KR101341611B1 - 최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 방법, 및 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101341611B1 KR1020120055572A KR20120055572A KR101341611B1 KR 101341611 B1 KR101341611 B1 KR 101341611B1 KR 1020120055572 A KR1020120055572 A KR 1020120055572A KR 20120055572 A KR20120055572 A KR 20120055572A KR 101341611 B1 KR101341611 B1 KR 101341611B1
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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템에서 적응적 변조 및 부호화 방식(AMC) 적용시 수신 신호에 적용된 변조 방식을 블라인드 식별함에 있어서 적용 가능한 저복잡도의 최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 방법, 및 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치 및 방법을 개시하고 있다. 복호 장치는 최대 우도(ML) 판정을 기반으로 복호화를 수행하는 장치에 있어서, 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 조건부 확률 계산 수행부; 및 상기 확률 계산 결과를 기반으로 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출부를 포함한다. 따라서, 일반적인 최대 우도 판정 기법과 동일한 성능을 보이면서 복잡도는 상당히 감소시켜, 특히 adaptive OFDM 시스템에서 QAM 변조 방식 블라인드 검출 성능의 복잡도 문제를 개선한다.

Description

최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 방법, 및 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치 및 방법{A APPARATUS AND METHOD BASED ON MAXIMUM LIKELIHOOD DECISION, AND A RECEPTION APPARATUS AND METHOD BASED ON MAXIMUM LIKELIHOOD DECISION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 복호 장치 및 방법, 및 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 신호에 대해 최대 우도 판정 기법을 적용하여 수신 신호를 복호하는 장치 및 방법과 상기 방식을 기반으로 무선 통신 시스템에서 신호를 수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발전에 따라 사용자들의 음성 통화뿐만 아니라 다양한 멀티미디어 서비스와 같은 대용량의 데이터 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 차세대 무선 통신 기술로 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 방식이 주목받고 있다.
이러한 OFDM 전송 성능을 극대화하기 위해 무선 통신 시스템은 다중 안테나(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 기술을 접목시킬 수 있다. 이 경우, 무선 통신 시스템은 다중 안테나에 의한 다이버시티(Diversity) 이득과 공간 다중화 이득을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이러한 다중 안테나를 구비하는 무선 통신 시스템은 수신 성능을 높이기 위해 최대 우도(ML: Maximum Likelihood) 판정 방식을 이용한다. 다중 안테나 시스템에서 최대 우도 판정 방식을 사용하는 경우, 수신단은 시간 영역에서 최대 우도 판정 방식을 적용하여 수신 신호를 검출한다.
또한, OFDM 시스템에서 열악한 무선 링크를 보다 효율적이고 적으로 사용하기 위해, 적응적 변조 및 부호화 방식(AMC: Adaptive Modulation and Coding)을 사용할 수 있다. 적응적 변조 및 부호화 방식은 열악한 무선 링크를 보다 효율적이고 적응적으로 사용하기 위해, 전송 속도를 무선 채널 환경에 맞게 가변시키는 링크 적응 (Link Adaption) 기술로서 채널 환경의 변화에 따라 미리 정의된 MCS (Modulation and Coding Selection) 레벨 중 가장 적합한 전송 방식을 결정한다. 적응적 변조 및 부호화 방식 적용 시, 기지국은 단말의 피드백 (feedback) 정보를 기준으로 송신 신호의 변조 방식을 선택하며, 이때 단말은 수신 신호에 적용된 변조 방식을 블라인드 식별해야 한다.
수신단에서 적용 가능한 변조 방식의 식별 기법으로서 다양한 선행 연구가 진행되었으며, 그 가운데 앞서 설명한 최대 우도(ML) 판정 기법은 검출 성능 측면에서 가장 우수한 기법으로 알려져 있다. 그러나 최대 우도 판정 기법 적용 시, 연산 복잡도가 성좌점 수 및 판정에 고려하는 심벌 수에 따라 지수적으로 증가하는 문제점으로 인해 현실적인 적용에 어려움이 있다.
대한민국 공개 특허 KR 10-2008-0103738 ("STBC 신호의 복호화 장치 및 그 제어 방법, 삼성전자주식회사, 2008.11.28 공개)
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템에서 적응적 변조 및 부호화 방식(AMC) 적용시 수신 신호에 적용된 변조 방식을 블라인드 식별함에 있어서 적용 가능한 저복잡도의 최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 방법, 및 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수신 신호의 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 한편, QAM 계열 신호의 대칭적 신호 구조를 고려하여 조건부 확률 계산시 기준 성좌점 수를 감소시켜 연산 복잡도를 낮추는 최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 방법, 및 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 성좌도 상에서 QPSK 신호와 QAM 계열 신호(16QAM, 64QAM)간 분류를 수행하고 평행 이동 및 절대값 연산을 적용한 성좌점을 바탕으로 변형된 최대 우도 판정 수식을 적용함으로써 신호 분류를 수행하는 최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 방법, 및 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 장치는 최대 우도(ML) 판정을 기반으로 복호화를 수행하는 장치에 있어서, 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 조건부 확률 계산 수행부; 및 상기 확률 계산 결과를 기반으로 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
상기 조건부 확률 계산 수행부는 상기 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 기준 성좌점을 감소시키는 기준 성좌점 제어부; 및 상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 계산 수행부를 포함할 수 있다.
