KR100932777B1

KR100932777B1 - 디지털 신호 변조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100932777B1
Application number: KR1020080088872A
Authority: KR
Inventors: 박성준; 전준호; 변무광
Original assignee: 강릉원주대학교산학협력단
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2009-12-21

Abstract

디지털 신호 변조방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르는 변조심볼 당 n(n=2m+1, n은 5 이상의 홀수인 자연수, m은 2 이상의 자연수) 비트를 전송하는 디지털 신호 변조 방법은 2ⁿ개의 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 TQAM(Triangular Qudrature Amplitude Modulation) 성상도가 생성되는 단계 및 성상점에 상응하는 n 비트의 비트열이 매핑되는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 성상도는 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 I축과 가까운 2^m개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m)개씩 배치되며, I축과 먼 2^m-1개의 평행선상에 각각 2^m개씩 배치되고, 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 Q축과 가까운 2^m+1개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m-1)개씩 배치되고, Q축과 먼 2^m개의 평행선상에 각각 2^m-1개씩 배치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 홀수 비트 직교진폭변조 방식에서 변조심볼오류 확률을 높이지 않고 변조의 전력 효율을 개선할 수 있는 디지털 신호 변조 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

성상도, 성상점, 변조, QAM, 매핑, 변조심볼, 오류, 비트, 변환

Description

디지털 신호 변조 방법 및 장치{Method and apparatus for modulating digital signal}

본 발명은 디지털 신호 변조 방법 및 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 삼각 형태의 성상도를 이용하는 디지털 신호 변조 방법 및 장치에 관한 것이다.

유선통신 및 무선통신 시스템에서 정보를 효율적으로 전송하기 위해 사용되는 방식 중의 하나가 디지털 변조 방식이다.

디지털 변조 방식 중 Cross Quadrature Amplitude Modulation(크로스 직교진폭변조, 이하 '크로스 QAM'라 칭함)은 QAM의 홀수 비트에 대해서 보다 효율적인 변조를 위해서 제안된 방식이다. 크로스 QAM은 비트열로 이루어진 디지털 신호를 미리 설정된 비트만큼 분류하여 반송파 신호의 크기와 위상을 변화시키면서 변조시키는 방법이며, QAM의 성상점의 위치를 이동시킴으로써 소모되는 평균전력을 감소시키는 변조 방식이다.

도 1은 종래의 32-크로스 QAM 방식에서 32개의 성상점으로 이루어진 성상도(constellation)를 도시한 도면이다.

여기서 성상도는 I/Q 플롯 신호 공간도에 도 1과 같이 도시될 수 있다. 그리고 32-크로스 QAM은 도 1과 같이 위상과 크기가 각각 다른 32개의 신호 공간을 통해 한 성상점 당 5비트의 2진 디지털 신호(변조심볼)를 전송할 수 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 크로스 QAM에서 디지털 신호의 비트열들은 다섯 개 이상의 홀수 비트들로 구성된 그룹으로 분할될 수 있다. 그리고 각 그룹은 성상점 중 하나의 변조심볼로 매핑된 후 수신단 측으로 전송된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 성상도는 성상점들이 크로스 형태를 갖기 때문에 크로스 QAM (Cross QAM, 100)라고 표현될 수 있다.

이러한 크로스 QAM 성상도에서 인접한 두 성상점 사이의 직선 거리는 항상 2d가 되며, 전체 32개 성상점에 의해 소모되는 평균 전력(P_av1)은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

P_av1 = 20 d²

다만, 크로스 QAM 방식이 홀수 비트에 대해 전력효율 면에서 최적의 방식이 아니므로 전력 효율을 더욱 개선한 변조 방식의 필요성이 요구된다.

