KR100569402B1 - 통신 시스템에 있어서의 하이브리드 ａｒｑ 전송 방법, 전송 장치 및 이를 구비한 기지국 장치, 통신 단말 장치 및 통신 시스템 - Google Patents

통신 시스템에 있어서의 하이브리드 ａｒｑ 전송 방법, 전송 장치 및 이를 구비한 기지국 장치, 통신 단말 장치 및 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

전송 이전에 포워드 에러 정정(FEC) 기법에 의해 인코딩되는 데이터 패킷이 자동 반복 요구에 근거하여 재전송되고, 심볼 단위로 또는 비트 단위로 이전에 수신된 에러 데이터 패킷에 의해 순차적으로 소프트 결합되는 통신 시스템에 있어서의 하이브리드 ARQ 재전송 방법이 제공된다. 상기 에러 데이터 패킷의 심볼은 사전 결정된 제 1 신호 콘스텔레이션(constellation)을 채용함으로써 변조된다. 재전송된 데이터 패킷의 심볼은 적어도 사전 결정된 제 2 신호 콘스텔레이션을 채용함으로써 변조된다. 각각의 심볼 비트는 사전 결정된 신호 콘스텔레이션의 모든 심볼에 대해 개별적인 비트 신뢰도에 의해 정의된 평균 비트 신회도를 갖는다. 본 발명에 따르면, 사전 결정된 제 1 및 적어도 제 2 신호 콘스텔레이션은 모든 전송의 각 비트에 대해 결합된 평균 비트 신뢰도가 평균화되도록 선택된다.

Description

통신 시스템에 있어서의 하이브리드 ＡＲＱ 전송 방법, 전송 장치 및 이를 구비한 기지국 장치, 통신 단말 장치 및 통신 시스템{HYBRID ARQ METHOD WITH SIGNAL CONSTELLATION REARRANGEMENT}
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 따른 통신 시스템에 있어서의 하이브리드 ARQ 재전송 방법에 관한 것이다.
신뢰 불가능하고 시변 채널 조건을 갖는 통신 시스템에 있어서의 통상적인 기법은 하이브리드 ARQ(HARQ)라 불리우는 포워드 에러 정정(FEC) 기법에 의해 자동 반복 요구(ARQ) 방안에 근거하여 에러를 정정하는 것이다. 통상적으로 이용된 순환 중복 체크(CRC)에 의해 에러가 검출된 경우 통신 시스템의 수신기는 송신기에게 에러 수신된 데이터 패킷을 재전송하도록 요구한다.
에스. 칼렐(S. Kallel), Analysis of a type Ⅱ hybrid ARQ scheme with code combining, IEEE Transactions on Communications, Vol.38, No.8, August 1990 및 에스. 칼렐(S. Kallel), 알. 링크(R. Link), 에스. 바크티야리(S. Bakhtiyari), Throughput performance of Memory ARQ schemes, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol.48, No.3, May 1999는 3 가지 유형의 ARQ 방안을 정 의한다.
·유형 Ⅰ : 에러 수신된 패킷은 폐기되고 동일한 패킷의 새로운 복사본이 재전송되어 개별적으로 디코딩된다. 해당 패킷의 이전 및 이후에 수신된 버전의 결합이 존재하지 않는다.
·유형 Ⅱ : 에러 수신된 패킷은 폐기되지 않으나, 후속 디코딩을 위해 송신기에 의해 제공된 몇몇 증분 리던던시 비트와 결합된다. 재전송된 패킷은 때때로 보다 높은 코딩율을 갖고 저장된 값과 수신기에서 결합된다. 이것은 각각의 재전송에 있어 적은 리던던시만이 부가된다는 것을 의미한다.
·유형 Ⅲ : 유형 Ⅱ와 동일하되 각각의 재전송된 패킷이 자체 디코딩 가능하다는 제약이 있다. 이것은 전송된 패킷이 이전의 패킷과 결합하지 않고 디코딩 가능하다는 것을 암시한다. 이것은 거의 모든 정보가 재이용 가능하지 않은 방식으로 몇몇 패킷이 손상된 경우에 유용하다.
유형 Ⅱ 및 Ⅲ 방안은 이전에 수신된 에러 패킷으로부터의 정보를 재이용할 능력을 제공하므로, 명백히 보다 지능적이며 유형 Ⅰ에 비해 성능 이득을 나타낸다. 기본적으로는 이전에 송신된 패킷의 리던던시를 재이용하는 3 가지 방안이 존재한다.
