KR100548345B1

KR100548345B1 - 소프트 결정 방식을 이용한 복조 방법

Info

Publication number: KR100548345B1
Application number: KR1020030030300A
Authority: KR
Inventors: 장석일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2006-02-02
Also published as: CN1551586A; US20040252792A1; EP1478147A2; KR20040098136A; JP2004343752A

Abstract

본 발명은 소프트 결정 방식을 이용한 복조 방법에 관한 것으로 특히, QPSK의 경우 심볼 매핑 규칙을 이용한 위상 천이를 통해 간단한 연산만으로 소프트 결과를 추출함으로써 복조 연산 과정을 단순화시킬 수 있도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 QPSK 변조 방식의 전송 신호를 수신하는 단계와, 수신신호의 심볼 성좌를 산출하는 단계와, 상기 심볼성좌의 위상을 천이시키는 단계와, 상기 위상 천이된 심볼 함수에 대해 I,Q 성분의 소프트 출력값을 산출하는 단계와, 상기 소프트 출력값에 대해 위상 천이 값의 역수 곱셈으로 진폭 보상을 수행하여 최종 소프트 출력값을 얻는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

소프트 결정 방식을 이용한 복조 방법{MODULATION METHOD USING SOFT DECISION FORMULA}

도1은 일반적인 QPSK 심볼 매핑을 보인 표.

도2는 도1의 매핑 심볼의 성좌도.

도3은 본 발명의 실시예에서 도2의 성좌도를 45도 위상 천이시킨 성좌도.

도4는 본 발명의 실시예에서 소프트 출력값을 보인 예시도.

본 발명은 3G TDD(Time Devision Duplexing) HCR/LCR에 관한 것으로 특히, 소프트 결정 방식을 이용한 복조 방법에 관한 것이다.

3G(제3 세대) TDD HCR/LCR에서는 주로 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조(modulation)를 사용하여 신호를 전송한다.

3G TDD HCR/LCR에서의 QPSK 변조(modulation) 방법을 설명하면 다음과 같다.

TDD HCR/LCR에서 각 버스트(burst)는 2개의 데이터 부분으로 구성되어 있다.

따라서, 물리적 매핑(physical mapping) 절차를 거쳐서 생성된 비트는 아래의 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.

이에 따라, QPSK 변조 방식을 사용할 경우 상기 [수학식 1]과 같은 연산으로 산출된 비트는 2비트씩 하나의 QPSK 심볼로 매핑되어 전송된다. 이때, 매핑된 심볼은 도1의 표와 같으며 이의 성좌도는 도2와 같다.

그런데, 일반적으로 도2의 성좌도와 같은 심볼로 전송된 신호를 수신단에서 QPSK 복조(demodulation)하는 방법으로는 Hard Decision 방법과 Soft Decision 방법이 있다.

Hard Decision 방법은 hard 값 즉, QPSK의 심볼인 경우 심볼 당 2비트로 복조하는 것으로, 수신신호와 가장 가까운 심볼을 찾아 도1의 표를 참조하여 역변환하는 것이다.

Soft Decision 방법은 소프트(soft) 결과를 출력하는 것으로, 출력이 단순한 2비트가 아니고 소프트 값을 얻는 것을 말한다. 즉, Soft Decision의 출력은 시스템에 따라 일정한 수 비트로 표현되는데 이는 수신심볼의 특성을 최대한 지니고 있는 수 비트의 고정된 포인트 출력을 말한다

일반적으로 채널 복호 블록은 하드(hard) 입력보다 소프트(soft) 입력의 경우 탁월한 성능을 낸다. 이는 Hard Decision의 경우 수신 심볼의 특성을 손상시켜서 Soft Decision 보다 심볼 특성을 덜 지니고 있기 때문이다.

즉, 소프트 입력은 수신신호의 특성을 최대한 지니고 있기 때문에 채널 복호시 유용하게 사용되며 특히, 일반적으로 사용되는 반복 복호의 경우 소프트 입력에 대해 탁월한 성능을 발휘한다.

따라서, 수신단에서는 소프트 결정 방법을 이용하여 수신신호를 복조하는 것이 바람직하다. 즉, 수신단에서는 채널 복호 성능의 향상을 위해 소프트 출력(soft output)을 요구하게 된다.

이에 따라, 복조(Demodulation) 단계에서 수신 심볼을 소프트 값을 지닌 신호로 역변환하며 그 역변환된 출력이 일정 절차를 거쳐 채널 복호 블록으로 입력된다. 일반적으로 MSPK(M-ary Phase Shift Keying) 복조시 수신심볼과 최소거리에 위치한 심볼의 거리로써 소프트 결과를 얻는다.

그러나, 종래에는 HCR/LCR에서 사용하는 심볼 성좌도로부터 그 특성상 직접 소프트 결과를 추출할 수 없고 또한, MPSK(M-ary Phase Shift Keying)에서 보통 사용되는 최소 심볼 거리 방법으로 복조한다면 그 복잡도가 M 값에 따라 기하급수적으로 증가하는 단점이 있다.

