KR100720861B1 - Difference threshold test method for m-fsk signals - Google Patents

Difference threshold test method for m-fsk signals Download PDF

Info

Publication number
KR100720861B1
KR100720861B1 KR1020050114673A KR20050114673A KR100720861B1 KR 100720861 B1 KR100720861 B1 KR 100720861B1 KR 1020050114673 A KR1020050114673 A KR 1020050114673A KR 20050114673 A KR20050114673 A KR 20050114673A KR 100720861 B1 KR100720861 B1 KR 100720861B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
threshold test
probability
symbol
frequency shift
test method
Prior art date
Application number
KR1020050114673A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
송익호
김홍직
최승원
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020050114673A priority Critical patent/KR100720861B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100720861B1 publication Critical patent/KR100720861B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/12Modulator circuits; Transmitter circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/10Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/12Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/122Modulator circuits; Transmitter circuits using digital generation of carrier signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/20Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/2003Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation
    • H04L27/2007Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained
    • H04L27/2014Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained in which the phase changes in a piecewise linear manner during each symbol period, e.g. minimum shift keying, fast frequency shift keying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

이 발명은 차분 문턱값 검정 (difference threshold test: DTT)을 쓴 M진 주파수 편이 변조 신호 검파 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a M- ary frequency shift key modulation signal detection method using a difference threshold test (DTT).

이 발명에서 제안한 검정은 변조 크기와 다양성 차수가 유한하면, M진 주파수 편이 신호를 검파할 때 비율 문턱값 검정(ratio threshold test: RTT)보다 좋은 성능을 보인다. 또한, 변조 크기와 다양성 차수가 무한히 클 때의 점근 성능을 얻었으며, 차분 문턱값 검정을 쓰거나 비율 문턱값 검정을 쓰거나 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은 신호대잡음비는 같다는 것을 보였다.The proposed algorithm shows better performance than ratio threshold test (RTT) when detecting M- ary frequency shift signals if the modulation magnitude and diversity order are finite. In addition, we obtain asymptotic performance when the modulation magnitude and diversity order are infinitely large, and show that the smallest signal-to-noise ratio that can be communicated using the differential threshold test, the ratio threshold test, or without error is the same.

차분 문턱값 검정, 비율 문턱값 검정, 주파수 편이 변조, 리드-솔로몬 부호, 다양성 Differential threshold test, ratio threshold test, frequency shift modulation, Reed-Solomon code, diversity

Description

M진 주파수 편이 변조 신호를 위한 차분 문턱값 검정 방법{Difference threshold test method for M-FSK signals}Difference threshold test method for M-FSK signals

도 1은 레일리 감쇄 채널에서 (7,3) 리드-솔로몬 부호를 쓸 때, 굳은 판정, 차분 문턱값 검정, 그리고 비율 문턱값 검정이 그르게 복호할 확률을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing the probability that a hard decision, a differential threshold test, and a ratio threshold test incorrectly decode when writing a (7,3) Reed-Solomon code in a Rayleigh attenuation channel.

도 2는 라이스 감쇄 채널에서 L=2이고, (7,3) 리드-솔로몬 부호를 쓸 때, 굳은 판정, 비율 문턱값 검정, 그리고 차분 문턱값 검정이 그르게 복호할 확률을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing the probability that the hard decision, the ratio threshold test, and the differential threshold test decode incorrectly when L = 2 in the rice attenuation channel and (7,3) Reed-Solomon code is used.

이 발명은 차분 문턱값 검정(difference threshold test: DTT)을 사용한 M진 주파수 편이 변조 신호 검파 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting M- ary frequency shift key modulation signals using a difference threshold test (DTT).

이동통신에서 M진 주파수 편이 변조 신호 검파시에, 블록 코드가 에러이어서 삭제된 것들의 2배까지 정정할 수 있기 때문에, 수신된 심볼의 신뢰도를 결정하고, 복호 과정전에 신뢰할 수 없는 심볼을 삭제하는 것이 좋다.When detecting the M- ary frequency shift modulation signal in mobile communication, since the block code can correct up to twice as many as those deleted due to an error, the reliability of the received symbol is determined and the unreliable symbol is deleted before the decoding process. It is good.

그래서, 사이드 정보(side information)를 사용하여 페이딩, 전파방해 (jamming), 배경 잡음 등과 같은 채널 효과에 의해 손상된 심볼을 확인하고 삭제하게 된다.Thus, side information is used to identify and delete symbols corrupted by channel effects such as fading, jamming, background noise, and the like.

따라서, 이러한 사이드 정보를 발생시키는 다양한 방법이 제안되었고 그 성능이 분석되어 왔다.Therefore, various methods for generating such side information have been proposed and their performance has been analyzed.

일례로, 비율 문턱값 검정에서는 에너지 검파기 출력들 가운데 가장 큰 출력과 둘째로 큰 출력의 비율이 문턱값 보다 작으면 심볼을 잃음으로 본다. 그리고, 베이스 (Bayesian) 검정 방법을 써서 잃음으로 보면 잘못 복호할 확률의 체르노프 (Chernoff) 한계가 가장 작다.For example, in the ratio threshold test, if the ratio of the largest output and the second largest output among the energy detector outputs is smaller than the threshold, the symbol is considered lost. In addition, the loss of using the Bayesian test is the smallest of the Chernoff limits of the probability of false decoding.