수학식 1에 따르면, 성상점 사이의 거리를 줄여서 평균 전력을 감소시킬 수 있다. 그러나 전력 소모를 감소시키기 위해 무조건 성상점 사이의 거리를 줄이게 되면, 변조심볼오류 확률이 높아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 홀수 비트 직교진폭변조 방식에서 변조심볼오류 확률을 높이지 않고 변조의 전력 효율을 개선할 수 있는 디지털 신호 변조 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 디지털 신호 변조 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 변조심볼 당 n(n=2m+1, n은 5 이상의 홀수인 자연수, m은 2 이상의 자연수) 비트를 전송하는 디지털 신호 변조 방법은 2ⁿ개의 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 TQAM(Triangular Qudrature Amplitude Modulation) 성상도가 생성되는 단계 및 성상점에 상응하는 n 비트의 비트열이 매핑되는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 성상도는 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 I축과 가까운 2^m개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m)개씩 배치되며, I축과 먼 2^m-1개의 평행선상에 각각 2^m개씩 배치되고, 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 Q축과 가까운 2^m+1개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m-1)개씩 배치되고, Q축과 먼 2^m개의 평행선상에 각각 2^m-1개씩 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 디지털 신호 변조 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 변조심볼 당 n(n=2m+1, n은 5 이상의 홀수인 자연수, m은 2 이상의 자연수) 비트를 전송하는 디지털 신호 변조 장치는 2ⁿ개의 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 TQAM 성상도를 생성하는 성상도 생성부 및 성상점에 상응하는 n 비트의 비트열을 매핑하는 비트열 매핑부를 포함할 수 있다. 여기서 성상도는 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 I축과 가까운 2^m개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m)개씩 배치되며, I축과 먼 2^m-1개의 평행선상에 각각 2^m개씩 배치되고, 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 Q축과 가까운 2^m+1개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m-1)개씩 배치되고, Q축과 먼 2^m개의 평행선상에 각각 2^m-1개씩 배치될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따르면, 홀수 비트 직교진폭변조 방식에서 변조심볼오류 확률을 높이지 않고 변조의 전력 효율을 개선할 수 있는 디지털 신호 변조 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 디지털 신호 변조 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 성상도는 TQAM(Triangular Qudrature Amplitude Modulation) 변조시에 사용되는 I/Q 플롯 신호 공간도이며, 신호의 크기는 신호 좌표의 원점에서 각 성상점까지의 거리이고, 신호의 위상은 I축을 기준으로 성상점의 각도일 수 있다.

여기서 TQAM은 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 성상도를 가지는 QAM을 말한다.

여기서, I/Q 플롯은 정현파 신호를 복소수 좌표계에서 표현한 것을 의미하며, 신호의 관점에서 실수 축(X축)을 I축(채널), 허수 축(Y축)을 Q축(채널)일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성상도를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 TQAM(Triangular Qudrature Amplitude Modulation) 방식 중 변조심볼 당 5비트를 할당하여 성상점(202)이 32개로 이루어지는 32-크로스 QAM에 적용되는 성상도를 도시한 것이다. 그러나 본 발명은 이에 한정됨이 없이 성상점이 32, 128 및 512인 크로스 QAM(변조심볼 당 각각 5비트, 7비트 및 9비트 할당)에도 적용될 수 있으며, 그 밖에 성상점이 격자 구조 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 홀수 비트 성상도를 이용하는 모든 경우에 적용될 수 있다.

도 2를 참조하면 변조심볼 당 n비트(n은 5 이상의 홀수, n=2m+1로 가정, 여기서 m은 2 이상의 자연수)가 매핑되는 성상도가 제공될 수 있다. 도 2에서 n은 5이므로, m는 2가 된다. 변조심볼 당 n 비트가 할당되는 경우, 2ⁿ개의 성상점(202)이 삼각형의 꼭짓점으로 이루어지는 성상도(200)가 제공된다.

I축에 평행한 평행선을 기준으로 성상점의 배치를 설명하면 다음과 같다. 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따르는 성상도(200)에는 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 I축과 가까운 2^m개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m)개씩 배치될 수 있다. 그리고 I축과 먼 2^m-1개의 평행선상에는 성상점이 각각 2^m개씩 배치될 수 있다. 즉 성상도(200)는 I축과 가까운 4개의 평행선(212 내지 215)상에 각각 6개씩의 성상점이 배치될 수 있다. 그리고 상대적으로 I축과 먼 2개의 평행선 (211 및 216)상에 각각 4개씩의 성상점이 배치되어 성상점의 배치구조가 격자 구조형태가 될 수 있다.