즉, 종래에는 성좌도의 특성을 갖는 수신신호를 직접 소프트 출력으로 변환할 수 없어 성좌도의 모든 심볼과 각각의 거리를 측정하여 소프트 결과를 출력하므로 복잡도가 커지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 QPSK의 경우 심볼 매핑 규칙을 이용한 위상 천이를 통해 간단한 연산만으로 소프트 결과를 추출함으로써 복조 연산 과정을 단순화시킬 수 있도록 창안한 소프트 결정 방식을 이용한 복조 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 QPSK 변조 방식의 전송 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신신호의 심볼 성좌를 추출하는 단계와, 상기 추출된 심볼 성좌에 대해 위상 천이를 수행하는 단계와, 상기 위상 천이된 심볼 함수에 대해 심볼매핑에 의해 I,Q 성분의 소프트 출력값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 소프트 출력값에 대해 위상 천이만큼 진폭 보상을 수행하여 최종 소프트 출력값을 얻는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기에서 위상 천이는 45도만큼 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 진폭 보상은 위상천이 값의 역수를 곱하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 심볼 성좌도가 지니고 있는 특성을 이용하여 단순한 덧셈 또는 뺄셈만으로 소프트 결과를 추출함으로써 연산의 복잡도를 감소시키도록 하는 것이다. 이는 심볼 맵핑(symbol mapping)의 규칙을 이용한 위상 천이를 통해서 가능하다.

따라서, 본 발명은 3G TDD HCR/LCR에서 QPSK 변조를 사용할 경우 수신단에서 소프트 출력을 위한 복조를 단 한번의 덧셈 또는 뺄셈을 이용하여 수행함으로써 복조의 복잡도를 감소시키고 수신기의 효율을 증가시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 QPSK 변조시 소프트 결정 방식을 이용하였음을 가정하여 수신신호에 대한 효율적인 QPSK 복조 방법에 대해 설명하기로 한다.

도2의 성좌도를 살펴보면 일정한 특성을 지니고 있음을 알 수 있는데 이를 시계 방향으로 45도 회전시키면 도3의 성좌도와 같이 된다.

도3을 살펴보면, I 성분과 Q 성분을 소프트 출력으로 바로 추출할 수 있음을 알 수 있다.

다시 말해서, I 성분의 경우 허수(Imaginary) 축을 기준으로 오른쪽은 '0'의 값으로, 왼쪽은 '1'의 값으로 나누어지며, Q 성분의 경우 실수(real) 축을 기준으로 위쪽은 '0'의 값으로, 아래쪽은 '1'의 값으로 나누어진다.

보통 QPSK 변조시 '0'은 '+1'로, '1'은 '-1'로 매핑되므로 도3의 성좌도에 QPSK 소프트 변조 방식을 적용할 수 있는데 이는 이는 도4와 같이 표시된다.

이때, 상기 과정으로 출력된 소프트 결과값은 원래의 수신 진폭으로 복원하기 위해 스케일링이 필요하다. 이는 소프트 출력값이 실제 수신 진폭 보다 작아지기 때문이다.

예를 들어, 송신 심볼이 'j'이고 아무런 잡음이 없었다면 수신심볼도 'j'가 되고, 이 값은 '00'이라는 값이 매핑된 심볼이므로 '11'이라는 소프트값으로 복조되어야 한다.

하지만, 도2의 성좌도를 45도 회전시킨 소프트 출력 예를 들어 도3에서 "00"에 대한 심볼의 x축과 y축의 값은 0.707, 0.707이 된다.

따라서, 수신심볼의 성좌도를 소정 각도(여기서는 45도) 회전시켜 얻은 소프트 출력값은 원래의 수신 진폭으로 보상하기 위해 1/0.707을 곱해야 한다. 이러한 스케일링 과정은 모든 심볼에 대해 마찬가지로 적용된다.

한편, 상기의 연산 과정은 덧셈과 뺄셈으로 단순하게 표현될 수 있는데 이를 수식으로 설명하면 다음과 같다.

만약, 수신신호가

,

라고 가정할 때 복조를 위해 45도 만큼 시계 방향으로 회전시키면 그 결과는 다음의 [수학식 2]와 같이 표현된다.

이때, 수신진폭을 보상하기 위해 I와 Q 신호에 1/0.707 값을 곱해주면 최종 소프트 결과값은 아래의 [수학식 3]과 같이 얻을 수 있다.

따라서, 1번씩의 덧셈과 뺄셈으로 소프트 출력을 얻을 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 3G HCR/LCR에서 QPSK 변조를 사용할 경우 수신단에서 소프트 출력을 위한 복조를 단 한번의 덧셈 또는 뺄셈을 이용하여 수행함으로써 복조의 복잡도를 감소시키고 수신기의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

QPSK 변조 방식의 전송 신호를 수신하는 단계와,

상기 수신신호의 심볼 성좌를 추출하는 단계와,

상기 심볼 성좌에 대해 위상 천이를 수행하는 단계와,

상기 위상 천이된 심볼 함수에 대해 심볼매핑에 의해 I,Q 성분의 소프트 출력값을 산출하는 단계와,

상기 소프트 출력값에 대해 위상 천이 값의 역수 곱셈으로 진폭 보상을 수행하여 최종 소프트 출력값을 얻는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 하는 소프트 결정 방식을 이용한 복조 방법.
제1항에 있어서, 위상 천이는 45도만큼 실행하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 방식을 이용한 복조 방법.
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