그러나, 베이스 검정은 비율 문턱값 검정보다 성능이 상당히 좋지만, 알고리즘이 복잡하고, 채널상태정보(channel state information: CSI)를 알아야 사용할 수 있다는 단점이 있다.However, although the base test performs considerably better than the ratio threshold test, the algorithm is complicated and disadvantageous in that channel state information (CSI) can be used.

이 발명에서는 이상에서의 베이스 검정 방법의 이러한 문제점을 감안하여 채널상태정보를 쓰지 않으며, 비율 문턱값 검정보다 구현하기 쉬운 차분 문턱값 검정 방법을 제공한다.In view of the above problems of the base test method, the present invention provides a differential threshold test method that does not write channel state information and is easier to implement than the ratio threshold test.

이러한, 차분 문턱값 검정에서는 에너지 검파기 출력들 가운데 가장 큰 출력과 둘째로 큰 출력의 차이가 문턱값보다 작으면 잃음으로 본다. 차분 문턱값 검정은 베이스 검정을 어림한 것이지만, 베이스 검정과 거의 같은 성능을 보인다. 더욱이, 차분 문턱값 검정은 채널상태정보를 쓰지 않으며, 비율 문턱값 검정보다 구현하기 쉽다. 그러므로, 차분 문턱값 검정은 비율 문턱값 검정을 쓰는 어떤 시스템에 도 쉽게 쓸 수 있다.In the differential threshold test, the difference between the largest output and the second largest output among the energy detector outputs is considered to be lost. The difference threshold test is an approximation of the base test, but shows almost the same performance as the base test. Moreover, the differential threshold test does not use channel state information and is easier to implement than the ratio threshold test. Therefore, the differential threshold test can be easily used in any system that uses the ratio threshold test.

이 발명에서는 채널이 여럿일 때 L차 다양성 수신과 리드-솔로몬 부호를 쓴 비동기 M진 직교 주파수 편이 변조 신호에 알맞은 차분 문턱값 검정에 관해서 알아보고자 한다.In the present invention, we will examine the differential threshold test suitable for asynchronous M- ary quadrature frequency shift modulation using L- order diversity reception and Reed-Solomon code when there are several channels.

변조 크기 M과 다양성 차수 L이 유한할 때 제안한 차분 문턱값 검정이 비율 문턱값 검정보다 좋은 성능을 보인다. 차분 문턱값 검정의 점근 성능을 알아보고, M이 무한히 클 때, 차분 문턱값 검정에서 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은 신호대잡음비와 비율 문턱값 검정에서 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은 신호대잡음비가 같음을 보인다. 리드-솔로몬 부호와 L차 다양성 수신을 쓴 비동기 M진 직교 주파수 편이 변조 신호를 생각해 보자. 부호 길이가 n=M-1이고, 부호율이 r=k/n인 (n,k) 리드-솔로몬 부호로 정보원을 부호화한다고 두자. 이상적으로 바꿔 넣기를 끝낸 뒤, log 2 M 비트로 이루어진 부호 심벌을 직교 신호 M개 가운데 하나인 s i (t) = Acos(2πf i t)로 바꾼다. 여기서, i=1, 2, …, M-1이고 0 ≤ tT이다. 이 식에서 A는 신호의 진폭, f i i째 톤 주파수, 그리고 T는 심벌 간격이다. 톤 주파수 {f i }를 신호 {s i (t)}가 i=1, 2, …, M-1일 때 |f i +1-f i |=1/T가 되도록, 곧 비동기 직교이도록 고른다.When the modulation magnitude M and the diversity order L are finite, the proposed differential threshold test outperforms the ratio threshold test. Determine the asymptotic performance of the differential threshold test, and when M is infinitely large, the smallest signal-to-noise ratio that can communicate without error in the differential threshold test is the same as the smallest signal-to-noise ratio that can communicate without error in the ratio threshold test. see. Consider an asynchronous M- ary quadrature frequency shift modulated signal using Reed-Solomon code and L- order diversity reception. Suppose that an information source is encoded with a ( n , k ) Reed-Solomon code whose code length is n = M -1 and code rate is r = k / n . After the replacement is ideally replaced, the sign symbol consisting of log 2 M bits is replaced with s i ( t ) = Acos (2π f i t ), which is one of the M orthogonal signals. Where i = 1, 2,... , M −1 and 0 ≦ tT. Where A is the amplitude of the signal, f i is the i- th tone frequency, and T is the symbol spacing. Tone frequency { f i } is equal to signal { s i ( t )} i = 1, 2,... , When M -1 | Choose f i +1 - f i | = 1 / T to be asynchronous orthogonal.