Q축에 평행한 평행선을 기준으로 설명하면 다음과 같다. 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따르는 성상도(200)에는 성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 Q축과 가까운 2^m+1개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m-1)개씩 배치되고, Q축과 먼 2^m 개의 평행선상에 각각 2^m-1개씩 배치될 수 있다. 즉 성상도(200)는 Q축과 가까운 8개의 평행선(221 내지 228)상에 각각 3개씩의 성상점이 배치되고, 상대적으로 Q축과 먼 4개의 평행선(231 내지 234)상에 각각 2개씩의 성상점이 배치되는 격자 구조형태가 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 각 성상점이 격자 구조 삼각형의 꼭짓점을 이루는 성상도가 생성될 수 있다. 여기서 성상도는 n비트로 분할된 디지털 신호를 삼각형으로 배치된 성상점으로 매핑시키기 위한 매핑 테이블을 생성함으로써 생성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀수 비트에 대해 사각 형태가 아닌 삼각 형태의 성상도를 생성함으로써 본 발명은 각 성상점의 평균 소모 전력을 줄일 수 있으며, 종래와 동일한 평균 전력을 사용하는 경우에 변조심볼오류 확률을 줄일 수 있게 된다.

이를 상세히 설명하기 위해 도 1과 도 2를 비교한다.

도 2에 도시된 성상도는 각 성상점 사이의 거리가 종래와 같이 2d가 되는 경우에도 각 성상점을 중심으로 한 동심원이 종래의 사각 형태(도 1)에 비해 밀하게 배치되는 것을 확인할 수 있다.

이러한 삼각 형태의 성상점을 형성하는 경우에 각 성상점의 평균 전력(P_av2)은 아래의 수학식 2와 같다.

P_av2 = 17.75 d²

상기한 수학식 1과 수학식 2를 기반으로 본 발명의 전력 이득(Power Gain, PG)을 계산하면 다음과 같다.

즉, 본 발명에 따를 경우, 인접한 성상점 사이의 거리가 사각 형태의 성상도를 이용하는 종래의 크로스 QAM과 동일한 경우에도 성상점에서 소모되는 평균 전력은 0.52dB만큼 감소하게 된다.

한편, 성상점 사이의 거리는 변조심볼오류 확률과 연관되는데, 그 거리가 클수록 변조심볼오류 확률은 낮아지게 된다.

본 발명에 따르면, 종래의 크로스 QAM 방식과 성상점 사이의 거리가 동일할 경우에 낮은 평균 전력을 소모하기 때문에 만일 종래와 동일한 평균 전력을 이용하는 경우에는 종래보다 성상점 사이의 거리를 길게 할 수 있어 종래에 비해 변조심볼오류 확률을 낮출 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 디지털 신호 변조 장치는 이러한 성상도를 이용하여 n정보 비트를 갖는 디지털 신호를 본 발명에 따른 성상점에 매핑시켜 변조심볼을 생성할 수 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 성상도에서 각 성상점이 커버할 수 있는 범위를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성상도에서 각 성상점이 커버할 수 있는 범위를 나타낸 도면이다.

도 2에서는 각 성상점이 그 성상점을 중심으로 하는 원 형태의 범위를 커버하는 것을 표현하였으나 이에 한정됨에 없이 하나의 성상점이 커버할 수 있는 범위를 도 4과 같이 다각형 구조(파선으로 표현됨)로 할 수 있다. 여기서, 각 다각형 내부의 임의의 지점으로부터 가장 가까운 성상점은 그 다각형 내부의 성상점이 되도록 각 성상점이 커버할 수 있는 범위를 설정할 수 있다.

도 4와 같은 실시예에 따르면 성상도 내의 모든 지점에 해당하는 신호가 해석 가능하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 디지털 신호 변조 장치의 블록 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 변조 장치(501)는 성상도 생성부(510) 및 비트열 매핑부(520)를 포함할 수 있다.

성상도 생성부(510)는 도 2와 같은 성상도를 생성할 수 있다. 성상도 생성과정에 대한 자세한 사항은 이후 도 6을 참조하여 상세히 후술한다.

비트열 매핑부(520)는 성상도 생성부(510)에 의해 생성된 성상도를 이용하여 인접한 성상점간의 상이한 비트수의 평균값이 최소가 되도록 n비트의 비트열을 매핑하는 기능을 수행한다. 본 명세서에서 상이한 비트수란 임의의 성상점에 매핑된 비트열과 인접한 성상점에 매핑된 비트열을 비교하였을 때, 각각 다른 값을 갖는 비트의 개수를 말한다.

성상도 생성부(510)는 변조심볼 당 n(여기서, n은 5 이상의 홀수인 자연수)비트를 성상도에 매핑하는 경우, 2ⁿ개의 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 성상도를 생성할 수 있다.

