KR100776974B1 - 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한변조기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자 데이터를 입력받아 정진폭 이진 직교 변조를 수행하여 출력하는 CACB 변조부와, 상기 CACB 변조부의 출력을 홀수 용장이 되도록 조합하여 출력하는 인터리빙부와, 상기 인터리빙부의 출력을 쌍직교 위상 편이 변조하는 Q2PSK 변조부를 포함하는 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 정진폭 직교 변조와 쌍직교 위상 편이 변조를 결합하는 데 있어서 정진폭 직교 변조의 출력을 인터리빙하여 최종 변조 신호를 정진폭으로 유지시키면서도 단위 대역폭 당 데이터 전송 속도를 높일 수 있다.
정진폭 이진 직교 변조, 쌍직교 위상 편이 변조, 진폭, 대역폭 효율, 홀수 용장

Description

정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기{MODULATOR WITH CONSTANT-AMPLITUDE CODED BI-ORTHOGONAL MODULATION AND QUADRATURE-QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING MODULATION}
도 1은 종래 기술에 따른 정진폭 이진 직교 변조부의 예시적인 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 쌍직교 위상 편이 변조기의 설명을 위한 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 쌍직교 위상 편이 변조기의 예시적인 구성도.
도 4는 종래 기술에 따른 정진폭-쌍직교 위상 편이 변조기의 예시적인 구성도.
도 5는 종래 기술에 따른 정진폭 이진 직교 변조와 쌍직교 위상 편이 변조 이용한 변조기의 예시적인 구성도.
도 6은 종래의 변조기와 도 5의 변조기의 비트오율 성능을 비교한 도면.
도 7은 종래 기술에 따른 정진폭 이진 직교 변조와 쌍직교 위상 편이 변조 이용한 변조기의 다른 예시적인 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기의 예시적인 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기의 인터리빙부의 동작을 나타내는 도면.
도 10은 종래의 변조기와 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기의 비트오율 성능을 비교한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 직/병렬 변환부 120: 정진폭 부호부
130: 직교 변조부 140: 반전/비반전부
150: 합산부 160: 진폭 조절부
210: 직/병렬 변환부 220: 곱셈부
230: 합산부 240: 정진폭 부호부
310: 직/병렬 변환부 320: CACB 변조부
330: Q2PSK 변조부 333: 곱셈부
336: 합산부 340: 정진폭 부호부
400: CACB 변조부 410: 직/병렬 변환부
420: 정진폭 부호부 430: 직교 변조부
440: 반전/비반전부 450: 합산부
460: 진폭 조절부 500: 인터리빙부
600: Q2PSK 변조부
본 발명은 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 정진폭 이진 직교 변조(Constant Amplitude Coded Bi-orthogonal Modulation, 이하 "CACB 변조"라 지칭함)와 쌍직교 위상 편이 변조(Quadrature-Quadrature Phase Shift Keying Modulation, 이하 "Q2PSK 변조"라 함)를 결합하여 데이터를 전송하여 단위 대역폭 당 데이터 전송 속도, 즉 대역폭 효율을 높일 수 있는 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 정진폭 이진 직교 변조부의 예시적인 구성도이다.
도 1을 참조로 CACB 변조기의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
우선 전송하려고 하는 사용자 데이터를 9비트 단위로, 예컨대 {i*, i1, i0, j*, j1, j0, k*, k1, k0}로 직렬/병렬 변환을 직/병렬 변환부(110)에 의해서 수행된다.
이후, 도시된 바와 같이 {i*, i1, i0}, {j*, j1, j0}, {k*, k1, k0}의 3비트씩으로 묶는다.
세 묶음의 데이터는 먼저 정진폭 부호부(120)에 입력되어 아래의 [수학식 1]로 부호화를 함으로서 용장 비트 {l*, l1, l0}을 얻게 된다.
Figure 112006053757399-pat00001
따라서 사용자 데이터 9 비트와 정진폭 부호부에 의한 용장비트 3비트, 즉 {i*, i1, i0}, {j*, j1, j0}, {k*, k1, k0}, 그리고 {l*, l1, l0}가 준비된다.
여기서 다음의 [표 1]과 같은 16 비트의 길이를 갖는 16개의 왈쉬 직교 부호 (c0-c15)를 가정하자.