주파수 비 선택적이고 느리게 바뀌는 레일리 감쇄를 겪는 독립 채널 L개를 생각해 보자. 신호 s 1(t)를 보냈을 때, l째 다양성 가지가 받은 신호 r l (t)는Consider L independent channels that suffer from nonselective frequency and slowly changing Rayleigh decay. When the signal s 1 ( t ) is sent, the signal r l ( t ) received by the l- th diversity branch is

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112005514386499-pat00001
Figure 112005514386499-pat00001

이며, 여기서, l=0, 1, …, L-1 그리고 0 ≤ tT이다. 한편, g l θ l 은 각각 l째 다양성 채널이 일으킨 진폭과 위상을 나타내며, n l (t)는 한쪽 전력 밀도가 N 0인 흰빛 정규잡음이다. 심벌 간격동안 {g l }과 {θ l }은 바뀌지 않고, g l 은 레일리 확률변수이며, θ l 은 [0, 2π) 사이에 고르게 퍼져 있다고 둔다.Where l = 0, 1,... , L −1 and 0 ≦ tT. On the other hand, g l and θ l represent the amplitude and phase caused by the l- th diversity channel, respectively, and n l ( t ) is white normal noise with one power density N 0 . It is assumed that { g l } and { θ l } do not change during the symbol interval, g l is a Rayleigh random variable, and θ l is evenly spread between [0, 2π).

다양성 채널마다 에너지 검파기 M개가 이루는 비동기 수신기를 생각해 보자. 그러면, l째 다양성 가지의 m째 에너지 검파기 출력은Consider an asynchronous receiver with M energy detectors per diversity channel. Then, the mth energy detector output of the lth diversity branch is

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112005514386499-pat00002
Figure 112005514386499-pat00002

이다. 여기서,

Figure 112005514386499-pat00041
이고
Figure 112005514386499-pat00042
이며, 이 둘은 모두 m=1, 2, …, M일 때 평균이 0, 분산이 N 0/2인 독립 정규 확률변수이다. 여기서, g l cosθ l g l sinθ l 은 평균 이 0이고 분산이 E[g 2 l ]/2인 독립 정규 확률변수임을 새겨두자. 평균 채널 전력 이득 {E[g 2 l ]}은 어느 다양성 가지에서도 같으며, l=0, 1, 2, …, L-1일 때 E[g 2 l ]=1/L이라 둔다.to be. here,
Figure 112005514386499-pat00041
ego
Figure 112005514386499-pat00042
Are both m = 1, 2,... , A stand-normal random variable with zero mean, variance of N 0/2 when the M. Note that g l cosθ l and g l sinθ l are independent normal random variables with mean 0 and variance E [ g 2 l ] / 2. The average channel power gain { E [ g 2 l ]} is the same for any of the various branches, where l = 0, 1, 2,. , L L = 1 E [ g 2 l ] = 1 / L.

채널 이득을 모르고, 감쇄 {g l }이 독립 레일리 확률변수일 때 가장 알맞다고 알려진, 이득 같이 모음(equal gain combining: EGC)을 생각해 보자. 이득 같이 모음의 m째 결정 통계량은 다양성 가지의 에너지 검파기 출력 {Z l,m }를 모두 더한 것이며 m=1, 2, …, M일 때Consider an equal gain combining (EGC), which is not known channel gain and is best known when attenuation { g l } is an independent Rayleigh random variable. The m- th decision statistic of the vowel, like gain, is the sum of the energy detector outputs { Z l, m } of the variance branches, where m = 1, 2, When M

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112005514386499-pat00003
Figure 112005514386499-pat00003

이다. 그러면, Z m 은 자유도가 2L인 중심 카이-제곱 확률변수이다. 이제, s 1(t)를 보냈을 때 Z m 의 조건부 확률밀도함수 f Zm (z|1)과 조건부 누적분 포함수 F Zm (z|1)은 각각, z ≥ 0일 때,to be. Z m is then the central chi-square random variable with 2 L degrees of freedom. Now, when s 1 ( t ) is sent, the conditional probability density function f Zm ( z | 1) of Z m and the conditional cumulative inclusion function F Zm ( z | 1) are each z = 0,

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112005514386499-pat00004
Figure 112005514386499-pat00004

Wow

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112005514386499-pat00005
Figure 112005514386499-pat00005

이다. 여기서, 다양성 채널 하나에서 받은 부호 심벌 에너지의 평균을

Figure 112005514386499-pat00043
라 할 때, m=1이면
Figure 112005514386499-pat00044
이고, m≠1이면
Figure 112005514386499-pat00045
이다. 부호화율이 r=k/n인 리드-솔로몬 부호를 썼기 때문에, 받은 정보비트 에너지의 평균은
Figure 112005514386499-pat00046
이다.to be. Here, the average of the symbol symbol energy received from one diversity channel
Figure 112005514386499-pat00043
If m = 1
Figure 112005514386499-pat00044
If m ≠ 1
Figure 112005514386499-pat00045
to be. Since we used a Reed-Solomon code with a code rate of r = k / n , the average of the received information bit energy is
Figure 112005514386499-pat00046
to be.