·소프트 결합(Soft-Combining)
·코드 결합(Code-Combining)
·소프트 결합 및 코드 결합의 조합
소프트 결합
소프트 결합을 채용하여 재전송 패킷은 이전에 수신된 심볼과 비교하여 동일한 심볼을 운반한다. 이 경우 다중 수신된 패킷은, 예를 들어, 디. 채이스(D. Chase), Code combining: A maximum-likelihood decoding approach for combining an arbitrary number of noisy packets, IEEE Trans. Commun., Vol. COM-33, pp. 385-393, May 1985 또는 비. 에이. 하비(B. A. Harvey) 및 에스. 위커(S. Wicker), Packet Combining Systems based on the Viterbi Decoder, IEEE Transactions on Communications, Vol. 42, No. 2/3/4, April 1994에 개시된 바와 같이, 심볼 단위로 또는 비트 단위로 결합된다. 모든 수신된 패킷으로부터의 이러한 소프트 판정값을 결합함으로써 전송된 비트의 신뢰도는 수신된 패킷의 수 및 파워에 따라 선형적으로 증대될 것이다. 디코더의 관점으로부터 볼 때 (일정한 코딩율을 갖는) 동일한 FEC 방안이 모든 전송에 대해 채용될 것이다. 따라서, 디코더는 결합된 소프트 판정값만을 알 수 있기 때문에 다수의 재전송이 어떻게 수행되었는가를 알 필요는 없다. 이러한 방안에서 모든 전송된 패킷은 동일한 수의 심볼을 운반해야만 할 것이다.
코드 결합
코드 결합은 (전송의 횟수를 증가시킴에 따라 코딩율이 감소하는) 새로운 코드 워드를 생성하기 위해 수신된 패킷을 연결한다. 따라서, 재전송된 패킷의 길이가 채널 조건을 채택하도록 변경될 수 있으므로, 디코더는 각각의 재전송 순간(instant)에서 적용하기 위해 FEC 방안을 인지해야 한다. 그러나, 이것은 소프트 결합에 비해 보다 많은 시그널링(signaling) 데이터를 전송할 것을 요구한다.
소프트 결합 및 코드 결합의 조합
재전송된 패킷이 이전에 송신된 심볼과 동일한 몇몇 심볼, 및 이들과 상이한 코드 심볼을 운반하는 경우, 동일한 코드 심볼은 "소프트 결합"이라는 제목의 섹션에서 기술한 바와 같이 소프트 결합을 이용하여 결합되는 한편, 나머지 코드 심볼은 코드 결합을 이용하여 결합될 것이다. 따라서, 시그널링 요건은 코드 결합과 유사할 것이다.
엠. 피. 슈미트(M. P. Schmitt), Hybrid ARQ Scheme employing TCM and Packet Combining, Electronics Letters Vol. 34, No. 18, September 1998에서 나타난 바와 같이, 트렐리스 코드 변조(Trellis Coded Modulation : TCM)에 대한 ARQ 성능은 재전송을 위한 심볼 콘스텔레이션(constellation)을 재배치함으로써 증대될 수 있다. 여기서, 재배치는 심볼 단위로 수행되므로, 성능 이득은 재전송을 통해 매핑된 심볼간의 유클리드 거리의 극대화를 초래한다.
(2개를 초과하는 비트를 운반하는 변조 방안에 따른) 고차 변조 방안을 고려하면, 소프트 결합을 채용하는 결합 방법은 다수의 단점을 갖는다. 소프트 결합된 심볼내에서의 비트 신뢰도는 모든 재전송에 대해 일정한 비율 내에 있을 것인데, 즉 이전에 수신된 전송 신호로부터 덜 신뢰 가능한 비트는 또 다른 전송 신호를 수신한 후에 보다 덜 신뢰 가능하고, 마찬가지로 이전에 수신된 전송 신호로부터 보 다 신뢰 가능한 비트는 또 다른 전송 신호를 수신한 후에 보다 신뢰 가능하게 될 것이다.
2 차원 신호 콘스텔레이션 매핑의 제한으로부터 가변 비트 신뢰도가 전개되며, 이러한 매핑에서 심볼 당 2개를 초과하는 비트를 운반하는 변조 방안은, 모든 심볼이 마찬가지로 동등하게 전송된다는 가정 하에 모든 비트에 대해 동일한 평균 신뢰도를 가질 수 없다. 결과적으로 평균 신뢰도라는 용어는 신호 콘스텔레이션의 모든 심볼에 대해 특정 비트의 신뢰도를 의미하는 것이다.
소정의 비트 매핑 차수 i1q1i2q2를 갖는 그레이 인코딩 신호 콘스텔레이션을 나타내는 도 1에 따른 16 QAM 변조 방안을 위한 신호 콘스텔레이션을 채용하면, 심볼 상에 매핑된 비트는 패킷의 첫 전송의 평균 신뢰도에 있어 서로 상이하다. 보다 상세하게는, 비트 i1 및 q1은, 이들의 신뢰도가 비트의 '1' 또는 '0'의 전송 여부와는 무관하므로, 신호 콘스텔레이션 다이어그램의 절반의 공간에 이들 비트가 매핑됨에 따라, 고 평균 신뢰도를 갖는다.