Figure 112006053757399-pat00002
위 [표 1]의 왈쉬 직교 부호는 c0부터 c15까지 서로 직교한다. CACB 변조에서는 앞서 준비된 12개의 비트들로부터 적절한 왈쉬 부호를 선택하며 그 과정은 다음과 같다.
우선 사용자 데이터의 첫 번째 묶음 {i*, i1, i0}로 부터 2*i1+i0의 값을 구한다. 이 결과 값은 {0, 1, 2, 3} 중 하나의 값을 가지게 되는데 이에 따라 왈쉬 부호의 첫 번째 묶음 {c0, c1, c2, c3}중의 하나를 도 1에서와 같이 직교 변조부 I(130a)에서 선택하게 된다.
즉 도 1의 직교 변조부(130a 내지 130d)는 다중화기의 역할을 수행한다. 예컨대 직교 변조부(130a)의 경우 i1=1 이고 i0=1 이라면 c3={0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0}을 선택한다.
이후 i*, j*, k*, l*의 값과 반전/비반전부(140a 내지 140d)에 의해서 반전되거나 또는 그대로 출력될지 여부가 결정된다. 예컨대 전술한 경우에서 i*의 값이 1이라면 c3를 그대로 출력하고 0이라면 c3를 반전시켜 출력하게 된다. 즉 이 경우 i*=0 이라면 ~c3={1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1}을 출력한다.
마찬가지로 동일한 방법으로 도 1의 직교변조기 J(130b), K(130c), 그리고 L(130d)에서는 각각 적절한 부호를 출력하고 반전/비반전부(140b 내지 140d)에 의해서 반전되거나 또는 그대로 출력되며, 이후 합산부(150)에서 비트 별로 합산을 수행하면 최종 출력은 항상 ±2인 16 개의 비트가 순서대로 출력된다.
합산된 신호에 대해 진폭 조절부(160)에 의해서 0.5를 곱하면 CACB 변조 신호 출력 bi={b0, b1, b2 내지 b15}는 항상 ±1의 결과를 갖게 되어 항상 ±1의 일정 진폭이 유지된다.
이러한 종래의 CACB 변조기에 대한 상세한 설명은 본 출원인에 의해서 2004년 9월 22일자로 출원되고 2006년 3월 27일자로 공개된 "정진폭 다중부호 이진직교 변조 시호의 최적 복조와 준최적 복조 방법 및 그 장치"라는 명칭의 특허공개공보 10-2006-27115호를 참조할 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 쌍직교 위상 편이 변조기의 설명을 위한 도면이다.
도 2를 참조로 종래의 Q2PSK 변조기의 변조 신호에 대해서 설명하면 다음과 같다.
Q2PSK 변조는 주어진 대역폭을 효율적으로 사용하기 위해 서로 직교하는 2개의 펄스 성형 신호와 2개의 반송파, 즉 정현파와 여현파를 사용하여 다차원 신호공간을 형성하는 변조방식이다.
Q2PSK 변조의 전송 신호는 도 2를 참고하여 다음 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006053757399-pat00003
여기서 사용자 데이터 입력 bi(t)의 값은 ±1이고 각 이중 직교신호 si(t)는 다음 [수학식 3]과 같다.
Figure 112006053757399-pat00004
여기서 주파수 fc는 반송파 주파수이고, T는 심볼 주기이며, 펄스 성형 신호로는 위상이 서로 직각인 여현파와 정현파를 사용한다.
펄스 성형 신호는 다음 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112006053757399-pat00005
Figure 112006053757399-pat00006
,
또한 이 경우 다음 [수학식 5]의 조건을 만족하면 {si(t), i=1, 2, 3, 4}는 동일한 에너지를 갖는 4개의 직교 신호 집합이 된다.
Figure 112006053757399-pat00007
(n≥2인 정수임)
이 경우 Q2PSK 변조된 신호는 다음 [수학식 6]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006053757399-pat00008
여기서 a14(t)=-b1(t)b4(t), a23(t)=-b2(t)b3(t)이고 b1(t)=±1에 따라 φ14(t)=0 또는 π, b3(t)=±1에 따라 φ23(t)=0 또는 π가 결정된다.