리드-솔로몬 부호의 잘못됨 및 잃음으로 보는 복호화에서, 잃음으로 보는 방법으로 차분 문턱값 검정을 쓴다고 하자. 차분 문턱값 검정은 에너지 검파기 출력들 가운데 가장 큰 출력과 둘째로 큰 출력의 차이가 문턱값보다 크지 않으면 검파된 심벌을 잃음으로 본다. 그러므로, s 1(t)를 보냈을 때, 차분 문턱값 검정은 γ ≥ 0, m∈{1, 2, …, M}일 때In the decoding of Reid-Solomon's code as wrong and lost, let's say we use the differential threshold test as a way to see as lost. The differential threshold test considers the detected symbol to be lost if the difference between the largest and second largest of the energy detector outputs is not greater than the threshold. Therefore, when s 1 ( t ) is sent, the difference threshold test is γ ≥ 0, m ∈ {1, 2,. , M }

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112005514386499-pat00006
Figure 112005514386499-pat00006

이면 잃음으로 보고, m≠1일 때Is lost, and when m ≠ 1

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112005514386499-pat00047
Figure 112005514386499-pat00047

이면 심벌 잘못됨이 일어나며,, You get a symbol wrong,

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112005514386499-pat00007
Figure 112005514386499-pat00007

이면 심벌을 바르게 얻는다. 여기서, 성능이

Figure 112005514386499-pat00048
N 0 따로 따로에 의존하는 것이 아니라
Figure 112005514386499-pat00049
에 의존하도록 문턱값 γN 0를 정했다. 널리 알려진 굳은 판정은 γ=0일 때 제안한 시스템과 같음을 새겨두자.If you get a symbol correctly. Where performance
Figure 112005514386499-pat00048
And N 0 do not depend on
Figure 112005514386499-pat00049
The threshold γN 0 was determined to depend on. Note that the well-known hard decision is the same as the proposed system when γ = 0.

신호들의 대칭성 때문에, 신호들을 같은 확률로 보낸다면 심벌을 바르게 얻을 확률, 심벌을 잘못 얻을 확률, 심벌을 잃음으로 볼 확률은 보낸 신호와 독립적이다. 그러므로, s 1(t)를 보내었다고 둘 수 있다. 그러면, {Z m , m=2, 3, …, M}은 서로 독립이고 분포가 같은 확률변수이므로 문턱값이 γ일 때, 심벌을 바르게 얻을 확률은Because of the symmetry of the signals, the probability of getting the symbol correctly, the probability of getting the symbol wrong, and the loss of the symbol if the signals are sent with the same probability are independent of the sent signal. Therefore, we can say that we sent s 1 ( t ). Then, { Z m , m = 2, 3,... , M } are independent variables and have the same distribution, so when the threshold is γ , the probability of getting the symbol correctly is

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112005514386499-pat00009
Figure 112005514386499-pat00009

심벌을 잘못 얻을 확률은The probability of getting the symbol wrong is

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112005514386499-pat00050
Figure 112005514386499-pat00050

그리고, 심벌을 잃음으로 볼 확률은And the probability of losing a symbol is

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112005514386499-pat00051
Figure 112005514386499-pat00051

이다. 곧, (n,k) 리드-솔로몬 부호 시스템이 그르게 복호할 확률 P E to be. In other words, the probability P E that the ( n , k ) Reed-Solomon code system decodes incorrectly

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112005514386499-pat00011
Figure 112005514386499-pat00011

이다.to be.

도 1은 (7,3) 리드-솔로몬 부호를 쓴 시스템에서 P E

Figure 112005514386499-pat00052
의 함수로 보여준다. 여기서, 차분 문턱값 검정과 비율 문턱값 검정의 문턱값은
Figure 112005514386499-pat00053
마다 최적값으로 하였고, P E 는 수치적분법으로 계산하였다. 차분 문턱값 검정은 비율 문턱값 검정보다 성능이 좋지만 ML이 클수록 성능 이득이 줄어든다.1 shows P E in a system with the (7,3) Reed-Solomon code.
Figure 112005514386499-pat00052
Show as a function of Here, the thresholds of the difference threshold test and the ratio threshold test are
Figure 112005514386499-pat00053
The optimum value for each was calculated and P E was calculated by the numerical integration method. The differential threshold test performs better than the ratio threshold test, but the larger M and L , the lower the performance gain.

도 2는 라이스 감쇄 채널에서 L=2이고, (7,3) 리드-솔로몬 부호를 쓸 때, 차분 문턱값 검정과 비율 문턱값 검정이 그르게 복호할 확률을 견주었다. 라이스 인 수 K는 라이스 감쇄 채널의 반사성분과 확산성분의 비율이며 다양성 채널 L개에서 모두 같다고 두었다. 이때, K=0이면 레일리 감쇄 채널임을 새겨두자. 도 2에서, K=0, 100.3 (3dB), 그리고 100.6 (6dB)일 때 차분 문턱값 검정이 비율 문턱값 검정보다 성능이 뛰어남을 볼 수 있다. 라이스 감쇄 채널은 라이스 인수 K가 클수록 정규 잡음 채널에 가까워지기 때문에, K가 클수록 성능이득은 작아진다.FIG. 2 shows the probability that the differential threshold test and the ratio threshold test would decode incorrectly when L = 2 in the rice attenuation channel and (7,3) Reed-Solomon code. The rice factor K is the ratio of the reflection and diffusion components of the rice attenuation channel and is the same for all L diversity channels. Note that if K = 0, it is Rayleigh attenuation channel. In FIG. 2, it can be seen that the differential threshold test performs better than the ratio threshold test when K = 0, 10 0.3 (3dB), and 10 0.6 (6dB). The higher the K factor, the closer the normal noise channel is to the rice attenuation channel, so the higher the K , the smaller the performance gain.