이와 달리, 비트 i2 및 q2는, 이들의 신뢰도가 비트의 '1' 또는 '0'의 전송 여부에 따라 달라지므로, 이들 비트는 저 평균 신뢰도를 갖는다. 예를 들어, 비트 i2에 대해, '1'은 외측 로우에 매핑되는 반면, '0'은 내측 로우에 매핑된다.
제 2 및 각각의 또 다른 재전송의 경우 비트 신뢰도는 서로 일정한 비율로 있을 것이고, 이는 첫 전송에 채용된 신호 콘스텔레이션에 의해 정의되는데, 즉 임의의 횟수의 재전송 이후에 비트 i1 및 q1은 비트 i2 및 q2보다 높은 평균 신뢰도를 항상 갖는다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 향상된 에러 정정 성능을 갖는 하이브리드 ARQ 재전송 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 1에 개시된 바와 같은 방법에 의해 해결된다.
본 발명의 따른 방법은 디코더 성능을 증대시키기 위해, 각각의 수신된 패킷의 전송 이후에 동등하거나 또는 거의 동등한 평균 비트 신뢰도를 갖는 경우에 큰 장점이 있다는 인식에 근거하는 것이다. 따라서, 본 발명의 기본 개념은, 평균 비트 신뢰도가 평균화되는 방식으로 재전송에 대해 비트 신뢰도를 맞추는 것이다. 이것은 모든 전송의 각 비트에 대한 결합된 평균 비트 신뢰도가 거의 동등하도록, 전송에 대해 사전 결정된 제 1 및 적어도 제 2 신호 콘스텔레이션을 선택함으로써 달성된다.
따라서, 신호 콘스텔레이션 재배치는 변경된 비트 매핑을 초래하며, 여기서 변조 심볼간의 유클리드 거리는 콘스텔레이션 포인트의 이동으로 인한 재전송간에 변경될 수 있다. 따라서, 평균 비트 신뢰도는 원하는 방식으로 조정될 수 있고 FEC 디코더의 성능을 증대시키도록 수신기에서 평균화될 수 있다.
본 발명의 보다 깊은 이해를 위해, 첨부 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예가 기술될 것이다.
도 1은 그레이 인코딩 비트 심볼에 의한 16 QAM 변조 방안을 나타내는 예시적인 신호 콘스텔레이션(constellation)을 도시하는 도면,
도 2는 그레이 인코딩 비트 심볼에 의한 16 QAM 변조 방안용의 신호 콘스텔레이션에 대한 4개의 예를 도시하는 도면,
도 3은 64 QAM 그레이 인코딩 비트 심볼에 대한 예시적인 신호 콘스텔레이션을 도시하는 도면,
도 4는 64 QAM 그레이 인코딩 비트 심볼에 대한 6개의 예시적인 신호 콘스텔레이션을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 기본 방법이 채용되는 통신 시스템의 예시적인 실시예를 나타내는 도면,
도 6은 도 5에 도시된 매핑 유닛의 세부 사항을 설명하는 도면이다.
실시예의 보다 나은 이해를 위해, 후술하는 설명에서 비트 신뢰도에 대한 메트릭(metric)으로서 Log-Likelihood-Ratio(LLR)의 개념이 설명될 것이다. 우선 단일 전송을 위한 매핑된 심볼 내에서 비트 LLR의 명료한 연산이 나타내어질 것이다. 그 다음에 LLR 연산은 다중 전송의 경우로 확장될 것이다.
단일 전송
부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN)을 갖는 채널 상에서의 전송 동안 심볼 Sn이 전송되고 마찬가지로 동등하게 심볼이 산출되었다는 제한 하에, i 비트 bn i의 평균 LLR은,
Figure 112002034215933-pct00001
여기서, rn = sn은 심볼 Sn이 전송되었다는 제한 하에 평균 수신 심볼을 나타내고(AWGN 경우), dn_m 2은 수신된 심볼 rn 및 심볼 Sm 사이의 유클리드 거리의 제곱을 나타내며, Es/No은 관측된 신호 대 잡음비를 나타낸다.
수학식 (1)로부터 LLR은 신호 대 잡음비 Es/No 및 신호 콘스텔레이션 포인트간의 유클리드 거리 dn_m에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다.
다중 전송
다중 전송을 고려하면, 독립적인 AWGN 채널 상에서 심볼 Sn (i)이 전송되고 마찬가지로 동등하게 심볼이 산출되었다는 제한 하에 j 번째 비트 bn j의 k 번째 전송 이후의 평균 LLR은,
Figure 112002034215933-pct00002
여기서 j는 j 번째 전송((j-1) 번째 재전송)을 나타낸다. 단일 전송의 경우와 유사하게, 평균 LLR은 각 전송 시간에서의 신호 대 잡음비 및 유클리드 거리에 따라 달라진다.