Q2PSK 변조는 4개의 데이터를 동시에 각기 다른 4개의 직교 반송파로 전송하는 구조로도 생각할 수 있기 때문에 대역폭 효율은 4가 된다.
도 3은 [수학식 6]을 이용하여 구현된 종래 기술에 따른 쌍직교 위상 편이 변조기의 예시적인 구성도이다.
도시되듯이 직/병렬 변환부(210)에 의해서 {b1, b2, b3, b4}의 신호와 {si(t), i=1, 2, 3, 4} 신호가 곱셈부(220a 내지 220d)에 의해서 곱해지고, 합산부(230)에 의해서 합산되어 SQ 2 PSK(t) 신호가 생성된다.
이상적인 신호 공간상에서 Q2PSK 변조에 사용된 신호들은 4차원으로 구성되는데 각각의 신호들은 4개의 좌표축 상의 하나이다. 이러한 각각의 신호들은 동일한 에너지를 가지며, 4차원 초월 입방체의 꼭지점으로 구성된다.
이 경우 가산성 백색 가우시안 잡음 (Additive White Gaussian Noise :　AWGN) 환경에서 최적 수신기를 사용한 경우 비트 에러 확률은 BPSK(혹은 QPSK) 변조와 동일하게 다음 [수학식 7]과 같이 표현된다.
Figure 112006053757399-pat00009
대역폭 효율을 높이기 위한 변조 방식으로 MPSK(M-ary Phase Shift Keying) 나 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 과 같은 고차원 변조를 사용할 수 있다. 그러나 이 변조 방식들은 대역폭 효율을 증가시킬수록 비트 에러 확률이 높아져서 에너지 효율이 크게 감소한다.
MPSK는 신호의 진폭이 일정하다는 장점이 있지만 QAM에 비해 잡음에 취약하다. 이에 비해서 Q2PSK 변조의 장점은 대역폭 효율이 증가함에 따라 감소하는 에너지 효율이 크지 않다는 것이다. 즉 동일한 대역폭 조건 하에서 원하는 비트 에러 확률을 얻기 위하여 필요한 비트 에너지가 MPSK나 QAM에 비해 작다. 반대로 Q2PSK 변조의 단점은 어떠한 부가적 처리 없이는 정진폭을 유지할 수 없다는 것이다.
이러한 종래 기술에 따른 Q2PSK 변조기의 상세한 설명은 예컨대 사하의 논문(D. Saha, "Quadrature-Quadrature phase-shift keying," IEEE Trans. Commun., Vol 37, No. 5, May 1989)을 참조할 수 있다.
도 4는 종래 기술에 따른 정진폭-쌍직교 위상 편이(CA-Q2PSK) 변조기의 예시적인 구성도이다.
입력 비트열을 적절히 부호화하는 경우 Q2PSK 변조는 출력 심볼의 크기를 일정하게 할 수 있다. 이와 같은 출력 심볼의 크기를 일정하게 하는 Q2PSK 변조 방식을 CA(Constant Amplitude)-Q2PSK 변조라 지칭한다.
도 4에 도시되듯이, 정진폭 부호부(240)를 통하여 입력 비트열을 부호화하며, 기타의 구성은 도 3에서와 유사하므로 설명을 생략한다.
도시되듯이 3개의 입력 비트 {b1, b2, b3}의 신호를 정진폭 부호부(240)를 통하여 부호화하여 {b1, b2, b3} 및 정진폭 부호부(240)의 출력 비트를 포함한 4개의 비트를 만든다. 이후 Q2PSK 변조하면 출력 신호[SCA-Q 2 PSK(t)]의 진폭을 일정하게 할 수 있다.
정진폭이 되도록 하는 부호화 방식은 다음과 같다.
Figure 112006053757399-pat00010
즉 홀수 용장이 되도록 4번째 비트를 생성하면 된다.
이와 같은 구조를 사용하면 대역폭 효율이 3으로 감소한다. 즉 정진폭 특성을 얻었지만 데이터 전송 속도는 줄어들게 된다. 이는 4비트로 표현할 수 있는 16개의 부호 코드 중에서 홀수 용장이 되도록 하는 8개의 부호 코드만을 사용할 수 있기 때문이다. 이 부호 코드들은 최소 해밍 거리가 2인 이진 직교 부호들이라는 것을 알 수 있으며, 최적 수신기를 사용하여 복조하는 경우, AWGN 환경에서 다음 [수학식 9]로 표현되는 비트에러 확률을 가진다.