이제, M이 무한히 클 때 점근 확률

Figure 112005514386499-pat00054
,
Figure 112005514386499-pat00055
Figure 112005514386499-pat00056
를 얻어 보자. 결정 통계량의 조건부 확률밀도함수 수학식 4와 조건부 누적분포함수 수학식 5를 수학식 9에 넣고
Figure 112005514386499-pat00057
라 하면Now, the asymptotic probability when M is infinitely large
Figure 112005514386499-pat00054
,
Figure 112005514386499-pat00055
Wow
Figure 112005514386499-pat00056
Let's get it. Conditional Probability Density Function Equation 4 and Conditional Cumulative Distribution Function Equation 5 of the Decision Statistics
Figure 112005514386499-pat00057
If

[수학식 13][Equation 13]

Figure 112005514386499-pat00013
Figure 112005514386499-pat00013

이고,

Figure 112005514386499-pat00058
이기 때문에ego,
Figure 112005514386499-pat00058
Because

[수학식 14][Equation 14]

Figure 112005514386499-pat00014
Figure 112005514386499-pat00014

이다. 이제,

Figure 112005514386499-pat00059
라 두면 수학식 14는to be. now,
Figure 112005514386499-pat00059
Equation 14 is

[수학식 15][Equation 15]

Figure 112005514386499-pat00015
Figure 112005514386499-pat00015

로 쓸 수 있는데, 여기서,

Figure 112005514386499-pat00060
이다. 수학식 13에서 C(u)는 오직 M에 의존하는 식임을 새겨두자. 르베그의 지배수렴 정리와,
Figure 112005514386499-pat00061
을 쓰면, 심벌을 바르게 얻을 점근 확률은Can be written as
Figure 112005514386499-pat00060
to be. Note that in Equation 13, C ( u ) is dependent only on M. Rebek's converging theorem,
Figure 112005514386499-pat00061
, The asymptotic probability of getting the symbol right

[수학식 16][Equation 16]

Figure 112005514386499-pat00062
Figure 112005514386499-pat00062

이다. 이제, b가 확장된 실수계일 때,

Figure 112005514386499-pat00063
이면
Figure 112005514386499-pat00064
임을 새기고,
Figure 112005514386499-pat00065
을 쓰면, M→∞일 때 χ M →∞이므로, C(u)의 자연대수의 극한은 아래와 같다.to be. Now, when b is an extended real system,
Figure 112005514386499-pat00063
Back side
Figure 112005514386499-pat00064
Carved Im,
Figure 112005514386499-pat00065
To write, because the days when M → ∞ χ M → ∞, the limit of the natural logarithm of C (u) is as follows:

[수학식 17][Equation 17]

Figure 112005514386499-pat00017
Figure 112005514386499-pat00017

그러므로, C(u)의 극한은Therefore, the limit of C ( u ) is

[수학식 18]Equation 18

Figure 112005514386499-pat00018
Figure 112005514386499-pat00018

이며, 여기서, I(·)은 x가 참이면 I(x)=1, 그렇지 않으면 I(x)=0인 지시함수이다. 그러면, 수학식 16에서 심벌을 바르게 얻을 점근 확률은 아래와 같다.Where I (·) is an indication function where I (x) = 1 if x is true, or I ( x ) = 0. Then, the asymptotic probability of correctly obtaining a symbol in Equation 16 is as follows.

[수학식 19][Equation 19]

Figure 112005514386499-pat00019
Figure 112005514386499-pat00019

여기서,

Figure 112005514386499-pat00066
는 불완전 감마함수이며,
Figure 112005514386499-pat00067
는 감마함수이다. 차분 문턱값 검정을 쓸 때 심벌을 바르게 얻을 점근 확률은 문턱값 γ와 독립적이라는 점을 새겨두자. 한편, 비율 문턱값 검정을 쓰면 문턱값이 클수록, 심벌을 바르게 얻을 점근 확률은 작아진다. 또한, L=1로 두면, 수학식 19는 채널이 하나일 때의 결과임을 새겨두자.here,
Figure 112005514386499-pat00066
Is the incomplete gamma function,
Figure 112005514386499-pat00067
Is the gamma function. Note that when using the difference threshold test, the asymptotic probability of getting the symbol correctly is independent of the threshold γ . On the other hand, when the ratio threshold test is used, the larger the threshold value, the smaller the asymptotic probability of correctly obtaining the symbol. In addition, if L = 1, the equation (19) is a result of one channel.

이제, 수학식 10에

Figure 112005514386499-pat00068
을 넣으면, 심벌을 잘못 얻을 확률은 Now, in Equation 10
Figure 112005514386499-pat00068
, The probability of getting the symbol wrong is

[수학식 20][Equation 20]

Figure 112005514386499-pat00020
Figure 112005514386499-pat00020

이 된다. 위 식에서 마지막 단계에는 부분 적분을 썼다. 수학식 20의 오른쪽에서, 첫 항은 e- γ 이 됨을 쉽게 알 수 있다. 다음에,

Figure 112005514386499-pat00069
을 수학식 20의 둘째 식에 넣으면Becomes In the last step, we used partial integration. On the right side of Equation 20, it can be easily seen that the first term is e - γ . Next,
Figure 112005514386499-pat00069
Into the second expression of Equation 20