콘스텔레이션 재배치가 수행되지 않는 경우, 유클리드 거리 dn_m (j) = dn_m (1)는 모든 전송에 대해 일정하고, 따라서 k 전송 이후의 비트 신뢰도(LLR)는 각각의 전송 시간에서의 관측된 신호 대 잡음비 및 첫 전송으로부터의 신호 콘스텔레이션 포인트에 의해 정의될 것이다. 보다 높은 레벨 변조 방안(심볼 당 2개를 초과하는 비트)의 경우, 이것은 비트에 대해 가변 평균 LLR을 초래하여, 상이한 평균 비트 신뢰도가 야기된다. 평균 신뢰도의 차이는 모든 전송에 대해 유지되어 디코더 성능의 저하가 초래된다.
16 QAM 전략(strategy)
이하에서, 16 QAM 시스템의 경우 예시적으로 2개의 고 신뢰 가능 비트 및 2개의 저 신뢰 가능 비트가 초래되는 것으로 간주될 것이며, 여기서 저 신뢰 가능 비트의 경우 신뢰도는 '1' 또는 '0'을 전송하는 것에 따라 달라진다(도 1 참조). 따라서, 전체 3 레벨의 신뢰도가 존재한다.
레벨 1(고 신뢰도, 2 비트) : '1(0)'에 대한 비트 매핑은 i 비트에 대한 포지티브(네거티브) 실(real) 절반 공간 및 q 비트에 대한 가상(imaginary) 절반 공간으로 분리된다. 여기서, '1'이 포지티브 또는 네거티브 절반 공간으로 매핑되는지에 대해서는 차이가 없다.
레벨 2(저 신뢰도, 2 비트) : '1(0)'은 i 비트에 대해 내측(외측) 칼럼으로 매핑되거나 또는 q 비트에 대해 내측(외측) 로우로 매핑된다. 내측(외측) 칼럼 및 로우로의 매핑에 의존하는 LLR에 대해서는 차이가 없으므로, 레벨 2는 더 분류된다.
레벨 2a : 각각 내측 칼럼에 대한 in의 매핑 및 내측 로우에 대한 qn의 매핑.
레벨 2b : 레벨 2a의 반전 매핑. 각각 외측 칼럼에 대한 in의 매핑 및 외측 로우에 대한 qn의 매핑.
모든 비트에 대한 전송에 걸쳐 최적의 평균화 처리를 보증하기 위해, 신뢰도 레벨은 이후 섹션에서 주어진 알고리즘에 따른 신호 콘스텔레이션을 변화시킴으로써 변경되어야 한다.
비트 매핑 순서는 초기 전송 이전에 미결정이나, 재전송을 통해 유지되어야 하는 것으로 간주되어야 한다. 즉, 초기 전송에 대한 비트 매핑 : i1q1i2q 2 ⇒ 모든 재전송에 대한 비트 매핑 : i1q1i2q2
실질적인 시스템 구현을 위해 재전송을 통한 평균 처리를 달성하기 위해서는 다수의 가능한 신호 콘스텔레이션이 존재한다. 가능한 콘스텔레이션을 위한 몇몇 예가 도 2에 도시되어 있다. 그 결과 도 2에 따른 비트 신뢰도가 표 1에 주어져 있다.
Figure 112002034215933-pct00003
표 1. 도 2에 도시된 신호 콘스텔레이션에 따른 16 QAM에 대한 비트 신뢰도.
또한, 표 2는 (4개의 상이한 매핑을 이용하여) 전송 1 내지 4에 대한 콘스텔레이션을 결합하는 방법에 대한 몇몇 예를 제공한다.
Figure 112002034215933-pct00004
표 2. 도 2에 따른 신호 콘스텔레이션 및 표 1에 따른 비트 신뢰도에 의한 (4개의 매핑을 이용하는) 16 QAM를 위한 콘스텔레이션 재배치 전략에 대한 예.
전체 2개 또는 4개의 매핑을 이용하여 매핑을 기술하는 2개의 알고리즘이 주어져 있다. 2개의 매핑을 이용하는 방법은 시스템을 덜 복잡하게 하나, 4개의 매핑을 이용하는 방법에 비해 얼마간의 성능이 저하된다. i 및 q 비트에 대한 매핑은 독립적으로 행해질 수 있고, 따라서 이후에서 i 비트에 대한 매핑만이 기술된다. q 비트에 대한 알고리즘은 이와 유사하게 동작한다.
