• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권3호
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• pp.494-507
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• 2011

In this paper, we propose two schemes to reduce the complexity of fixed-complexity sphere decoder (FSD) algorithm in the ordering and tree-search stages, respectively, while achieving quasi-ML performance. In the ordering stage, we propose a QR-decomposition-based FSD signal ordering based on the zero-forcing criterion (FSD-ZF-SQRD) that requires only a few number of additional complex flops compared to the unsorted QRD. Also, the proposed ordering algorithm is extended using the minimum mean square error (MMSE) criterion to achieve better performance. In the tree-search stage, we introduce a threshold-based complexity reduction approach for the FSD depending on the reliability of the signal with the largest noise amplification. Numerical results show that in 8 ${\times}$ 8 MIMO system, the proposed FSD-ZF-SQRD and FSD-MMSE-SQRD only require 19.5% and 26.3% of the computational efforts required by Hassibi's scheme, respectively. Moreover, a third threshold vector is outlined which can be used for high order modulation schemes. In 4 ${\times}$ 4 MIMO system using 16-QAM and 64-QAM, simulation results show that when the proposed threshold-based approach is employed, FSD requires only 62.86% and 53.67% of its full complexity, respectively.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권2호
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• pp.330-343
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• 2011

In this paper, we propose two schemes to reduce the complexity of fixed-complexity sphere decoder (FSD) algorithm in the ordering and tree-search stages, respectively, while achieving quasi-ML performance. In the ordering stage, we propose a QR-decomposition-based FSD signal ordering based on the zero-forcing criterion (FSD-ZF-SQRD) that requires only a few number of additional complex flops compared to the unsorted QRD. Also, the proposed ordering algorithm is extended using the minimum mean square error (MMSE) criterion to achieve better performance. In the tree-search stage, we introduce a threshold-based complexity reduction approach for the FSD depending on the reliability of the signal with the largest noise amplification. Numerical results show that in $8{\times}8$ MIMO system, the proposed FSD-ZF-SQRD and FSD-MMSE-SQRD only require 19.5% and 26.3% of the computational efforts required by Hassibi’s scheme, respectively. Moreover, a third threshold vector is outlined which can be used for high order modulation schemes. In $4{\times}4$ MIMO system using 16-QAM and 64-QAM, simulation results show that when the proposed threshold-based approach is employed, FSD requires only 62.86% and 53.67% of its full complexity, respectively.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권4호
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• pp.180-187
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• 2014

본 논문에서는, 하향 다중 사용자 MIMO 환경에서 간섭 검출 및 제거를 하기위해 확장된 fixed-complexity sphere decoder (FSD) 알고리즘이 제안되었다. 제안된 알고리즘은, generalized sphere decoder (GSD) 알고리즘을 이용한 채널행렬 확장과 간섭신호와 요구신호를 고려한 채널행렬 순서화를 통해 FSD 알고리즘을 간섭신호 검출에 활용 가능하도록 확장 하였다. IEEE802.11ac의 통신모드 중 네 명의 다중 사용자에게 각각 702 Mbit/s 전송이 가능한 환경의 몬테카를로실험을 통해서, 제안된 알고리즘이 10% packet error rate기준으로 간섭제거 기능이 없는 maximum-likelihood 검출성능 대비 $E_b/N_0$가 약 3 dB 향상됨을 보여주었다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권1호
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• pp.63-69
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• 2011

In this paper, we propose a fixed-complexity sphere encoder (FSE) for multi-user multi-input multi-output (MU-MIMO) systems. The proposed FSE accomplishes a scalable tradeoff between performance and complexity. Also, because it has a parallel tree-search structure, the proposed encoder can be easily pipelined, leading to a tremendous reduction in the precoding latency. The complexity of the proposed encoder is also analyzed, and we propose two techniques that reduce it. Simulation and analytical results demonstrate that in a $4{\times}4$ MU-MIMO system, the proposed FSE requires only 11.5% of the computational complexity needed by the conventional QR decomposition with M-algorithm encoder (QRDM-E). Also, the encoding throughput of the proposed encoder is 7.5 times that of the QRDM-E with tolerable degradation in the BER performance, while achieving the optimum diversity order.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 ICEIC The International Conference on Electronics Informations and Communications
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• pp.137-142
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• 2004

In this paper, we propose a new scheme for geometry coding of three-dimensional (3-D) mesh models using a fixed spectral basis. In order to code the mesh geometry information, we generate a fixed spectral basis using the dual graph derived from the 3-D mesh topology. After we partition a 3-D mesh model into several independent sub-meshes to reduce coding complexity, the mesh geometry information is projected onto the generated orthonormal bases which are the eigenvectors of the Laplacian matrix of the 3-D mesh. Finally, spectral coefficients are coded by a quantizer and a variable length coder. The proposed scheme can not only overcome difficulty of generating a fixed spectral basis, but also reduce coding complexity. Moreover, we can provide an efficient multi-resolution representation of 3-D meshes.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권1호
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• pp.10-18
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• 2013