[수학식 21][Equation 21]

Figure 112005514386499-pat00021
이 되는데,
Figure 112005514386499-pat00070
이므로, 수학식 21의 극한은
Figure 112005514386499-pat00071
이다. 끝으로 실수 z가 어떤 값이더라도 Fz l(z|1)(1+γN 0/z) L -2 γN 0/z 2B를 만족시키는 실수 B가 존재하 므로 수학식 20의 마지막 항은
Figure 112005514386499-pat00072
보다 작거나 같다. 여기서, 실수 z가 어떤 값이더라도 Fz 2(z|1)<1이므로 지배수렴정리를 쓰면 수학식 20의 마지막 항은 M이 무한히 클 때 0이 된다.
Figure 112005514386499-pat00021
This is
Figure 112005514386499-pat00070
Since the limit of (21) is
Figure 112005514386499-pat00071
to be. Finally, no matter what value of real z is, there is a real number B that satisfies Fz l ( z | 1) (1+ γN 0 / z ) L -2 γN 0 / z 2B , so the last term in Equation 20
Figure 112005514386499-pat00072
Is less than or equal to Here, since any value of real z is Fz 2 ( z | 1) <1, the governing convergence theorem makes the last term of Equation 20 become 0 when M is infinitely large.

그러므로, 심벌을 잘못 얻을 점근 확률은 다음과 같다.Therefore, the asymptotic probability of getting the symbol incorrectly is

[수학식 22][Equation 22]

Figure 112005514386499-pat00022
Figure 112005514386499-pat00022

곧, 변조 크기 M이 무한히 커지더라도 차분 문턱값 검정에서 심벌을 잘못 얻을 확률은 0이 아니라는 것이다. 이와 달리, 비율 문턱값 검정은 문턱값이 어떤 값보다 크면 심벌을 잘못 얻을 점근 확률은 0이 된다. 한편, p er (γ)=1-p c (γ)-p e (γ)이므로, 심벌을 잃음으로 볼 점근 확률은 수학식 19와 22에서In other words, even if the modulation size M is infinitely large, the probability of getting a symbol wrong in the differential threshold test is not zero. In contrast, the ratio threshold test has an asymptotic probability of getting a symbol wrong when the threshold is greater than a certain value. On the other hand, since p er ( γ ) = 1- p c ( γ ) -p e ( γ ), the asymptotic probability of losing a symbol is given by

[수학식 23][Equation 23]

Figure 112005514386499-pat00023
Figure 112005514386499-pat00023

이다.to be.

다음으로, M→∞이고 L→∞일 때, 심벌을 바르게 얻는 점근 성능을 살펴보자. 수학식 19에 t=u/L을 넣고 다시 쓰면, 심벌을 바르게 얻을 점근 확률은 아래처럼 나타낼 수 있다.Next, let's look at the asymptotic performance of getting the symbol correctly when M → ∞ and L → ∞. If t = u / L is written in Equation 19, the asymptotic probability of getting the symbol correctly can be expressed as follows.

[수학식 24][Equation 24]

Figure 112005514386499-pat00024
Figure 112005514386499-pat00024

수학식 24의 적분 안에 있는 함수의 뒷 부분은 자유도 2L, 평균 2L(1/2L)=1인 카이-제곱 확률밀도함수이므로, L이 무한히 클 때 충격함수 δ(t-1)이 된다. 따라서 심벌을 바르게 얻을 점근 확률은The latter part of the function in the integral of Equation 24 is the chi-square probability density function with 2 L degrees of freedom and an average of 2 L (1/2 L ) = 1, so that when L is infinitely large, the impact function δ ( t -1) Becomes So the asymptotic probability of getting the symbol right

[수학식 25][Equation 25]

Figure 112005514386499-pat00073
Figure 112005514386499-pat00073

이다. 곧, r=1이면 다양성 차수와 변조 크기가 무한히 클 때의 성능은 점근적으로 덧셈꼴 흰 빛 정규잡음 채널에 다가간다.to be. In other words, if r = 1, the performance at infinitely large diversity orders and modulation sizes approaches asymptotically additive white light normal noise channels.

이제, 문턱값을 바르게 선택했다면, M이 무한히 클 때의 차분 문턱값 검정과 비율 문턱값 검정의 점근 성능은 같아짐을 보이자. 먼저, 2t+en-k의 관계를 만족시킬 때, (n,k) 리드-솔로몬 부호는 잘못된 심벌 t개와 잃은 심벌 e개를 바로 잡을 수 있다. 한편, M→∞일 때 블록 길이는 무한하므로, 조건Now, if we have chosen the threshold correctly, show that the asymptotic performance of the differential threshold test and the ratio threshold test when M is infinitely large is the same. First, when satisfying the relationship of 2 t + en - k , the ( n , k ) Reed-Solomon code can correct wrong symbols t and lost symbols e . On the other hand, when M → ∞, the block length is infinite, so the condition

[수학식 26][Equation 26]

Figure 112005514386499-pat00026
Figure 112005514386499-pat00026

을 만족시키면 차분 문턱값 검정에서 잘못 없이 통신할 수 있다. 이 조건에서, 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은 신호대잡음비