Figure 112006053757399-pat00011
이러한 종래의 CA-Q2PSK 변조에 대해서 보다 상세한 사항은 사하의 논문(D. Saha, "Quadrature-quadrature phase-shift keying," IEEE Trans. Commun., Vol 37, No. 5, May 1989)을 참조할 수 있다.
전술한 CACB 변조 방식의 가장 큰 장점은 멀티 코드로 신호를 전송하면서도 정진폭 특성을 유지한다는 것이다. 그러나 CACB 변조된 신호를 다시 QPSK 변조하여 전송하면 정진폭 특성은 유지되지만 예컨대 확산이득 16을 사용하는 경우 시스템의 대역폭 효율은 9/16×2=1.125로 매우 낮아지게 되는 단점이 있다.
또한 전술한 CACB와 Q2PSK 변조를 결합한 구성을 생각할 수 있다.
도 5는 종래 기술에 따른 정진폭 이진 직교 변조와 쌍직교 위상 편이 변조를 결합한 변조기의 예시적인 구성도이다.
도시되듯이 CACB 및 Q2PSK 변조를 결합한 변조기는 직/병렬 변환부(310)와, 다수의 CACB 변조부(320a 내지 320d)와, Q2PSK 변조부(330)를 포함한다.
직/병렬 변환부(310)는 사용자 데이터를 직렬/병렬 변환한다.
도시되듯이 변환되는 사용자 데이터는 9 비트 단위로 분할되어 각 CACB 변조부(320a 내지 320d)에 입력될 수 있다.
다수의 CACB 변조부(320a 내지 320d)는 직/병렬 변환부(310)의 출력을 CACB 변조하여 출력한다.
Q2PSK 변조부(330)는 다수의 CACB 변조부(320a 내지 320d)의 출력을 Q2PSK 변조하여 신호 SCACB-Q 2 PSK(t)를 출력한다.
Q2PSK 변조부(330)는 다수의 CACB 변조부(320a 내지 320d)의 출력 각각에 대응하는 다수의 곱셈부(333a 내지 333d)와 합산부(336)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시되듯이 다수의 CACB 변조부(320a 내지 320d)로부터 출력된 심볼을 Q2PSK 변조부(330)에 의해서 Q2PSK 변조하여 전송한다. CACB 변조부(320a 내지 320d)의 출력을 각각 직교하는 4개의 반송파 신호에 의해 전송하는 것으로 볼 수 있으므로 대역폭 효율은 종래의 CACB 변조의 4배가 된다. 따라서 도 5의 변조기의 대역폭 효율은 9/16×4=2.25가 된다. 즉 도 5의 구성에 따른 CACB 및 Q2PSK 변조를 이용한 변조기는 Q2PSK 변조의 고차원 변조 특성을 이용하여 CACB 변조의 낮은 대역폭 효율을 증가시키기 위한 구성이다.
도 5의 CACB 및 Q2PSK 변조를 이용한 변조기의 비트 오율 성능을 분석하기 위해 백색 가우시안 잡음(AWGN) 환경을 가정하고 모의실험을 실행하였다.
도 6은 도 5의 변조기 구성과 종래의 변조기 구성의 비트 오율 성능을 비교한 도면이다.
종래의 CACB 변조의 출력을 BPSK 변조하는 시스템이나 QPSK 변조하는 시스템의 비트 오율 성능은 동일하므로, 도 6에서는 종래의 CACB-BPSK 변조 시스템의 비트 오율 성능과 도 5의 CACB-Q2PSK를 이용한 변조기의 비트 오율 성능을 비교하여 도시하였다.
도시되듯이 종래의 CACB-BPSK 변조 시스템과 도 5의 CACB-Q2PSK 변조기의 경우 AWGN 환경에서 동일한 비트 오율 성능을 보이나 CACB-Q2PSK 변조 시스템의 대역폭 효율이 더 높다는 장점이 있다.