16 QAM 알고리즘
A. 2 매핑을 이용
1. 단계(1. 전송)
i1에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ i2에 대한 레벨 2 - 2a 또는 2b인 경우 자유 선택
⇒ 1. 정의된 매핑
2. 단계(2. 전송)
i2에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ i1에 대한 레벨 2 - 2a 또는 2b인 경우 자유 선택
⇒ 2. 정의된 매핑
3. 단계
옵션 :
(a) 1. 단계로 진행하여 1. 및 2. 매핑을 교번적으로 처리
(b) 2. 매핑을 이용하고, 1. 매핑 2회, 2. 매핑 2회 등을 이용하여 처리
B. 4 매핑을 이용
1. 단계(1. 전송)
i1에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ i2에 대한 레벨 2 - 2a 또는 2b인 경우 자유 선택
⇒ 1. 정의된 매핑
2. 단계(2. 전송)
i2에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ i1에 대한 레벨 2 - 2a 또는 2b인 경우 자유 선택
⇒ 2. 정의된 매핑
3. 단계(3. 전송)
옵션 :
(a) i1에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ 다음의 옵션에 의해 i2에 대한 레벨 2
(a1) 1. 전송에서 2a가 이용된 경우 2b를 이용
(a2) 1. 전송에서 2b가 이용된 경우 2a를 이용
(b) i2에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ 다음의 옵션에 의해 i1에 대한 레벨 2
(b1) 2. 전송에서 2a가 이용된 경우 2b를 이용
(b2) 2. 전송에서 2b가 이용된 경우 2a를 이용
⇒ 3. 정의된 매핑
4. 단계(4. 전송)
3. 단계에서 옵션 (a)인 경우
i2에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ 다음의 옵션에 의해 i1에 대한 레벨 2
(a1) 2. 전송에서 2a가 이용된 경우 2b를 이용
(a2) 2. 전송에서 2b가 이용된 경우 2a를 이용
3. 단계에서 옵션 (b)인 경우
i1에 대한 레벨 1을 선택 ⇒ 다음의 옵션에 의해 i2에 대한 레벨 2
(a1) 1. 전송에서 2a가 이용된 경우 2b를 이용
(a2) 1. 전송에서 2b가 이용된 경우 2a를 이용
⇒ 4. 정의된 매핑
5. 단계(5., 9., 13.,... 전송)
정의된 4 매핑 중 하나를 선택
6. 단계(6., 10., 14.,... 전송)
(a) 5. 단계(이전의 전송)에서 이용된 매핑
(b) 주어지는 레벨 1 신뢰도를 이전의 전송에서와 동일한 비트에 매핑
을 제외한 정의된 4 매핑 중 하나를 선택
7. 단계(7., 11., 15.,... 전송)
최종 2 전송에서 이용되지 않은 나머지 2 매핑 중 하나를 선택
8. 단계(8., 12., 16.,... 전송)
최종 3 전송에서 이용되지 않은 매핑을 선택
9. 단계
5. 단계로 진행
64 QAM 전략
64 QAM 시스템의 경우, 2개의 고 신뢰 가능 비트, 2개의 중 신뢰 가능 비트, 2개의 저 신뢰 가능 비트가 존재할 것이며, 여기서, 저 및 중 신뢰 가능 비트의 경우 신뢰도는 '1' 또는 '0'을 전송하는 것에 따라 달라진다(도 5 참조). 따라서, 전체 5 레벨의 신뢰도가 존재한다.
레벨 1(고 신뢰도, 2 비트) : '1(0)'에 대한 비트 매핑은 i 비트에 대한 포지티브(네거티브) 실 절반 공간 및 q 비트에 대한 가상 절반 공간으로 분리된다. 여기서, '1'이 포지티브 또는 네거티브 절반 공간으로 매핑되는지에 대해서는 차이가 없다.
레벨 2(중 신뢰도, 2 비트) : '1(0)'은 i 비트에 대해 4 내측 및 2×2 외측 칼럼으로 매핑되거나 또는 q 비트에 대해 4 내측 및 2×2 외측 로우로 매핑된다. 내측 또는 외측 칼럼/로우로의 매핑에 의존하는 LLR에 대해서는 차이가 없으므로, 레벨 2는 더 분류된다.
레벨 2a : 각각 4 내측 칼럼에 대한 in의 매핑 및 4 내측 로우에 대한 qn의 매핑.
레벨 2b : 레벨 2a의 반전 매핑. 각각 외측 칼럼에 대한 in의 매핑 및 외측 로우에 대한 qn의 매핑.
레벨 3(저 신뢰도, 2 비트) : '1(0)'은 i 비트에 대해 칼럼 1-4-5-8/2-3-6-7로 매핑되고 q 비트에 대해 로우 1-4-5-8/2-3-6-7로 매핑된다. 칼럼/로우 1-4-5-8 또는 2-3-6-7로의 매핑에 의존하는 LLR에 대해서는 차이가 없으므로, 레벨 3은 더 분류된다.