Figure 112005514386499-pat00074
를 얻을 수 있다. 점근 확률 수학식 22와 23을 써서 수학식 26을 다시 나타내면Satisfies the difference threshold test for error-free communication. Under these conditions, the smallest signal-to-noise ratio that can communicate without error
Figure 112005514386499-pat00074
Can be obtained. Representing Equation 26 using the asymptotic probability Equations 22 and 23

[수학식 27][Equation 27]

Figure 112005514386499-pat00027
Figure 112005514386499-pat00027

이다. 수학식 27을 써서, 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은

Figure 112005514386499-pat00075
를 수치적으로 계산할 수 있다. 한편,
Figure 112005514386499-pat00076
가 수렴하도록 γ를 충분히 크게 골랐다고 두면,
Figure 112005514386499-pat00077
의 수렴값
Figure 112005514386499-pat00078
을 얻을 수 있다. 곧, 수학식 27에서 γ=∞라 하면,
Figure 112005514386499-pat00079
Figure 112005514386499-pat00080
에서 얻을 수 있는데, 이것은 비율 문턱값 검정에서와 같은 결과이다. 그러므로, 차분 문턱값 검정의 점근 확률은 비율 문턱값 검정과 다르지만, 차분 문턱값 검정에서 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은 신호대잡음비와 비율 문턱값 검정에서 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은 신호대잡음비는 같다.to be. Using Equation 27, the smallest possible communication
Figure 112005514386499-pat00075
Can be calculated numerically. Meanwhile,
Figure 112005514386499-pat00076
If we choose γ large enough to converge,
Figure 112005514386499-pat00077
Convergence of
Figure 112005514386499-pat00078
Can be obtained. In other words, γ = ∞ in Equation 27,
Figure 112005514386499-pat00079
silver
Figure 112005514386499-pat00080
This is the same result as in the ratio threshold test. Therefore, the asymptotic probability of the differential threshold test is different from the ratio threshold test, but the smallest signal-to-noise ratio that can communicate without error in the differential threshold test and the smallest signal-to-noise ratio that can communicate without error in the ratio threshold test are the same. .

이 발명의 차분 문턱값 검정은 베이스 검정을 어림한 것이지만, 베이스 검정과 거의 같은 성능을 보인다. 더욱이, 차분 문턱값 검정은 채널상태 정보를 쓰지 않으며, 비율 문턱값 검정보다 구현하기 쉽다. 그러므로, 차분 문턱값 검정은 비율 문턱값 검정을 쓰는 어떤 시스템에도 쉽게 쓸 수 있다. 변조 크기와 다양성 차수가 유한하면, M진 주파수 편이 신호를 검파할 때 비율 문턱값 검정보다 좋은 성능을 얻을 수 있다. 또한, 변조 크기와 다양성 차수가 무한히 클 때 차분 문턱값 검정의 점근 성능을 얻었으며 문턱값을 알맞게 고른다면, 차분 문턱값 검정과 비율 문턱값 검정에서 잘못 없이 통신할 수 있는 가장 작은 신호대잡음비는 서로 같음을 알 수 있다.The difference threshold test of this invention is an approximation of the base test, but shows almost the same performance as the base test. Moreover, the differential threshold test does not write channel state information and is easier to implement than the ratio threshold test. Therefore, the differential threshold test can be easily used in any system that uses the ratio threshold test. If the modulation magnitude and diversity order are finite, better performance can be obtained than ratio threshold testing when detecting M- ary frequency shift signals. In addition, when the modulation magnitude and diversity order are infinitely large, the asymptotic performance of the differential threshold test is obtained, and if the threshold is properly selected, the smallest signal-to-noise ratio that can communicate without error in the differential threshold test and the ratio threshold test is mutually negligible. It can be seen that the same.

Claims (12)