표 2는 종래의 16QAM 변조 시스템과 도 5의 CACB-Q2PSK 변조기의 성능을 나타낸다.
16QAM CACB-Q2PSK(도 5 참조)
대역폭 효율 4 2.25
10e-5에서 Eb/N0 (dB) 약 13.5dB 약 9.5dB
PAP (dB) 약 2.55dB 약 3.0dB
도시되듯이 도 5의 CACB-Q2PSK 변조기는 종래의 16QAM 시스템보다 낮은 대역폭 효율과 더 큰 PAP(peak to average power)를 갖지만 AWGN 환경에서 10e-5의 비트오율 성능을 얻기 위해 필요한 비트 에너지가 약 4 dB 작은 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 도 5에 도시된 CACB 및 Q2PSK 변조를 이용한 변조기는 종래의 CACB-QPSK 변조 시스템에 비하여 대역폭 효율이 2배로 증가된다. 그러나 CACB 및 Q2PSK 변조를 이용한 변조기에서는 Q2PSK 변조를 사용하는 특성상 정진폭 특성이 유지되지 않는다는 문제점이 있다.
이러한 정진폭 특성을 개선하기 위해서 다음과 같은 대안적인 구성을 생각할 수 있다.
도 7은 종래의 정진폭 이진 직교 변조와 쌍직교 위상 편이 변조 이용한 변조기의 다른 예시적인 구성도로서, Q2PSK 변조를 이용하면서도 정진폭 특성을 유지할 수 있는 방식(이하, "CACB -CA-Q2PSK I"라 함)의 구성을 나타낸다.
도 5의 구성에서 4개의 CACB 변조부(320a 내지 320d)의 출력을 Q2PSK 변조하는 것에 비해서, 도 7의 구성은 3개의 CACB 변조부(320'a 내지 320'c)의 출력만 사용하고 나머지는 정진폭 부호부(340)를 통하여 Q2PSK 변조기 출력 신호 SCACB - CA - Q 2 PSK I(t)이 일정한 진폭을 갖도록 부호화하는 구조이다.
CA-Q2PSK 변조의 대역폭 효율은 3이므로 CACB 변조와 결합하면 결과적으로 9/16×3=1.6875의 대역폭 효율을 얻을 수 있게 된다. 도 7의 CACB-CA-Q2PSK I변조는 도 5의 구성과 비교하여 볼때 대역폭 효율의 희생을 통하여 정진폭 특성을 얻었다고 볼 수 있다.
그러나 전술하였듯이 도 5의 구조를 사용하여 CACB 변조와 Q2PSK 변조를 결합하는 경우(CACB-Q2PSK 변조) CACB 변조에 비해 대역폭 효율의 증가를 얻을 수는 있지만 16QAM 변조 방식보다 대역폭 효율이 작다는 단점이 있다. 또한 정진폭 특성을 더 이상 유지할 수 없고, 16QAM에 비해서도 높은 PAP율을 갖게 되어 문제가 된다.
도 7에 도시된 CACB 변조와 CA-Q2PSK 변조의 결합 구조 (CACB-CA-Q2PSK I변조)를 사용하면 정진폭 특성을 얻을 수 있지만 정진폭 부호화 과정에서 대역폭 효율의 손실이 발생한다는 단점이 있다.
따라서 CACB 변조와 CA-Q2PSK 변조를 결합하면서도 정진폭 특성과 대역폭 효율을 모두 만족하는 방식에 대한 필요성이 커지고 있다.
본 발명의 목적은 CACB 변조와 Q2PSK 변조를 결합하는 데 있어서 인터리빙부를 중간에 삽입하여 변조 신호를 정진폭으로 유지시키면서도 단위 대역폭 당 데이터 전송 속도를 높일 수 있는 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 사용자 데이터를 입력받아 정진폭 이진 직교 변조를 수행하여 출력하는 CACB 변조부와, 상기 CACB 변조부의 출력을 홀수 용장이 되도록 조합하여 출력하는 인터리빙부와, 상기 인터리빙부의 출력을 쌍직교 위상 편이 변조하는 Q2PSK 변조부를 포함하는 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기를 제공한다.