최근 고정된 연산량을 가지므로 하드웨어 구현이 용이한 고정연산량 (fixed-complexity) lattice reduction (fcLR) 기법이 제안되었다. 또한 한 개의 레이어에는 모든 성상점을 시도하여 높은 오류성능을 달성하는 QR-LRL (QR분해-least reliable layer) 신호검출기법이 제안되었다. 본 논문에서는 이 두 가지 기법을 결합하여 연산량은 고정되고 오류성능은 더욱 우수한 신호검출기법을 제안한다. QR-LRL에서와 같이 가장 신뢰도가 낮은 레이어 LRL을 제외한 후 LR을 수행하게 되면 LR의 연산복잡도가 크게 감소함을 보인다. 결과적으로 연산복잡도와 오류성능 관점에서 모두 제안된 방식이 기존 fcLR 기반 신호검출기법보다 우수한 성능을 달성한다. 모의실험을 통해 제안된 기법이 기존 기법에 비해 고정연산량 및 오류성능 관점에서 동시에 우수함을 보인다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권6호
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• pp.620-626
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• 2014

In this paper, we propose a parallel collaborative sphere decoder with a scalable architecture promising quasi-maximum likelyhood performance with a relatively small amount of computational resources. This design offers a hardware-friendly algorithm using a modified node operation through fixing the variable complexity of the critical path caused by the sequential nature of the conventional sphere decoder (SD). It also reduces the computational complexity compared to the fixed-complexity sphere decoder (FSD) algorithm by tree pruning using collaboratively operated node operators. A Monte Carlo simulation shows that our proposed design can be implemented using only half the parallel operators compared to the approach using an ideal fully parallel scheme such as FSD, with only about a 7% increase of the normalized decoding time for MIMO dimensions of $16{\times}16$ with 16-QAM modulation.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권11호
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• pp.95-117
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• 2006

본 논문에서는 IEEE 802.16e OFDMA/TDD 이동국 모뎀의 링크 성능과 복잡도 최적화를 위한 부동 및 고정 소수점 설계에 대하여 논한다. 부동 소수점 설계에서는 이동국 모뎀에서 하향링크 트래픽 채널의 채널 추정 방법을 제안하고, 모의실험을 통하여 최적의 알고리즘을 선정한다. 그리고 시간 및 주파수 동기화, Digital Front End와 CINR 추정 기법에 관하여 성능 향상과 시스템을 최적화하기 위한 알고리즘을 제안하고, 상향링크의 트래픽 채널과 제어 채널의 부동 소수점 설계 방법을 논한다. 제안된 알고리즘은 IEEE 802.16e OFDMA/TDD 시스템에 적용하여, 모의실험을 통한 성능을 Detection Probability, Mean Acqusition Time, PER 성능 그래프 등으로 그 우수성을 검증한다. 고정 소수점 설계에서는 부동 소수점 설계로부터 최적의 고정 소수점 설계를 위한 효율적인 방법론을 제시한다. 그리고 하향링크와 상향링크의 트래픽 채널, 시간 및 주파수 동기, DFE 블록을 고정 소수점 설계하고, 모의실험을 통하여 성능과 복잡도 간의 tradeoff 관계를 최적화한다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권5호
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• pp.11-19
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• 2014

본 논문에서는 고차 MIMO 시스템을 위한 저 복잡도의 병렬 구형 검출 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 정적 가지치기와 가변 가능한 다수의 노드연산기에 의한 동적 가지치기 기법을 통해서 종래의 Fixed-complexity sphere decoder(FSD) 알고리즘 대비 더 낮은 복잡도를 갖게 되며, quasi-maximum likelihood 검출 성능을 보인다. 알고리즘과 함께 제안된 노드연산기 또한, 기존 구형검출기의 순차적 연산 구조를 갖는 노드 연산을 고정된 복잡도를 갖도록 제안하여 하드웨어 구현의 용이성을 제공한다. 16QAM 복조를 하는 고차 MIMO 무선통신의 몬테카를로 모의실험을 통해서, 종래의 저 복잡도를 갖는 FSD 알고리즘 대비, 제안된 알고리즘이 평균적으로 단 6.3%의 검출 시간이 증가되면서 평균 55% 탐색노드가 감소하여 연산 복잡도가 낮아지는 것을 보여주었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권7A호
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• pp.632-638
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• 2010

본 논문에서는 다중 사용자 MIMO 시스템을 위한 고정 복잡도를 갖는 스피어 인코더 (FSE)를 제안하고, FSE의 복잡도를 감소시키는 2가지 방법을 제시한다. FSE는 성능과 복잡도 간의 트레이드오프 관계를 적응적으로 조절할 수 있고, 병렬의 트리 탐색구조를 적용함으로써 프리코딩 지연을 상당히 감소시킬 수 있다. $4\times4$ 다중 사용자 MIMO 시스템에서 시뮬레이션을 수행한 결과, 제안한 FSE는 QRDM 인코더 (QRDM-E)에 비하여 작은 BER 성능 감소를 가져오지만 최적의 다이버시티 오더를 달성함과 더불어 일반적인 QRDM-E 복잡도의 16%정도만을 갖고, 인코딩 처리량(throughput)이 7.5배 향상됨을 확인하였다.