성상도 생성부(510)는 n비트로 분할된 디지털 신호를 삼각형으로 배치된 성상점으로 매핑시키기 위한 매핑 테이블을 생성함으로써 성상도를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성상도 생성부(510)는 사각 형태가 아닌 삼각 형태의 성상도를 생성함으로써 각 성상점의 평균 소모 전력을 줄일 수 있으며, 종래와 동일한 평균 전력을 사용하는 경우에 변조심볼오류 확률을 줄일 수 있다.

도 5에 예시된 각 구성부는 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 신호 변조 장치의 각 구성부는 그 명칭에 불구하고 기능단위로 통합되거나, 분리되는 등으로 다양하게 구현될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 디지털 신호 변조 장치(501)가 수행하는 디지털 신호 변조과정의 일부를 나타낸 순서도이다.

이하, 후술할 본 발명의 실시예에 따른 디지털 신호 변조과정은 앞서 도 5를 참조하여 설명한 디지털 신호 변조 장치(501)의 각 구성부에 구애받지 아니하고 다양하게 구현된 구성부에서 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 이하, 디지털 신호 변조 장치(501)를 주체로 하여 설명한다.

단계 S610에서 디지털 신호 변조 장치(501)는 크로스 QAM의 성상도를 생성할 수 있다.

예를 들어, 성상도 생성부(510)는 변조심볼 당 n(여기서, n은 5이상의 홀수인 자연수로서, 지정된 수임)비트를 성상도에 매핑하기 위한 크로스 QAM의 성상도를 생성할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해서 n이 5이며, 성상점간의 거리가 2d인 경우를 일관된 예로서 가정하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예를 적용함에 있어서, n 및 d가 다양한 수가 될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.

이 경우 도 1과 같은 크로스 QAM의 성상도가 생성될 수 있다. 각 성상점은 인접한 다른 성상점과 2d의 거리만큼 떨어져서 위치한다.

이하, n=2m+1이라고 가정한다. 여기서 n=5라고 가정했으므로 m=2 이다.

먼저, 정사각형(110) 모양으로 2^m x 2^m개의 성상점이 성상도 상에 위치할 수 있다. 그리고 위 정사각형(110)의 각 변에 2^m x 2^m-2개의 성상점이 직사각형(120 내지 123) 모양으로 결합할 수 있다. 위 직사각형(120 내지 123)은 2^m개의 성상점이 배열되는 방향이 각 직사각형(120 내지 123)이 결합하는 정사각형(110)의 변의 방향과 평행하도록 위치할 수 있다. 직사각형 121과 123의 경우 4개의 성상점이 배열되는 방향이 I축 방향(정사각형(110)의 가로 변과 평행)이 되고 직사각형 122와 124의 경우 4개의 성상점이 배열되는 방향이 Q축 방향(정사각형(110)의 세로 변과 평행)이 될 수 있다.

완성된 모양은 도 1에서 보는 것과 같이 크로스(Cross, 십자가) 모양이 된다.

I/Q 좌표상의 성상점의 위치는 절대적인 것은 아니고, 도 1에서 각 성상점이 다른 성상점과의 상대적인 위치를 유지하면서 이동하는 것이 가능하다. 편의상 이하에서 I/Q 좌표상의 성상점의 위치가 도 1과 같이 정해진 것으로 가정한다.

단계 S620에서 도 1과 같은 크로스 QAM의 성상도에 상응하는 TQAM 성상도가 생성될 수 있다.

성상도 생성부(510)는 변조심볼 당 n(여기서, n은 5이상의 홀수인 자연수)비트를 성상도에 매핑하기 위한 TQAM 성상도를 생성할 수 있다.

도 2를 참조하면 변조심볼 당 n비트(n=2m+1, n은 5 이상의 홀수인 자연수, m은 2 이상의 자연수)가 매핑되는 성상도가 생성될 수 있다. 도 2에서 n은 5이므로, m는 2가 된다. 변조심볼 당 n 비트가 할당되는 경우, 2ⁿ개의 성상점(202)이 삼각형의 꼭짓점으로 이루어지는 성상도(200)가 생성될 수 있다.

도 2에서의 TQAM 성상도에서의 성상점의 배치는 앞서 도 2를 참조하여 상술한 바와 같다.

도 2의 성상도는 도 1의 성상도를 기반으로 생성될 수 있다.