본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기에 있어서, 상기 CACB 변조부는, 상기 사용자 데이터를 입력받아 직렬-병렬 변환하여 6비트의 직교 변조될 출력 신호와 3비트의 제어 출력 신호를 출력하는 직렬/병렬 변환부와, 상기 직렬/병렬 변환부의 3비트의 제어 출력 신호를 기초로 정진폭 부호화를 수행하여 1비트의 정진폭 제어 신호와 2 비트의 정진폭 출력 신호를 출력하는 정진폭 부호부와, 상기 직렬/병렬 변환부의 상기 6비트의 직교 변조될 출력 신호와 정진폭 부호부의 상기 2비트의 정진폭 출력 신호를 각각 직교 코드를 사용하여 2비트씩 직교 변조하는 4개의 직교 변조부와, 상기 4개의 직교 변조부의 출력을 상기 직렬/병렬 변환부의 3비트의 제어 출력 신호 또는 상기 1비트의 정진폭 제어 신호를 기초로 혼합하는 4개의 반전/비반전부와, 상기 4개의 반전/비반전부 출력을 가산하는 합산부와, 상기 합산부의 출력의 진폭을 조정하는 진폭 조정부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기에 있어서, 상기 CACB 변조부의 출력은 16 비트의 부호열{b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13, b14, b15}이고, 상기 인터리빙부는, biⓧb4+iⓧb8 +iⓧb12 +i=1, i=0, 1, 2, 3(ⓧ는 익스클루시브 OR 연산임)의 관계를 만족하여 홀수 용장이 되도록 인터리빙하여 4비트 단위의 부호열 {bi, bi +4, bi +81, bi+12}(i=0, 1, 2, 3)으로 출력할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기에 있어서, 상기 진폭 조정부는, 상기 합산부의 출력 진폭을 1/2로 조정할 수 있다.
이하, 본 발명의 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기를 첨부한 도면을 참조로 하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기의 예시적인 구성도이다.
도시되듯이 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기는 CACB 변조부(400)와, 인터리빙부(500)와, Q2PSK 변조부(600) 를 포함한다.
CACB 변조부(400)는 사용자 데이터를 9비트 단위로 입력받아 정진폭 이진 직교(CACB) 변조를 수행하여 16 비트의 부호열을 출력한다.
CACB 변조부(400)에 대해서 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
직렬/병렬 변환부(410)는 사용자 데이터를 입력받아 직렬-병렬 변환하여 6비트의 직교 변조될 출력 신호{i1, i0, j1, j0, k1, k0}와, 3비트의 제어 출력 신호{i*, j*, k*}를 출력한다.
정진폭 부호부(420)는 3비트의 제어 출력 신호{i*, j*, k*}에 대해서 정진폭 부호화를 수행하여 1비트의 정진폭 제어 신호{l*}와 2 비트의 정진폭 출력 신호{l1, l0}를 출력한다.
정진폭 부호는 예컨대 전술한 [수학식 1]을 사용할 수 있다.
직교 변조부(430a 내지 430d)는 직렬/병렬 변환부(410)의 6비트의 직교 변조될 출력 신호{i1, i0, j1, j0, k1, k0}와 정진폭 부호부(420)의 상기 2비트의 정진폭 출력 신호{l1, l0}를 각각 직교 코드{c0, c1, .... c14, c15}를 사용하여 2비트씩 직교 변조한다.
예컨대 직교 변조부(430a)는 신호{i1, i0}를 직교 코드{c0, c1, c2, c3}를 사용하여 직교 변조한다.
반전/비반전부(440a 내지 440d)는 직교 변조부(430a 내지 430d)의 출력을 직 렬/병렬 변환부(410)의 3비트의 제어 출력 신호{i*, j*, k*} 또는 1비트의 정진폭 제어 신호{l*}를 기초로 혼합한다. 반전/비반전부(440a 내지 440d)는 즉 직교 변조부(430a 내지 430d) 출력의 반전 또는 비반전 여부를 3비트의 제어 출력 신호{i*, j*, k*} 또는 1비트의 정진폭 제어 신호{l*}를 기초로 결정하는 것이다.
예컨대 반전/비반전부(440a)는 직교 변조부(430a)의 출력을 제어 출력 신호{i*}에 의해서 반전 또는 비반전을 수행한다.