상기 기준 성좌점 제어부는 상기 수신 신호의 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점에 대한 제 1 절대값 연산을 통해 산출된 제 1 절대값 성좌점을 기반으로 상기 기준 성좌점 수를 감소시키는 제 1 기준 성좌점 제어부를 포함할 수 있다.
상기 기준 성좌점 제어부는 상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류하는 제 1 신호 분류부; 및 상기 QAM 변조 계열 신호를 16QAM 신호인지 64QAM 신호인지 분류하기 위해 상기 제 1 절대값 성좌점을 일정 간격 평행 이동시키고 제 2 절대값 연산을 통해 집결시킨 뒤, 실수부 및 허수부 성좌점으로 분리하는 제 2 신호 분류부를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 신호 분류부는 상기 제 1 절대값 성좌점을 성좌도의 중간값만큼 평행 이동시킬 수 있다.
상기 제 1 신호 분류부는 상기 QPSK 변조 계열 신호 주변에 상기 64QAM 신호가 존재함을 이용하여 분류할 수 있다.
상기 계산 수행부는 상기 제 1 절대값 연산으로 인해 변형된 확률 분포인 Folded Gaussian PDF(Probability Density Function)를 상기 일정 간격 평행 이동시킨 뒤, 상기 제 2 절대값 연산을 적용함으로써 상기 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행할 수 있다.
상기 복호 장치는 상기 최대 우도 판정 전에 채널 보상을 통해 채널 영향을 위한 위상 회전을 제거하는 채널 보상부를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 방법은 최대 우도(ML) 판정을 기반으로 복호화를 수행하는 방법에 있어서, 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 조건부 확률 계산 수행 단계; 및 상기 확률 계산 결과를 기반으로 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출 단계를 포함할 수 있다.
상기 조건부 확률 계산 수행 단계는 상기 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 기준 성좌점을 감소시키는 기준 성좌점 제어 단계; 및 상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 계산 수행 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 성좌점 제어 단계는 상기 수신 신호의 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점에 대한 제 1 절대값 연산을 통해 산출된 제 1 절대값 성좌점을 기반으로 상기 기준 성좌점 수를 감소시키는 제 1 기준 성좌점 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 성좌점 제어 단계는 상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류하는 제 1 신호 분류 단계; 및 상기 QAM 변조 계열 신호를 16QAM 신호인지 64QAM 신호인지 분류하기 위해 상기 제 1 절대값 성좌점을 일정 간격 평행 이동시키고 제 2 절대값 연산을 통해 집결시킨 뒤, 실수부 및 허수부 성좌점으로 분리하는 제 2 신호 분류 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 신호 분류 단계는 상기 제 1 절대값 성좌점을 성좌도의 중간값만큼 평행 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 신호 분류 단계는 상기 QPSK 변조 계열 신호 주변에 상기 64QAM 신호가 존재함을 이용하여 분류하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산 수행 단계는 상기 제 1 절대값 연산으로 인해 변형된 확률 분포인 Folded Gaussian PDF(Probability Density Function)를 상기 일정 간격 평행 이동시킨 뒤, 상기 제 2 절대값 연산을 적용함으로써 상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복호 방법은 상기 최대 우도 판정 전에 채널 보상을 통해 채널 영향을 위한 위상 회전을 제거하는 채널 보상 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치는 신호를 수신하는 안테나; 상기 안테나를 통해 수신받은 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 OFDM 복조기; 상기 주파수 영역의 신호 중 상기 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 부반송파 매핑기; 상기 매핑된 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 OFDM 변조기; 및 상기 시간 영역의 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 통해 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 방법은 안테나를 통해 수신받은 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 OFDM 복조 단계; 상기 주파수 영역의 신호 중 상기 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 부반송파 매핑 단계; 상기 매핑된 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 OFDM 변조 단계; 및 상기 시간 영역의 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 통해 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 방법에 따르면, 일반적인 최대 우도 판정 기법과 동일한 성능을 보이면서 복잡도는 상당히 감소시켜, 특히 adaptive OFDM 시스템에서 QAM 변조 방식 블라인드 검출 성능의 복잡도 문제를 개선하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 QAM 변조 계열 신호의 전체 성좌점을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치의 검출부를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 기준 성좌점 제어부를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치에 있어서, 수신 신호의 실수부 및 허수부 성좌점을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치에 있어서, 수신 신호의 실수부 및 허수부에 대한 절대값 성좌점을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 계산 수행부에서 절대값 연산에 따른 Folded Gaussian PDF(Probability Density Function)를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 제 2 기준 성좌점 제어부를 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 제 2 기준 성좌점 제어부에서 기준 성좌점을 추가적으로 감소시키는 것을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 제 2 기준 성좌점 제어부에서 16QAM 및 64QAM 신호 분류를 수행하기 위한 성좌점 변형 과정을 설명하기 위한 개념도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적 연산 수행을 적용했을 때와 Rayleigh fading 채널 환경에서 일반적인 최대 우도 판정 방식을 사용했을 때와의 복잡도 성능을 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적 연산 수행 및 절대값 연산을 적용했을 때와 Rayleigh fading 채널 환경에서 일반적인 최대 우도 판정 방식을 사용했을 때와의 복잡도 성능을 나타낸 그래프,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 변조 방식 분류를 수행했을 때와 Rayleigh fading 채널 환경에서 일반적인 최대 우도 판정 방식을 사용했을 때와의 복잡도 성능을 나타낸 그래프,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 연산 복잡도와 일반적인 최대 우도 판정 방식의 연산 복잡도를 비교한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
최대 우도 판정 방법
먼저, 최대 우도 판정 방법에 대해 간략히 설명한다.