I축 방향으로는, 참조번호 211, 213, 215의 평행선에 위치한 성상점은 도 1의 성상도에서의 위치에서 왼쪽으로 d/2만큼 이동되고, 참조번호 211, 213, 215의 평행선과 인접한 212, 214, 216의 평행선에 위치한 성상점은 도 1의 성상도에서의 위치에서 오른쪽으로 d/2만큼 이동될 수 있다.

위 이동 방향은 반대가 될 수 있다. 즉, 211, 213, 215의 평행선에 위치한 성상점은 도 1의 성상도에서의 위치에서 오른쪽으로 d/2만큼 이동되고, 211, 213, 215의 평행선과 인접한 212, 214, 216의 평행선에 위치한 성상점은 도 1의 성상도에서의 위치에서 왼쪽으로 d/2만큼 이동될 수 있다.

일반적으로는 위쪽부터 홀수 번째 평행선에 위치한 성상점은 크로스-QAM 성상도에서의 위치에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 d/2만큼 이동되고, 위쪽부터 짝수 번째 평행선에 위치한 성상점은 크로스-QAM 성상도에서의 위치에서 오른쪽 또는 왼쪽(홀수 번째 평행선에 위치한 성상점과 반대)으로 d/2만큼 이동된다.

또한, Q축 방향으로는, 각 성상점은 도 1의 성상도에서의 위치에 비하여 I축으로부터의 거리가 3^(1/2)/2 배가 되도록 이동할 수 있다. 즉, I축으로부터의 거리가 d인 성상점의 경우 d x 3^(1/2)/2 가 되도록 이동할 수 있다.

단계 S610에서 성상점의 위치가 도 1과 같이 정해지지 않고, 상하로 이동한 경우 I축 대신 크로스 QAM 성상도에서 가장 위쪽의 성장점과 가장 아래쪽의 성장점의 중점을 지나고 I축에 평행한 선인 중심선으로부터의 거리가 3^(1/2)/2 배가 되도록 이동할 수 있다(예를 들어, 도 2의 참조번호 213의 평행선 및 I축간의 거리는 도 1의 참조번호 113의 평행선 및 I축간의 거리의 3^(1/2)/2배에 해당함). 성상점의 위치가 도 1과 같이 정해진 경우 I축과 상기 중심선은 그 위치가 같다.

위 과정을 통하여 도 2와 같은 성상도가 생성될 수 있다.

I/Q 좌표상의 성상점의 위치는 절대적인 것은 아니고, 도 2에서 각 성상점이 다른 성상점과의 상대적인 위치를 유지하면서 이동하는 것이 가능하다. 편의상 이하에서 I/Q 좌표상의 성상점의 위치가 도 2와 같이 정해진 것으로 가정한다.

본 발명의 일 실시예를 따르는 TQAM 성상도는 반드시 크로스 QAM 성상도을 기반으로 생성될 필요는 없고 도 2에 대하여 상술한 기하학적 특징을 만족하도록 성상점을 배열하는 다양한 방법을 통해서 생성될 수 있다.

단계 S630에서 크로스 QAM의 성상도에 그레이부호가 매핑될 수 있다.

비트열 매핑부(520)는 크로스 QAM의 성상도에 그레이부호를 매핑할 수 있다. 그리고 비트열 매핑부(520)는 생성된 성상도의 각 성상점에 대한 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 성상점에 대한 정보는 해당 성상점의 위치 정보 및 해당 성상점에 매핑된 그레이부호에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 크로스 QAM의 성상도에 그레이부호를 매핑하는 방법은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.

단계 S630의 과정이 종료되면 도 3과 같이 크로스 QAM의 성상도의 각 성상점에 그레이부호가 매핑된다.

단계 S640에서 크로스 QAM 성상도의 각 성상점의 비트열(그레이부호)을 그 성상점에 상응하는 TQAM 성상도의 성상점에 매핑할 수 있다.

단계 S620에서 크로스 QAM 성상도를 기반으로 TQAM 성상도를 생성한 경우에는 크로스 QAM 성상도의 성상점에 상응하는 성상점은 크로스 QAM 성상도의 성상점이 이동한 성상점이 된다.

예를 들어 도 1의 성상점 102는 이동 후 성상점 202로 이동하였으므로 102 성상점에 상응하는 성상점은 202 성상점이 된다.