합산부(450)는 반전/비반전부(430a 내지 430d)의 출력을 가산한다.
진폭 조정부(460)는 합산부(450) 출력의 진폭을 원하는 값으로 조정한다. 예컨대 합산부(450)의 출력 진폭을 1/2로 조정할 수 있다.
인터리빙부(500)는 CACB 변조부(400)의 부호열 출력을 홀수 용장이 되도록 4비트 단위로 조합하여 출력한다.
Q2PSK 변조부(500)는 인터리빙부(500)의 출력에 대해서 쌍직교 위상 편이(Q2PSK) 변조를 수행한다.
인터리빙부(500)는 정진폭 특성을 얻기 위해서 Q2PSK 변조부(500)에 입력되는 4비트를 홀수 용장이 되도록 재배열하는 것이다.
예컨대 전술한 도 7의 변조 방식에서는 CACB 변조기의 상위 3개 블록에서 출력되는 심볼 3개로부터 4번째 심볼을 생성하여 Q2PSK 변조기에 입력시키는 방법을 사용한다. 그런데 만일 CACB 변조 출력 심볼열을 적절하게 재배치하여 4비트의 출력이 항상 홀수 용장을 만족시키게 할 수 있다면 대역폭 효율의 손실 없이 정진폭 특성을 얻을 수 있을 것이다.
직교부호의 길이 N=16을 사용하는 CACB 변조를 가정하는 경우 9개의 사용자 비트가 입력되고 16 비트의 부호열 {b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13, b14, b15)가 CACB 변조부(400)에서 출력된다.
16 비트 부호열 출력은 다음 [수학식 10]을 만족한다.
biⓧb4+iⓧb8+iⓧb12+i=1, i=0, 1, 2, 3(ⓧ는 익스클루시브 OR 연산임)
따라서 CACB 변조부(400)의 출력 부호열을 {b0, b4, b8, b12, b1, b5, b9, b13, b2, b6, b10, b14, b3, b7, b11, b15)와 같은 순서로 배열하면 4개 비트의 단위로 홀수 용장 특성을 갖게 된다.
따라서 인터리빙부(500)는 Q2PSK 변조부(600)의 출력 신호의 크기를 일정하게 하기 위하여 CACB 변조부(400)의 출력 부호열을 재배치하는 역할을 수행한다.
도 9는 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기의 인터리빙부의 동작을 나타내는 도면이다.
도시되듯이 인터리빙부(500)는 CACB 변조부(400)의 출력 비트열을 4비트 단위로 순차적으로 기록하지만 출력시에는 {bi, b4+i, b8+i, b12+i}(i=0, 1, 2, 3)로 판 독하여 출력되도록 구성된다.
전술한 도 5 또는 도 7의 구조가 여러 개의 CACB 변조 블록을 병렬로 구성하는 것과는 달리 도 8을 참조로 한 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기는 한 개의 CACB 변조부(400)의 출력을 인터리빙하는 구조로 되어 있다. 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기 CACB 변조 시스템의 특징인 정진폭 특성을 유지하면서 대역폭 효율은 9/16.4 = 2.25인 특징을 보인다.
도 10은 종래의 변조기와 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기의 비트오율 성능을 비교한 도면이다.
발명된 시스템의 비트오율 성능을 분석하기 위해 백색 가우시안 잡음 환경을 가정하고 모의 실험을 실행하였다.
즉 종래의 도 7의 CACB-CA-Q2PSK I 변조 시스템의 비트 오율 성능과 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기( "CACB-CA-Q2PSK II"라 표시됨)의 비트오율 성능, 종래의 CACB-BPSK 변조 시스템의 비트오율 성능을 보이고 있다.
또한 변조 성능을 비교하기 위해 16QAM 시스템을 고려하여 이론적 비트오율 성능을 같이 제시하였다. 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기와 종래의 CACB-CA-Q2PSK I 변조는 AWGN 환경에서 동일한 비트오율 성능을 보이나 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편 이 변조를 이용한 변조기의 대역폭 효율이 더 높다는 것을 알 수 있다.