Figure 112012041786878-pat00001
여기서, N은 고속 푸리에 변환(FFT)의 크기, n은 시간 영역 샘플의 인덱스, k는 주파수 영역 부반송파의 인덱스, x(n)은 시간 영역 송신 신호, Xk는 OFDM 송신 심벌을 의미하고, Hk는 채널의 주파수 응답을, Yk는 주파수 영역 수신 심벌을 의미한다. 또한, nk는 평균이 0이고 분산이 σ2인 AWGN(Additive White Gaussian Noise)을 나타낸다.
수학식 1에서 OFDM 송신 심벌 Xk는 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 시간 영역 송신 신호 x(n)으로 전송된다. 수신단에서 고속 푸리에 변환(FFT)을 거쳐 수신된 주파수 영역 심벌 Yk는 송신 심벌 Xk와 채널의 주파수 응답 Hk의 곱에 잡음이 더해진 형태로 나타난다.
Figure 112012041786878-pat00002
여기서, P(A│B)는 수신 심벌 A가 변조 방식 B일 조건부 확률을 나타낸다. 또한, mi 및 Mi(i=1,2,3)는 가능한 변조 방식 및 해당 변조 방식의 성좌점 크기를 나타낸다. QAM 변조 계열 분류를 위한 신호 모델링을 위해 변조 기법은 QPSK, 16QAM, 64QAM 방식을 대상으로 하며 변조 방식 별 성좌점 크기는 각각 4, 16, 64 이다. P(Y k | a i j )는 수신된 심벌이 실제로 전송된 i번째 변조 방식의 j번째 성좌점 a i j 일 확률을 나타내고 P(a i j | m i )는 성좌점 a i j 의 사전 확률로서 각 확률 분포는 수학식 3과 같이 결정된다.
Figure 112012041786878-pat00003
여기서,
Figure 112012041786878-pat00004
는 k번째 부반송파에서 채널의 주파수 응답을 나타낸다. P(Y k |a i j )는 AWGN에 의해 변형된 확률 분포를 나타내고 성좌점 a i j 의 사전확률 P(a i j | m i )는 모든 성좌점에서 동일하므로 1/M i 을 갖는다. 수학식 3을 수학식 2에 대입하여 정리하면 수학식 4와 같이 나타난다.
Figure 112012041786878-pat00005
수학식 4는 k번째 부반송파를 통해 수신된 심벌 Y k 가 변조 방식 m i 일 조건부 확률을 나타내는데 N symbol개의 심벌 그룹으로 확장하여 변조 방식 m i 일 조건부 확률은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012041786878-pat00006
수학식 5는 베이즈 정리 (Bayes decision rule)를 이용하여 최대 확률을 가지는 변조 방식을 선택할 수 있다. 이처럼 최대 우도 판정 기법은 상기식과 같이 채널 보상을 하지 않은 수신 신호와 채널 추정값이 곱해진 성좌점과의 거리차로부터 계산되는 조건부 확률을 이용하여 최대 확률을 가지는 변조 방식을 선택함으로써 변조 방식 식별이 가능하다.