단계 S620에서 크로스 QAM 성상도를 기반으로 TQAM 성상도를 생성하지 않은 경우에도 각 성상점은 그 위치가 특정될 수 있다. 예를 들어 성상점 102는 위에서 첫 번째 행의 왼쪽에서부터 네 번째 성상점으로 특정되며, 성상점 202도 마찬가지로 위에서 첫 번째 행의 왼쪽에서부터 네 번째 성상점으로 특정된다. 따라서 성상점 102와 성상점 202는 서로 상응하는 성상점이 된다.

비트열 매핑부(520)는 도 1과 같은 크로스 QAM 성상도의 성상점에 매핑된 비트열을 도 2와 같은 TQAM 성상도의 성상점에 매핑할 수 있다.

단계 S640의 과정이 종료되면 도 4와 같이 TQAM 성상도의 성상점에 비트열이 매핑된다.

실시예에 따라 S630의 단계를 생략하고, TQAM 성상도에 바로 그레이부호 매핑이 수행될 수 있다. 이 경우 그레이부호 매핑 방법은 S630에서 사용한 것과 유사하게 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 신호 변조 과정의 순서도이다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디지털 신호 변조 과정의 요지를 명확하게 설명하기 위하여, 앞서 도 6을 참조하여 설명한 부분과 중복되는 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 단계 S710에서 디지털 신호 변조 장치(501)는 도 6의 단계를 통하여 TQAM 성상도를 생성하고, TQAM 성상도에 상응하는 비트열을 매핑한다.

단계 S720에서 디지털 신호 변조 장치(501)는 디지털 신호를 변조심볼 당 비트에 상응하는 병렬 정보 비트로 변환할 수 있다.

디지털 신호 변조 장치(501)는 디지털 신호를 n비트(여기서, n은 5 이상의 홀수) 단위로 분할하여 해당 n 비트를 병렬 정보비트로 변환할 수 있다.

단계 S730에서 디지털 신호 변조 장치(501)는 변환된 병렬 정보비트에 상응하는 성상점을 추출할 수 있다.

도 4에서 보는 바와 같이 각 병렬 정보비트에는 상응하는 성상점이 존재하고, 해시, 배열 등의 자료구조를 이용하여 병렬 정보비트로부터 성상점으로의 매핑 정보를 표현할 수 있으며 그 매핑정보를 이용하여 병렬 정보비트에 상응하는 성상 점을 추출할 수 있다.

32-TQAM에서 변환된 병렬 정보비트는 5비트일 수 있으며, 성상점의 개수는 32개가 되나, 그밖에 128 또는 512-TQAM에서는 다른 정보 비트수 및 성상점의 개수를 가질 수 있을 것이다.

단계 S740에서 성상점으로 매핑시켜 생성된 변조심볼은 반송파에 의해 고주파 대역으로 천이될 수 있다.

단계 S750에서 고주파 대역으로 천이된 변조 심볼은 통신 채널을 통해 수신단 측으로 전송된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

또한, 도 5에 도시된 구성요소들은 반드시 하드웨어 구성을 가질 필요는 없으며, 일부 구성요소는 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 응용 프로그램의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소들은 발명의 사상 범위 내에서 결합되거나 분리될 수도 있음은 물론이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 변조과정의 일부를 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 성상도

102, 202 : 성상점

Claims

변조심볼 당 n(n=2m+1, n은 5 이상의 홀수인 자연수, m은 2이상의 자연수) 비트를 전송하는 디지털 신호 변조 방법에 있어서,

2ⁿ개의 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 TQAM(Triangular Qudrature Amplitude Modulation) 성상도가 생성되는 단계; 및

상기 성상점에 상응하는 n 비트의 비트열이 매핑되는 단계를 포함하되,

상기 성상도는,

성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 I축과 가까운 2^m개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m)개씩 배치되며, I축과 먼 2^m-1개의 평행선상에 각각 2^m개씩 배치되고,

성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 Q축과 가까운 2^m+1개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m-1)개씩 배치되고, Q축과 먼 2^m개의 평행선상에 각각 2^m-1개씩 배치되는 디지털 신호 변조 방법.
제1항에 있어서,

2ⁿ개의 성상점을 포함하는 크로스 QAM(Cross Quadrature Amplitude Modulation) 성상도가 생성되는 단계를 더 포함하고,

상기 성상점에 상응하는 n 비트의 비트열이 매핑되는 단계는,

상기 크로스 QAM 성상도에 그레이부호가 매핑되는 단계; 및

상기 크로스 QAM 성상도의 각 성상점의 비트열이 그 성상점에 상응하는 TQAM 성상도의 성상점에 매핑되는 단계를 포함하는 디지털 신호 변조 방법.
제2항에 있어서,