표 3에서는 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기와 종래의 16QAM 시스템의 특징을 비교하였다. 본 발명에 따른 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기는 16QAM 시스템 보다는 낮은 대역폭 효율을 갖지만 AWGN 환경에서 높은 에너지 효율을 보인다. 예를 들어 10e-5의 비트오율 성능을 얻기 위해 필요한 비트 에너지는 16QAM에 비해 약 4 dB 적다. 따라서 AWGN 환경에서는 발명된 시스템이 보다 강인한 특성을 가지고 있다고 볼 수 있다. 또한 전송 신호의 크기가 일정하므로 높은 선형성을 가진 증폭기의 사용을 요구하지 않는다.
16QAM 본 발명의 변조 방식
대역폭 효율 4 2.25
10e-5에서 Eb/N0 (dB) 약 13.5dB 약 9.5dB
PAP (dB) 약 2.55dB 0dB
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 청구범위의 기재를 통하여 정하여진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 정진폭 직교 변조와 쌍직교 위상 편이 변조를 결합하는 데 있어서 정진폭 직교 변조의 출력을 인터리빙하여 최종 변조 신호를 정진폭으로 유지시키면서도 단위 대역폭 당 데이터 전송 속도를 높일 수 있다.

Claims (4)

  1. 사용자 데이터를 입력받아 정진폭 이진 직교 변조를 수행하여 출력하는 CACB 변조부와,
    상기 CACB 변조부의 출력을 홀수 용장이 되도록 조합하여 출력하는 인터리빙부와,
    상기 인터리빙부의 출력을 쌍직교 위상 편이 변조하는 Q2PSK 변조부
    를 포함하는 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CACB 변조부는,
    상기 사용자 데이터를 입력받아 직렬-병렬 변환하여 6비트의 직교 변조될 출력 신호와 3비트의 제어 출력 신호를 출력하는 직렬/병렬 변환부와,
    상기 직렬/병렬 변환부의 3비트의 제어 출력 신호를 기초로 정진폭 부호화를 수행하여 1비트의 정진폭 제어 신호와 2 비트의 정진폭 출력 신호를 출력하는 정진폭 부호부와,
    상기 직렬/병렬 변환부의 상기 6비트의 직교 변조될 출력 신호와 정진폭 부호부의 상기 2비트의 정진폭 출력 신호를 각각 직교 코드를 사용하여 2비트씩 직교 변조하는 4개의 직교 변조부와,
    상기 4개의 직교 변조부의 출력을 상기 직렬/병렬 변환부의 3비트의 제어 출력 신호 또는 상기 1비트의 정진폭 제어 신호를 기초로 혼합하는 4개의 반전/비반전부와,
    상기 4개의 반전/비반전부 출력을 가산하는 합산부와,
    상기 합산부의 출력의 진폭을 조정하는 진폭 조정부
    를 포함하는 것인 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 CACB 변조부의 출력은 16 비트의 부호열{b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13, b14, b15}이고,
    상기 인터리빙부는,
    biⓧb4+iⓧb8+iⓧb12+i=1, i=0, 1, 2, 3(ⓧ는 익스클루시브 OR 연산임)의 관계를 만족하여 홀수 용장이 되도록 인터리빙하여 4비트 단위의 부호열 {bi, bi+4, bi+81, bi+12}(i=0, 1, 2, 3)으로 출력하는 것인 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 진폭 조정부는,
    상기 합산부의 출력 진폭을 1/2로 조정하는 것인 정진폭 이진 직교 변조 및 쌍직교 위상 편이 변조를 이용한 변조기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980022384A (ko) * 1996-09-21 1998-07-06 유기범 정진폭특성을 갖는 직교진폭변조방법 및 그 장치
KR20040067707A (ko) * 2003-01-24 2004-07-30 전자부품연구원 정 진폭 이진직교 변조 및 복조장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980022384A (ko) * 1996-09-21 1998-07-06 유기범 정진폭특성을 갖는 직교진폭변조방법 및 그 장치
KR20040067707A (ko) * 2003-01-24 2004-07-30 전자부품연구원 정 진폭 이진직교 변조 및 복조장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101397986B1 (ko) 2009-06-05 2014-05-27 한국전자통신연구원 코드 분할 다중화 통신 시스템에서 전송 신호의 정진폭 부호화 방법

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