Figure 112012041786878-pat00007
여기서
Figure 112012041786878-pat00008
는 ZFE (Zero-Forcing Equalization) 기반의 채널 보상이 수행된 수신 신호 추정값이다. 채널 보상 수행 후 최대 우도 판정 기법을 적용할 경우, 잡음 분산항은 기존 잡음 값을 채널 전력값으로 나눈 잡음 전력인 σ2 ZF을 적용하고 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012041786878-pat00009
수학식 7과 같이 채널 보상된 수신 신호와 성좌점 간의 거리차로부터 계산되는 조건부 확률을 이용하여 최대 확률을 가지는 변조 방식을 선택함으로써 변조 방식 식별이 가능하다. 그러나 수학식 5 및 수학식 7과 같은 종래 최대 우도 판정 기법의 경우, 실제 적용 시 연산 복잡도가 성좌점 수 및 판정에 고려하는 심벌 수에 따라 지수적으로 증가한다.
도 1은 일반적인 QAM 변조 계열 신호의 전체 성좌점을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, QPSK, 16QAM, 64QAM 변조 기법 중 임의의 변조 방식이 적용된 경우 전체 성좌점의 수는 4+16+64=84 개이며, N symbol개의 수신 심벌을 고려하는 ML 판정 수행 시의 조건부 확률 연산 횟수는 84N symbol 회에 달한다. 최대 우도 판정 기법은 높은 연산 복잡도로 인해 실제 적용에 어려움이 따를 수 있다.
최대 우도 판정 기반 복호 장치 및 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치는 안테나(210), OFDM 복조기(220), 부반송파 매핑기(230), OFDM 변조기(240) 및 검출부(250)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 안테나(210)는 송신단으로부터 전송된 신호를 수신한다. 안테나(210)는 복수일 수 있다. 특히, MIMO 시스템의 경우, 다이버시티 이득을 얻기 위해 다수의 안테나(210)를 포함할 수 있다.
OFDM 복조기(220)는 각각의 안테나(210)를 통해 수신된 수신 신호를 FFT 연산을 통해 주파수 영역의 신호로 변환한다. OFDM 복조기(220)는 경우에 따라 수신된 신호가 고주파인 경우 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 또한, CP(Cyclic Prefix) 제거를 통해 기저 대역 신호에서 보호 구간을 제거할 수 있다.
부반송파 매핑기(230)는 주파수 영역의 신호 중 안테나(210)에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인한다. 즉, FFT 연산을 통해 주파수 영역으로 변환된 신호에서 특정 대역의 신호를 추출한다.
OFDM 변조기(240)는 역 고속 푸리에 변환(IFFT)을 통해 부반송파 매핑기(230)에서 추출한 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다.
검출부(250)는 IFFT를 통해 시간 영역으로 변환된 신호를 기반으로 수신 신호를 검출한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출부(250)는 최대 우도 판정 방식으로 사용하여 검출을 수행할 수 있다. 검출부(250)는 상기 시간 영역의 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 통해 송신 신호에 대한 추정치를 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 검출부(250)는 3가지 단계를 순차적으로 적용하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출할 수 있다. 먼저, 수신 신호의 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적인 조건부 확률 계산을 수행할 수 있다. 그리고는, QAM 계열 신호의 대칭적 신호 구조를 고려하여 절대값 연산을 통한 변형된 확률 분포를 적용하여 최대 우도 판정을 수행할 수 있다. 다음으로, 성좌도 상에서 QPSK 신호 근처에 항상 64QAM 신호가 존재함을 이용하여 QPSK 신호를 분류한 뒤, 평행 이동 및 절대값 연산을 통해 변형된 확률 분포를 적용함으로써 16QAM 및 64QAM 신호를 분류할 수 있고, 이를 통해 기준 성좌점의 수를 추가적으로 감소시킬 수 있다. 이하, 검출부(250)의 동작을 보다 상세히 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치의 검출부(250)를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(250)는 기준 성좌점 제어부(310) 및 계산 수행부(320)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 기준 성좌점 제어부(310)는 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점과 허수부 성좌점으로 분리하여 기준 성좌점을 감소시키는 기능을 수행한다. 최대 우도 판정 방법에 있어서, 복잡도를 줄이는 것은 확률 계산 횟수를 줄이는 것을 의미하고, 확률 계산 횟수를 줄이려면 기준 성좌점을 줄이는 것이 효과적이다. 따라서, 기준 성좌점 제어부(310)는 QAM 변조 계열 신호의 대칭성을 이용하여 실수부와 허수부를 분리함으로써 기준 성좌점 수를 줄일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실수부 및 허수부 성좌점으로 분리해서 동일한 값을 가지는 성좌점으로 인해 기준이 되는 성좌점의 수는 변조 방식마다
Figure 112012041786878-pat00010
개로 감소한다.
계산 수행부(320)는 기준 성좌점 제어부(310)에서 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 기능을 수행한다. 즉, 실수부 성좌점과 허수부 성좌점에 대해 독립적으로 확률 계산을 수행함으로써 확률 연산 횟수를 감소시킬 수 있다. 확률 계산은 다음의 수학식을 이용하여 수행할 수 있다.