레벨 3a : 각각 칼럼 2-3-6-7에 대한 in의 매핑 및 로우 2-3-6-7에 대한 qn의 매핑.
레벨 3b : 레벨 3a의 반전 매핑. 각각 칼럼 1-4-5-8에 대한 in의 매핑 및 로우 1-4-5-8에 대한 qn의 매핑.
모든 비트에 대한 전송에 걸쳐 최적의 평균화 처리를 보증하기 위해, 신뢰도 레벨은 이후 섹션에서 주어진 알고리즘에 따른 신호 콘스텔레이션을 변화시킴으로써 변경되어야 한다.
비트 매핑 순서는 초기 전송 이전에 미결정이나, 재전송을 통해 유지되어야 하는 것으로 간주되어야 한다. 즉, 초기 전송에 대한 비트 매핑 : i1q1i2q 2i3q3 ⇒ 모든 재전송에 대한 비트 매핑 : i1q1i2q2i3q3
실질적인 시스템 구현을 위한 16 QAM와 유사하게, 재전송을 통한 평균 처리를 달성하기 위해 다수의 가능한 신호 콘스텔레이션이 존재한다. 가능한 콘스텔레이션을 위한 몇몇 예가 도 4에 도시되어 있다. 그 결과 도 4에 따른 비트 신뢰도가 표 3에 주어져 있다.
Figure 112002034215933-pct00005
표 3. 도 4에 도시된 신호 콘스텔레이션에 따른 64 QAM에 대한 비트 신뢰도.
또한, 표 4는 (6개의 상이한 매핑을 이용하여) 전송 1 내지 6에 대한 콘스텔레이션을 결합하는 방법에 대한 몇몇 예를 제공한다.
Figure 112002034215933-pct00006
표 4. 도 4에 따른 신호 콘스텔레이션 및 표 3에 따른 비트 신뢰도에 의한 (6개의 매핑을 이용하는) 64 QAM을 위한 콘스텔레이션 재배치 전략에 대한 예.
전체 3개 또는 6개의 매핑을 이용하여 매핑을 기술하는 2개의 알고리즘이 주어져 있다. 3개의 매핑을 이용하는 방법은 시스템을 덜 복잡하게 하나, 6개의 매핑을 이용하는 방법에 비해 얼마간의 성능이 저하된다. i 및 q 비트에 대한 매핑은 독립적으로 행해질 수 있고, 따라서 이후에서 i 비트에 대한 매핑만이 기술된다. q 비트에 대한 알고리즘은 이와 유사하게 동작한다.
64 QAM 알고리즘
A. 3 매핑을 이용
1. 단계(1. 전송)
1. 단계(1. 전송)
i1에 대한 레벨 1을 선택
i2에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i3에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
⇒ 1. 정의된 매핑
2. 단계(2. 전송)
옵션 :
(a) i2에 대한 레벨 1을 선택
i3에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i1에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
(b) i3에 대한 레벨 1을 선택
i1에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i2에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
⇒ 2. 정의된 매핑
3. 단계(3. 전송)
2. 단계에서 (a)인 경우
i3에 대한 레벨 1을 선택
i1에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i2에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
2. 단계에서 (b)인 경우
i2에 대한 레벨 1을 선택
i3에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i1에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
⇒ 3. 정의된 매핑
4. 단계(4., 7., 10.,... 전송)
정의된 3 매핑 중 하나를 선택
5. 단계(5., 8., 11.,... 전송)
이전의 전송에서 이용된 매핑을 제외한 정의된 3 매핑 중 하나를 선택
6. 단계(6., 9., 12.,... 전송)
최종 2 전송에서 이용된 매핑을 제외한 정의된 3 매핑 중 하나를 선택
7. 단계
4. 단계로 진행
B. 6 매핑을 이용
1. 단계(1. 전송)
i1에 대한 레벨 1을 선택
i2에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i3에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
⇒ 1. 정의된 매핑
2. 단계(2. 전송)
옵션 :
(a) i2에 대한 레벨 1을 선택
i3에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i1에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
(b) i3에 대한 레벨 1을 선택
i1에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i2에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
⇒ 2. 정의된 매핑
3. 단계(3. 전송)
2. 단계에서 (a)인 경우
i3에 대한 레벨 1을 선택
i1에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i2에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
2. 단계에서 (b)인 경우
i2에 대한 레벨 1을 선택
i3에 대한 레벨 2를 선택(2a 또는 2b인 경우 자유 선택) ⇒ i1에 대한 레벨 3 - 3a 또는 3b인 경우 자유 선택
⇒ 3. 정의된 매핑
4. 단계(4. 전송)
i1, i2, 또는 i3중 한 비트에 대해 레벨 1을 선택
다음의 제한에 의해 나머지 두 비트 중 하나에 대해 레벨 2를 선택
