of
Figure 112005063412094-pat00122
QR-decompose into the received signal vector (
Figure 112005063412094-pat00123
)on
Figure 112005063412094-pat00124
Multiplying to yield a modified received signal vector determinant; 상기 수신 신호 벡터 행렬식에서 p개의 송신 심벌들을 후보 심벌로 선택하는 단계; Selecting p transmission symbols as candidate symbols in the received signal vector determinant; 소정의 검출 순서에 따라, 상기 p개의 후보 심벌들이 가질 수 있는 가능한 모든 Mp개의 p-튜플들을 사용하여 간섭 제거하는 단계; Canceling interference using all possible M p p -tuples the p candidate symbols may have, according to a predetermined detection order; 나머지 (n-p)개의 송신 심벌들에 대해 Mp번의 재귀적 간섭 제거 과정을 포함하는 DF(Decision Feedback) 검출 과정을 적용하여 Mp개의 n-튜플을 구하는 단계; 및Obtaining M p n-tuples by applying a Decision Feedback (DF) detection process including M p recursive interference cancellation for the remaining (np) transmission symbols; And 상기 재귀적 간섭 제거 과정을 포함하는 DF 검출 과정에 의해 산출된 Mp개의 n-튜플을 이용하여 모든 심벌들에 대한 최대 우도 검출 과정을 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법.(여기서,
Figure 112005063412094-pat00125
는 m×n 유니터리 행렬,
Figure 112005063412094-pat00126
은 n×n 상삼각 행렬, M은 알파벳 사이즈로서, 하나의 송신 심벌로 나타낼 수 있는 값의 수임) Applying a maximum likelihood detection process for all symbols using the M p n-tuples generated by the DF detection process including the recursive interference cancellation process; and a V-BLAST system comprising: A transmission symbol detection method in a receiver of (where,
Figure 112005063412094-pat00125
Is the m × n unitary matrix,
Figure 112005063412094-pat00126
Is the n × n upper triangular matrix, M is the alphabet size, and is the number of values that can be represented by one transmission symbol.) 제 4항에 있어서, 상기 소정의 검출 순서를 결정하는 방법은 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00127
)의 n개의 열 중에서 p개의 후보 심벌을 선택하는
Figure 112005063412094-pat00128
경우의 수 각각에 대응하여 나머지 (n-p) 개의 열을 DF 검출함에 있어 심벌의 신호 대 잡음비의 최소값이 가장 커지는 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00129
) 열 순서에 해당하는 심벌 순으로 검출 순서를 결정함을 특징으로 하는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법. 5. The method of claim 4, wherein the method of determining the predetermined order of detection comprises a channel matrix (&lt; / RTI &gt;
Figure 112005063412094-pat00127
Selects p candidate symbols from the n columns of
Figure 112005063412094-pat00128
In the DF detection of the remaining (np) columns corresponding to each of the number of cases, the channel matrix having the largest minimum value of the signal-to-noise ratio of the symbol (
Figure 112005063412094-pat00129
The transmission symbol detection method in the receiver of the V-BLAST system, characterized in that the detection order is determined in the symbol order corresponding to the column order. 제 4항에 있어서, 상기 소정의 검출 순서는 채널 행렬(
Figure 112005063412094-pat00130
)의 n개의 열 중에서 상기
Figure 112005063412094-pat00131
행렬의 우측 하단에 위치한 원소(rn,n)로부터 좌측 상단 대각선 방향으로 p번째의 원소까지 각각의 원소에 대하여 최소화할 수 있는 열을 결정하는 단계; 및 The method of claim 4, wherein the predetermined detection order is a channel matrix (5).
Figure 112005063412094-pat00130
Of n columns of
Figure 112005063412094-pat00131
Determining a column that can be minimized for each element from the element (r n, n ) located at the lower right of the matrix to the pth element in the upper left diagonal direction; And (p+1)번째의 원소부터는
Figure 112005063412094-pat00132
행렬의 원소인 ri,i (i=n-p, n-p-1,...,1)를 최대화할 수 있는 열을 결정하고 가장 커지는 열 순서에 따라 해당하는 심벌 순으로 검출 순서를 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 V-BLAST 시스템의 수신기에서의 송신심벌 검출 방법. From the (p + 1) th element
Figure 112005063412094-pat00132
Determining a column that can maximize r i, i (i = np, np-1, ..., 1), the elements of the matrix, and determining the detection order in the order of the corresponding symbols according to the largest column order. And a transmission symbol detection method in a receiver of a V-BLAST system.
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