Figure 112012041786878-pat00011
수학식 8을 참조하면, 심벌 그룹이 변조 방식 Mi일 확률을 실수부와 허수부로 나누어서 구할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 최대 우도 판정 기반 복호 장치가 수신 신호의 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 경우, 최대 우도 판정 수행 전에 채널 보상을 통해 채널 영향에 의한 위상 회전을 제거할 수 있다. 이 경우, 기준 성좌점의 수는 2+4+8=14 개로 감소하는 한편, 심벌당 2회의 확률 연산이 수행되고, 조건부 확률 연산의 총 횟수는 기존 84N symbol 회에서 2N symbol×14=28N symbol 회로 감소한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 기준 성좌점 제어부(310)를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 성좌점 제어부(310)는 실수 허수 분리부(410), 제 1 기준 성좌점 제어부(420) 및 제 2 기준 성좌점 제어부(430)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 실수 허수 분리부(410)는 전술한 바와 같이, 수신 신호의 실수부 성좌점과 허수부 성좌점을 분리하여 동일한 값을 가지는 성좌점을 포개어 놓음으로써 평면 형태의 성좌도 상의 성좌점을 직선 영역으로 표현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치에 있어서, 수신 신호의 실수부 및 허수부 성좌점을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실수 허수 분리부(410)는 영점을 중심으로 대칭이 되도록 수신 신호의 성좌점을 직선 영역 상에 표현할 수 있다. 또한, 실수부와 허수부의 성좌점은 동일한 값을 가질 수 있다.
다시 도 4로 돌아가서, 제 1 기준 성좌점 제어부(420)는 실수 허수 분리부(410)에서 실수부 성좌점과 허수부 성좌점으로 분리하여 감소된 기준 성좌점에 대해 절대값 연산을 수행한다. 즉, 제 1 기준 성좌점 제어부(420)는 수신 신호의 대칭적 신호 구조를 고려하여 실수부 및 허수부 값의 음수 부분과 양수 부분이 서로 동일한 절대값을 갖는 것을 기반으로 서로 포개지도록 절대값 연산을 수행할 수 있다. 이로 인해 기준 성좌점의 수를 추가적으로 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치에 있어서, 수신 신호의 실수부 및 허수부에 대한 절대값 성좌점을 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 절대값 연산을 고려하면, 기준 성좌점의 수는 변조 방식마다 실수부 및 허수부로 분리하였을 때의 절반으로 줄어,
Figure 112012041786878-pat00012
/2 개로 감소한다. 이때, 수신 신호의 실수부 및 허서부 절대값에 대한 확률 분포는 도 7을 참조하여 Folded Gaussian 분포로 나타낼 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 계산 수행부(320)에서 절대값 연산에 따른 Folded Gaussian PDF(Probability Density Function)를 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 일잔적인 종 모양의 Gaussian 확률 분포가 아닌 절대값 연산으로 인한 확률 분포 모양이 나타난다. 즉, x=0 부분에서 대칭을 이루지 않는 확률 분포 모양이 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 Folded Gaussian PDF의 확률 분포를 나타내는 수학식은 다음과 같다.
Figure 112012041786878-pat00013
여기서, x는 랜덤 변수(Random Variable)이고, μ는 평균, σ2은 분산을 나타낸다. Folded Gaussian PDF는 상기식과 같이 x=0 이하의 확률 분포 절대값과 x=0 이상의 확률 분포값이 더해져 도 7과 같이 더 이상 대칭을 이루지 않고 x=0 이상의 영역에서 확률 분포가 나타난다. 이와 같이 변형된 확률 분포를 고려하면 실수부 및 허수부의 절대값에 대한 조건부 확률 계산을 수행하는 최대 우도 판정 과정은 수학식 10과 같이 표현된다. 즉, 계산 수행부(320)는 제 1 기준 성좌점 제어부(420)를 통해 절대값 연산을 수행한 후의 기준 성좌점에 대해 다음의 수학식을 통해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행할 수 있다.
Figure 112012041786878-pat00014
계산 수행부(320)는 수학식 10과 같이 수신 신호의 실수부 및 허수부 절대값에 대한 독립적인 조건부 확률 계산을 수행한다. 이 경우, 기준 성좌점의 수는 1+2+4=7 개로 감소하며, 이로 인하여 조건부 확률 연산의 총 횟수는 기존 84N symbol 회에서 2N symbol×7=14N symbol 회로 감소한다.