s 1(t)를 보내고, γ ≥ 0, m∈{1, 2, …, M}일 때 s 1 ( t ), γ ≥ 0, m ∈ {1, 2,. , M }
Figure 112005514386499-pat00028
Figure 112005514386499-pat00028
이면 심볼 잃음으로 보고,If it's a symbol missing, m≠1일 때 when m ≠ 1
Figure 112005514386499-pat00029
Figure 112005514386499-pat00029
이면 심벌 잘못됨이 일어나며,, You get a symbol wrong,
Figure 112005514386499-pat00081
Figure 112005514386499-pat00081
이면 심벌을 바르게 얻는다는 결정 규칙을 따르는 M진 주파수 편이 신호 검파용 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method for detecting M- ary frequency shifted signals that follows the decision rule to obtain symbols correctly.
변조 크기와 다양성 차수가 유한하고, M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식에 나타낸 심벌을 바르게 얻을 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having a finite modulation magnitude and diversity order and having a probability of correctly obtaining a symbol shown in the following equation when detecting an M- ary frequency shift signal.
Figure 112005514386499-pat00031
Figure 112005514386499-pat00031
변조 크기와 다양성 차수가 유한하고, M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식에 나타낸 심벌을 잘못 얻을 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having a finite modulation magnitude and diversity order and having a probability of incorrectly obtaining a symbol represented by the following equation when detecting an M- ary frequency shift signal.
Figure 112005514386499-pat00082
Figure 112005514386499-pat00082
변조 크기와 다양성 차수가 유한하고, M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식에 나타낸 심벌을 잃음으로 볼 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having a finite modulation magnitude and diversity order and having a probability of losing a symbol represented by the following equation when detecting an M- ary frequency shift signal.
Figure 112005514386499-pat00083
Figure 112005514386499-pat00083
변조 크기와 다양성 차수가 유한하고, M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식에 나타낸 심벌을 그르게 복호할 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having a finite modulation magnitude and diversity order and having a probability of incorrectly decoding a symbol shown in the following equation when detecting an M- ary frequency shift signal.
Figure 112005514386499-pat00034
Figure 112005514386499-pat00034
삭제delete 변조 크기가 무한히 크고 M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식9에 나타낸 심벌을 바르게 얻을 점근 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having an asymptotic probability of correctly obtaining the symbol shown in Equation 9 below when the modulation magnitude is infinitely large and the M- ary frequency shift signal is detected.
Figure 112005514386499-pat00035
Figure 112005514386499-pat00035
변조 크기가 무한히 크고 M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식에 나타낸 심벌을 잘못 얻을 점근 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having an asymptotic probability of erroneously obtaining a symbol represented by the following equation when the modulation magnitude is infinitely large and the M- ary frequency shift signal is detected.
Figure 112005514386499-pat00036
Figure 112005514386499-pat00036
변조 크기가 무한히 크고 M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식에 나타낸 심벌을 잃음으로 볼 점근 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having an asymptotic probability to see when a modulation magnitude is infinitely large and an M- ary frequency shift signal is lost by losing a symbol represented by the following equation.
Figure 112005514386499-pat00037
Figure 112005514386499-pat00037
변조 크기와 다양성 차수가 무한히 크고 M진 주파수 편이 신호를 검파할 때, 하기의 식에 나타낸 심벌을 바르게 얻을 점근 확률을 갖는 차분 문턱값 검정 방법.A differential threshold test method having an asymptotic probability of correctly obtaining a symbol shown in the following equation when detecting a magnitude and diversity order of infinitely large M -shifted frequency shift signal.
Figure 112005514386499-pat00038
Figure 112005514386499-pat00038
제 10항에 있어서, r=1일 때 성능이 점근적으로 덧셈꼴 흰 빛 정규잡음 채널에 다가가는 차분 문턱값 검정 방법.11. The method of claim 10, wherein the performance approaches asymptotically additive white light normal noise channel when r = 1. 제8항에 있어서, 상기 점근 확률은 다양성 차수가 무한히 큰 경우인 차분 문턱값 검정 방법.9. The method of claim 8, wherein the asymptotic probability is when the diversity order is infinitely large.
KR1020050114673A 2005-11-29 2005-11-29 Difference threshold test method for m-fsk signals KR100720861B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050114673A KR100720861B1 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Difference threshold test method for m-fsk signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050114673A KR100720861B1 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Difference threshold test method for m-fsk signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100720861B1 true KR100720861B1 (en) 2007-05-22

Family

ID=38277925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050114673A KR100720861B1 (en) 2005-11-29 2005-11-29 Difference threshold test method for m-fsk signals

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100720861B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074078A1 (en) 2003-10-01 2005-04-07 Northrop Grumman Corporation Maximum likelihood bit synchronizer and data detector

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074078A1 (en) 2003-10-01 2005-04-07 Northrop Grumman Corporation Maximum likelihood bit synchronizer and data detector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6721373B1 (en) Multi-tone receiver and a method for operating the same
US6263087B1 (en) Method of encoding bits in a signal
JP5111759B2 (en) System and method for forward error correction decoding using soft information
US7633377B2 (en) RFID receiver
US20040039973A1 (en) Data communication method
US7979777B2 (en) Apparatus, method and program for decoding
JP2005160106A (en) Nonsystematic repeat-accumulate code for encoding and decoding information in communication system
KR20070063111A (en) Partial iterative detection and decoding receiver and method in multiple antenna system
CN101083513B (en) Apparatus,method and system of communication signal decoding
RU2383999C2 (en) Device and method of evaluating communication quality and program used for evaluation
US5809043A (en) Method and apparatus for decoding block codes
US8428547B2 (en) Signaling in wireless communication systems
WO2017161616A1 (en) Physical layer steganography method and system
CN105959104A (en) Steganalysis method based on Hamming distance distribution
EP0805572A2 (en) Error detection and error concealment for encoded speech data
US5996110A (en) Method and apparatus for decoding a data packet
CA2189723C (en) Process for transmitting a sequence of information bits with selective protection against transmission errors, coding and correction processes which can be implemented in such a transmission process
KR100720861B1 (en) Difference threshold test method for m-fsk signals
US20160285475A1 (en) Method and apparatus for identification and compensation for inversion of input bit stream in ldpc decoding
US8295326B1 (en) Digital coding scheme for data transmission
US8539301B2 (en) Message-wise unequal error protection
Ling et al. On decision-feedback detection of differential space-time modulation in continuous fading
Maharani et al. Implementation Of Channel Coding System as Error Checking in The Underwater Communication System Using Audio Frequency
JP2008141668A (en) Optical receiving device
Versfeld et al. Reed-Solomon coding to enhance the reliability of M-FSK in a power line environment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130429

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140422

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150429

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160427

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180425

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 13