(a1) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 2a가 이용된 경우 2b를 이용
(a2) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 2b가 이용된 경우 2a를 이용
⇒ 다음의 제한에 의해 나머지 비트에 대해 레벨 3
(b1) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 3a가 이용된 경우 3b를 이용
(b2) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 3b가 이용된 경우 3a를 이용
⇒ 4. 정의된 매핑
5. 단계(5. 전송)
4. 단계에서 레벨 1을 갖지 않는 두 비트 중 하나에 대해 레벨 1을 선택
다음의 제한에 의해 4. 단계에서 레벨 2를 갖지 않는 두 비트 중 하나에 대해 레벨 2를 선택
(a1) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 2a가 이용된 경우 2b를 이용
(a2) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 2b가 이용된 경우 2a를 이용
⇒ 다음의 제한에 의해 나머지 비트에 대해 레벨 3
(b1) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 3a가 이용된 경우 3b를 이용
(b2) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 3b가 이용된 경우 3a를 이용
⇒ 5. 정의된 매핑
6. 단계(6. 전송)
4. 단계 및 5. 단계에서 레벨 1을 갖지 않는 비트에 대해 레벨 1을 선택
다음의 제한에 의해 4. 단계 및 5. 단계에서 레벨 2를 갖지 않는 비트에 대해 레벨 2를 선택
(a1) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 2a가 이용된 경우 2b를 이용
(a2) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 2b가 이용된 경우 2a를 이용
⇒ 다음의 제한에 의해 나머지 비트에 대해 레벨 3
(b1) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 3a가 이용된 경우 3b를 이용
(b2) 이전의 전송 중 하나에서 이 비트에 대해 3b가 이용된 경우 3a를 이용
⇒ 6. 정의된 매핑
7. 단계(7., 13., 19.,... 전송)
정의된 6 매핑 중 하나를 선택
8. 단계(8., 14., 20.,... 전송)
(a) 7. 단계(이전의 전송)에서 이용된 매핑
(b) 주어지는 레벨 1 신뢰도를 이전의 전송에서와 동일한 비트에 매핑
을 제외한 정의된 6 매핑 중 하나를 선택
9. 단계(9., 15., 21.,... 전송)
주어지는 레벨 1 신뢰도를, 최종 2 전송에서 레벨 1을 갖지 않는 비트에 매핑하는 정의된 6 매핑 중 하나를 선택
10. 단계(10., 16., 22.,... 전송)
최종 3 전송에서 이용되지 않은 나머지 3 매핑 중 하나를 선택
11. 단계(11., 17., 23.,... 전송)
최종 4 전송에서 이용되지 않은 나머지 2 매핑 중 하나를 선택
12. 단계(12., 18., 24.,... 전송)
최종 5 전송에서 이용되지 않은 매핑을 선택
13. 단계
7. 단계로 진행
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 통신 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 보다 구체적으로, 통신 시스템은 유선 경계, 또는 무선, 즉 공기면일 수 있는 채널(30)을 통해 통신하는 송신기(10) 및 수신기(20)를 포함한다. 데이터 소스(11)로부터, 데이터 패킷은 FEC 인코더(12)에 공급되며, 여기서 에러를 정정하기 위해 리던던시 비트가 부가된다. FEC 인코더로부터 출력된 n 비트는 계속해서 변조기로서 작동하는 매핑 유닛(13)에 공급되어 테이블(15)내에 콘스텔레이션 패턴으로서 저장된 적용 변조 방안에 따라 형성된 심볼을 출력한다. 채널(30)을 통한 전송시에, 수신기(20)는, 예를 들어, 정정을 위한 순환 중복 검사(CRC)에 의해, 수신된 데이터 패킷을 체크한다. 수신된 데이터 패킷에 에러가 있는 경우, 재전송된 데이터 패킷과의 후속적인 소프트 결합을 위해 임시 버퍼(22)에 마찬가지로 저장된다.
동일한 데이터 패킷이 송신기(10)로부터 전송되는 결과에 따라 에러 검출기( 도시하지 않음)에 의해 송출된 자동 반복 요구에 의해 재전송이 개시된다. 결합 유닛(21)에서, 이전에 수신된 에러 데이터 패킷은 재전송된 데이터 패킷과 소프트 결합된다. 결합 유닛(21)은 복조기로서 또한 동작하며 테이블(15)에 저장된 동일한 신호 콘스텔레이션 패턴이 이용되어 해당 심볼의 변조 동안 이용된 심볼을 복조한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 테이블(15)은 사전 결정된 방안에 따른 개별적인 (재)전송을 위해 선택되는 복수의 신호 콘스텔레이션 패턴을 저장한다. 이 방안, 즉 변조/복조를 위해 이용된 신호 콘스텔레이션 패턴의 시퀀스는 송신기 또는 수신기에 사전 저장되거나, 사용 이전에 송신기에 의해 수신기로 시그널링된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 기본 방법은 평균 비트 신뢰도가 평균화되도록, 사전 결정된 방안에 따른 개별적인 (재)전송에 대한 신호 콘스텔레이션 패턴을 재배치한다. 따라서, FEC 디코더(23)의 성능이 현저하게 개선되어, 디코더로부터 출력된 비트 에러율(BER)이 낮게 된다.