다시 도 4로 돌아가서, 제 1 기준 성좌점 제어부(420)를 통해 줄어든 기준 성좌점의 개수에 따른 연산 횟수를 더 줄이기 위해, 제 2 기준 성좌점 제어부(430)는 실수부 및 허수부에 대한 절대값 성좌점을 바탕으로 최대 우도 판정을 수행함으로써 기준 성좌점의 수를 추가적으로 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 제 2 기준 성좌점 제어부(430)를 구체적으로 나타낸 상세블록도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 기준 성좌점 제어부(430)는 제 1 신호 분류부(810) 및 제 2 신호 분류부(820)를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제 1 신호 분류부는 성좌도 상에서 QPSK 신호 근처에 항상 64QAM 신호가 존재함을 이용하여 QPSK 변조 계열 신호와 QAM 변조 계열 신호를 분류한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 제 2 기준 성좌점 제어부(430)에서 기준 성좌점을 추가적으로 감소시키는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 먼저 성좌도 상에서 QPSK 신호 근처에 항상 64QAM 신호가 존재하므로 QPSK 성좌점 1개, 64QAM 성좌점 2개만을 이용하여 수학식 10과 같은 최대 우도 판정을 통해 QPSK 신호와 QAM 계열(16QAM, 64QAM) 신호간 분류를 수행한다. QPSK 신호 분류를 위한 기준 성좌점의 수는 1+2=3 개 이며, 조건부 확률 연산의 횟수는 2N symbol×3=6N symbol 회이다. 이와 같이 QPSK 신호를 먼저 분류한 뒤, 제 2 신호 분류부(820)를 통해 16QAM 성좌점 1개, 64QAM 성좌점 2개만을 이용하여 16QAM 및 64QAM 신호 간 분류를 수행한다.
다시 도 8로 돌아가서, 제 2 신호 분류부(820)는 추가적인 기준 성좌점 감소를 위해 제 1 기준 성좌점 제어부(420)의 절대값 연산으로 인해 1사분면에 모인 성좌점을 일정 간격 평행 이동시키고, 다시 절대값 연산을 수행한 후, 실수부 및 허수부 성좌점으로 분리한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 제 2 기준 성좌점 제어부(430)에서 16QAM 및 64QAM 신호 분류를 수행하기 위한 성좌점 변형 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 기준 성좌점 제어부(420)의 절대값 연산을 통해 성좌점은 성좌도의 1사분면에 모여 있다. 제 2 신호 분류부(820)는 1사분면에 모여있는 성좌점을 QAM 성좌도의 중간 값인
Figure 112012041786878-pat00015
만큼 평행이동 시키고, 다시 절대값 연산을 적용하여 성좌점을 다시 1사분면에 모은다. 그리고는, 1사분면에 모인 성좌점은 QAM 계열 신호만 남아 있을 것이기 때문에 이에 대해서만 조건부 확률 연산을 적용할 수 있게 된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제 2 신호 분류부(820)에 의해 1사분면에 모인 성좌점은 16QAM 성좌점 1개, 64QAM 성좌점 2개가 남게 된다. 이렇게 분류된 기준 성좌점에 대해 계산 수행부(320)는 다음의 수학식을 이용하여 독립적인 조건부 확률 계산을 수행할 수 있다.
Figure 112012041786878-pat00016
계산 수행부(320)는 수학식 11과 같이 수신 신호의 절대값 연산으로 인해 변형된 확률 분포인 Folded Gaussian PDF를
Figure 112012041786878-pat00017
만큼 평행이동시킨 뒤, 다시 절대값 연산을 적용하여 실수부 및 허수부에 대한 독립적인 조건부 확률 계산을 수행한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 16QAM 성좌점 1개, 64QAM 성좌점 2개만을 이용한 ML 판정 수행 시 16QAM 신호 분류를 위한 조건부 확률 연산의 횟수는 6N symbol+2N symbol×(1+2)=12N symbol 회이고 64QAM 신호 분류를 위한 조건부 확률 연산 역시 동일한 연산 횟수를 갖는다. 따라서 2단계에 거쳐 QAM 변조 계열 신호 분류를 수행할 경우 조건부 확률 연산의 평균 횟수는 각 변조 방식 별 연산 횟수를 더한 값을 3으로 나눈 (6N symbol+12N symbol+12N symbol)/3=10N symbol 회의 평균 복잡도를 갖는다. 이로 인하여 조건부 확률 연산의 총 횟수는 기존 84N symbol 회에서 10N symbol 회로 감소한다.
시뮬레이션 결과
일반적인 최대 우도 판정 방식과 비교해 본 발명의 저 복잡도 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 복잡도 이득에 대해 시뮬레이션을 통한 성능 검증 결과를 살펴본다.
표 1은 본 발명의 시뮬레이션에 적용된 시뮬레이션 파라미터를 정리한 것이다.