상기 2ⁿ개의 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 TQAM 성상도가 생성되는 단계는,

상기 크로스 QAM 성상도의 위쪽으로부터 홀수 번째 행에 위치한 성상점은 상기 크로스 QAM 성상도에서의 위치에서 I축의 음의 방향 또는 양의 방향으로 성상점간의 거리의 1/4만큼 이동시키고, 상기 크로스 QAM 성상도의 위쪽으로부터 짝수 번째 행에 위치한 성상점은 상기 홀수 번째 행에 위치한 성상점과 반대 방향으로 성상점간의 거리의 1/4만큼 이동시키는 단계; 및

성상점이 중심선으로부터의 거리가 3^(1/2)/2 배가 되도록 이동시키는 단계를 포함하되,

상기 중심선은 크로스 QAM 성상도에서 가장 위쪽의 성상점과 가장 아래쪽의 성상점의 중점을 지나고 I축에 평행한 선인 디지털 신호 변조 방법.
제1항에 있어서,

각 성상점이 커버하는 범위는 다각형이 되고, 상기 각 다각형 내부의 임의의 지점으로부터 가장 가까운 성상점은 그 다각형 내부의 성상점이 되도록 각 성상점이 커버할 수 있는 범위를 설정하는 단계를 더 포함하는 디지털 신호 변조 방법.
변조심볼 당 n(n=2m+1, n은 5 이상의 홀수인 자연수, m은 2 이상의 자연수) 비트를 전송하는 디지털 신호 변조 장치에 있어서,

2ⁿ개의 성상점이 격자 구조의 삼각형의 꼭짓점으로 배치되는 TQAM 성상도를 생성하는 성상도 생성부; 및

상기 성상점에 상응하는 n 비트의 비트열을 매핑하는 비트열 매핑부를 포함하되,

상기 성상도는,

성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 I축과 가까운 2^m개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m)개씩 배치되며, I축과 먼 2^m-1개의 평행선상에 각각 2^m개씩 배치되고,

성상점이 I/Q 플롯 신호 공간도 상에서 Q축과 가까운 2^m+1개의 평행선상에 각각 (1.5 x 2^m-1)개씩 배치되고, Q축과 먼 2^m개의 평행선상에 각각 2^m-1개씩 배치되는 디지털 신호 변조 장치.
제5항에 있어서,

상기 성상도 생성부는 2ⁿ개의 성상점을 포함하는 크로스 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 성상도가 생성되는 기능을 더 수행하고,

상기 비트열 매핑부는,

상기 크로스 QAM 성상도에 그레이부호를 매핑하는 기능; 및

상기 크로스 QAM 성상도의 각 성상점의 비트열을 그 성상점에 상응하는 TQAM 성상도의 성상점에 매핑하는 기능을 수행하는 디지털 신호 변조 장치.
제6항에 있어서,

상기 성상도 생성부는,

상기 크로스 QAM 성상도의 위쪽으로부터 홀수 번째 행에 위치한 성상점은 상기 크로스 QAM 성상도에서의 위치에서 I축의 음의 방향 또는 양의 방향으로 한 성상점으로부터 다른 성상점으로의 거리의 1/4만큼 이동시키고, 상기 크로스 QAM 성상도의 위쪽으로부터 짝수 번째 행에 위치한 성상점은 상기 홀수 번째 행에 위치한 성상점과 반대 방향으로 한 성상점으로부터 다른 성상점으로의 거리의 1/4만큼 이 동시키는 기능; 및

성상점이 중심선으로부터의 거리가 3^(1/2)/2 배가 되도록 이동시키는 기능을 수행하되,

상기 중심선은 크로스 QAM 성상도에서 가장 위쪽의 성상점과 가장 아래쪽의 성상점의 중점을 지나고 I축에 평행한 선인 디지털 신호 변조 장치.
제5항에 있어서,

상기 성상도 생성부는,

각 성상점이 커버하는 범위는 다각형이 되고, 상기 각 다각형 내부의 임의의 지점으로부터 가장 가까운 성상점은 그 다각형 내부의 성상점이 되도록 각 성상점이 커버할 수 있는 범위를 설정하는 기능을 더 수행하는 디지털 신호 변조 장치.