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  13. 콘스텔레이션 재배치를 이용한 전송 장치에 있어서,
    (1) 첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, (2) 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 전송부를 포함하되,
    심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 1 비트(i1)와 제 3 비트(i2)의 위치를 교환하고, 제 2 비트(q1)와 제 4 비트(q2)의 위치를 교환함으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어지는
    전송 장치.
  14. 콘스텔레이션 재배치를 이용한 전송 장치에 있어서,
    (1) 첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, (2) 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 전송부를 포함하되,
    심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 3 비트(i2)와 제 4 비트(q2)를 각각 반전함으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어지는
    전송 장치.
  15. 콘스텔레이션 재배치를 이용한 전송 장치에 있어서,
    (1) 첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, (2) 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 전송부를 포함하되,
    상기 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴은 심볼로 매핑되는 비트의 신뢰성에 있어서 상기 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴과 다르고, 심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 1 비트(i1)와 제 3 비트(i2)의 위치를 교환하고, 제 2 비트(q1)와 제 4 비트(q2)의 위치를 교환함으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어지는
    전송 장치.
  16. 콘스텔레이션 재배치를 이용한 전송 장치에 있어서,
    (1) 첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, (2) 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 전송부를 포함하되,
    상기 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴은 심볼로 매핑되는 비트의 신뢰성에 있어서 상기 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴과 다르고, 심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 3 비트(i2)와 제 4 비트(q2)를 각각 반전함으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어지는
    전송 장치.
  17. 콘스텔레이션 재배치를 이용한 전송 장치에 있어서,
    (1) 첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, (2) 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 전송부를 포함하되,
    제 1 비트(i1)와 제 3 비트(i2)의 위치를 교환하고, 제 2 비트(q1)와 제 4 비트(q2)의 위치를 교환하여 상기 제 1 콘스텔레이션 패턴 내의 심볼의 할당된 비트열(i1q1i2q2)을 재배치함으로써 상기 제 2 콘스텔레이션 패턴이 생성되는
    전송 장치.
  18. 콘스텔레이션 재배치를 이용한 전송 장치에 있어서,
    (1) 첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, (2) 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 전송부를 포함하되,
    제 3 비트(i2)와 제 4 비트(q2)를 각각 반전시켜 상기 제 1 콘스텔레이션 패턴 내의 심볼의 할당된 비트열(i1q1i2q2)을 바꿈으로써 상기 제 2 콘스텔레이션 패턴이 생성되는
    전송 장치.
  19. 청구항 제 13 항 내지 청구항 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치를 구비한 기지국 장치.
  20. 청구항 제 13 항 내지 청구항 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치를 구비한 통신 단말 장치.
  21. 전송 방법에 있어서,
    첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하는 단계와,
    재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 단계를 포함하되,
    심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 1 비트(i1)와 제 3 비트(i2)의 위치를 교환하고, 제 2 비트(q1)와 제 4 비트(q2)의 위치를 교환함으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어지는
    전송 방법.
  22. 전송 방법에 있어서,
    첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하는 단계와,
    재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 단계를 포함하되,
    심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 3 비트(i2)와 제 4 비트(q2)를 각각 반전시킴으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어지는
    전송 방법.
  23. 통신 시스템에 있어서,
    첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 송신 장치- 심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 1 비트(i1)와 제 3 비트(i2)의 위치를 교환하고, 제 2 비트(q1)와 제 4 비트(q2)의 위치를 교환함으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어짐 -와,
    상기 첫 전송시에 전송된 상기 데이터와 상기 재전송시에 재전송된 상기 데이터를 수신하는 수신 장치를 포함하는
    통신 시스템.
  24. 통신 시스템에 있어서,
    첫 전송시 제 1 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 데이터를 전송하고, 재전송시 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴으로 배열된 상기 데이터의 전부 또는 일부를 재전송하는 송신 장치- 심볼 내에 할당된 비트열(i1q1i2q2)에 대해 제 3 비트(i2)와 제 4 비트(q2)를 각각 반전시킴으로써 상기 제 1 및 제 2 16 QAM 콘스텔레이션 패턴 중 하나의 콘스텔레이션 패턴이 얻어짐 -와,
    상기 첫 전송시에 전송된 상기 데이터와 상기 재전송시에 재전송된 상기 데이터를 수신하는 수신 장치를 포함하는
    통신 시스템.
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