Figure 112012041786878-pat00018
본 발명을 위해 고려된 부반송파(carrier) 주파수는 70MHz, 탐지 신호의 대역폭은 30KHz이며, down converting을 통한 기저대역(baseband) 신호 처리를 고려하였고, 탐지 신호의 중심 주파수 및 대역폭, 신호 주기는 알고 있다고 가정한다. 또한, 30MHz의 샘플링 주파수(sampling rate)를 고려하여 심벌당 2,000 sampling을 수행하며, 채널 모델은 Rayleigh fading 채널 환경을 고려한 모의 실험을 진행하였다. 채널 추정 기법은 ideal 채널 추정을 가정하였다. 한편, 본 발명의 성능 평가 지표로는 DER(Detection Error Rate)이 사용되었고, 복잡도 성능 평가 지표로는 조건부 확률 연산 횟수가 이용되었다.
추가적으로 성능 그래프에 대하여 다음과 같은 표기법을 고려한다.
1) 종래 방식 : 일반적인 최대 우도 판정 기법
2) 제안 방식 1 : 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적인 연산 수행을 고려한 저복잡도 최대 우도 판정 기법
3) 제안 방식 2 : 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적인 연산 수행 및 절대값 연산을 고려한 저복잡도 최대 우도 판정 기법
4) 제안 방식 3 : 2단계에 거쳐 변조 방식 분류를 수행하는 저복잡도 최대 우도 판정 기법
5) 통합 성능 : QPSK, 16QAM, 64QAM 방식의 평균 DER 성능
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적 연산 수행을 적용했을 때와 Rayleigh fading 채널 환경에서 일반적인 최대 우도 판정 방식을 사용했을 때와의 복잡도 성능을 나타낸 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 2000 심벌 누적 기준, SNR = 7.5 dB에서 DER=10-5의 성능을 보이고 종래 최대 우도 판정 기법과 본 발명의 성능 차이는 없음을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적 연산 수행 및 절대값 연산을 적용했을 때와 Rayleigh fading 채널 환경에서 일반적인 최대 우도 판정 방식을 사용했을 때와의 복잡도 성능을 나타낸 그래프이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 2000 심벌 누적 기준, SNR = 7.5 dB에서 DER=10-5의 성능을 보이고 종래 최대 우도 판정 기법과 본 발명의 성능 차이는 없음을 확인할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 변조 방식 분류를 수행했을 때와 Rayleigh fading 채널 환경에서 일반적인 최대 우도 판정 방식을 사용했을 때와의 복잡도 성능을 나타낸 그래프이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 변조 방식별 성능 차이는 존재하지만 평균 성능 측면에서 2000 심벌 누적 기준, SNR = 7.5 dB에서 DER=10-5의 성능을 보여 종래 최대 우도 판정 기법과 본 발명의 성능 차이는 없음을 확인할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 우도 판정 기반 복호 장치의 연산 복잡도와 일반적인 최대 우도 판정 방식의 연산 복잡도를 비교한 그래프이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 심벌 수가 증가할수록 복잡도 차이가 현저하게 나타남을 확인할 수 있다. 실수부 및 허수부 값에 대한 독립적인 연산 수행을 고려하는 제안방식 1의 복잡도는 종래 최대 우도 판정 기법 대비 약 33.3%에 그침을 확인할 수 있다.제안방식 1 기법에 절대값 연산을 추가 고려한 제안방식 2 기법의 복잡도는 종래 최대 우도 판정 기법 대비 약 16.7%에 그침을 확인할 수 있다. 또한, 2단계에 거쳐 변조 방식 분류를 수행하는 제안 방식 3 기법의 복잡도는 더욱 감소하여 종래 최대 우도 판정 기법 대비 약 11.9%에 그침을 확인할 수 있다.
이상의 결과로부터 본 발명의 저 복잡도 최대 우도 판정 기법은 종래 최대 우도 판정 기법에 비해 검출 성능 열화 없이 복잡도 측면에서 상당한 이득이 존재함을 알 수 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 최대 우도(ML) 판정을 기반으로 복호화를 수행하는 장치에 있어서,
    수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 조건부 확률 계산 수행부; 및
    상기 확률 계산 결과를 기반으로 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 확률 계산 수행부는
    상기 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 기준 성좌점을 감소시키는 기준 성좌점 제어부; 및
    상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 계산 수행부를 포함하고, 기준 성좌점 제어부는
    상기 수신 신호의 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점에 대한 제 1 절대값 연산을 통해 산출된 제 1 절대값 성좌점을 기반으로 상기 기준 성좌점 수를 감소시키는 제 1 기준 성좌점 제어부를 포함하며, 상기 기준 성좌점 제어부는
    상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류할 때,
    Figure 112013107350510-pat00033

    (여기서, N은 고속 푸리에 변환(FFT)의 크기, n은 시간 영역 샘플의 인덱스, P(A│B)는 수신 심벌 A가 변조 방식 B일 조건부 확률, mi 및 Mi(i=1,2,3)는 가능한 변조 방식 및 해당 변조 방식의 성좌점 크기, Pfolded는 Folded Gaussian PDF의 확률 분포,
    Figure 112013107350510-pat00034
    는 ZFE (Zero-Forcing Equalization) 기반의 채널 보상이 수행된 수신 신호 추정값, ci j는 절대값 연산 후의 성좌점, real은 실수값, imag는 허수값)을 이용하여 분류하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 성좌점 제어부는
    상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류하는 제 1 신호 분류부;
    상기 QAM 변조 계열 신호를 16QAM 신호인지 64QAM 신호인지 분류하기 위해 상기 제 1 절대값 성좌점을 일정 간격 평행 이동시키고 제 2 절대값 연산을 통해 집결시킨 뒤, 실수부 및 허수부 성좌점으로 분리하는 제 2 신호 분류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 신호 분류부는 상기 제 1 절대값 성좌점을 성좌도의 중간값만큼 평행 이동시키는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 분류부는 상기 QPSK 변조 계열 신호 주변에 상기 64QAM 신호가 존재함을 이용하여 분류하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 계산 수행부는 상기 제 1 절대값 연산으로 인해 변형된 확률 분포인 Folded Gaussian PDF(Probability Density Function)를 상기 일정 간격 평행 이동시킨 뒤, 상기 제 2 절대값 연산을 적용함으로써 상기 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 우도 판정 전에 채널 보상을 통해 채널 영향을 위한 위상 회전을 제거하는 채널 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 장치.
  9. 최대 우도(ML) 판정을 기반으로 복호화를 수행하는 방법에 있어서,
    수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 조건부 확률 계산 수행 단계; 및
    상기 확률 계산 결과를 기반으로 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출 단계를 포함하되, 상기 확률 계산 수행 단계는
    상기 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 기준 성좌점을 감소시키는 기준 성좌점 제어 단계; 및
    상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 계산 수행 단계를 포함하고, 기준 성좌점 제어 단계는
    상기 수신 신호의 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점에 대한 제 1 절대값 연산을 통해 산출된 제 1 절대값 성좌점을 기반으로 상기 기준 성좌점 수를 감소시키는 제 1 기준 성좌점 제어 단계를 포함하며, 상기 기준 성좌점 제어 단계는
    상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류할 때,
    Figure 112013107350510-pat00035

    (여기서, N은 고속 푸리에 변환(FFT)의 크기, n은 시간 영역 샘플의 인덱스, P(A│B)는 수신 심벌 A가 변조 방식 B일 조건부 확률, mi 및 Mi(i=1,2,3)는 가능한 변조 방식 및 해당 변조 방식의 성좌점 크기, Pfolded는 Folded Gaussian PDF의 확률 분포,
    Figure 112013107350510-pat00036
    는 ZFE (Zero-Forcing Equalization) 기반의 채널 보상이 수행된 수신 신호 추정값, ci j는 절대값 연산 후의 성좌점, real은 실수값, imag는 허수값)을 이용하여 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 기준 성좌점 제어 단계는
    상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류하는 제 1 신호 분류 단계;
    상기 QAM 변조 계열 신호를 16QAM 신호인지 64QAM 신호인지 분류하기 위해 상기 제 1 절대값 성좌점을 일정 간격 평행 이동시키고 제 2 절대값 연산을 통해 집결시킨 뒤, 실수부 및 허수부 성좌점으로 분리하는 제 2 신호 분류 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 신호 분류 단계는 상기 제 1 절대값 성좌점을 성좌도의 중간값만큼 평행 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 분류 단계는 상기 QPSK 변조 계열 신호 주변에 상기 64QAM 신호가 존재함을 이용하여 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 계산 수행 단계는 상기 제 1 절대값 연산으로 인해 변형된 확률 분포인 Folded Gaussian PDF(Probability Density Function)를 상기 일정 간격 평행 이동시킨 뒤, 상기 제 2 절대값 연산을 적용함으로써 상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 최대 우도 판정 전에 채널 보상을 통해 채널 영향을 위한 위상 회전을 제거하는 채널 보상 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 우도 판정을 기반으로 하는 복호 방법.
  17. 무선 통신 시스템에서 최대 우도(ML) 판정을 기반으로 하는 수신 장치에 있어서,
    신호를 수신하는 안테나;
    상기 안테나를 통해 수신받은 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 OFDM 복조기;
    상기 주파수 영역의 신호 중 상기 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 부반송파 매핑기;
    상기 매핑된 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 OFDM 변조기; 및
    상기 시간 영역의 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 통해 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 검출부는
    상기 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 기준 성좌점을 감소시키는 기준 성좌점 제어부; 및
    상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 계산 수행부를 포함하고, 기준 성좌점 제어부는
    상기 수신 신호의 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점에 대한 제 1 절대값 연산을 통해 산출된 제 1 절대값 성좌점을 기반으로 상기 기준 성좌점 수를 감소시키는 제 1 기준 성좌점 제어부를 포함하며, 상기 기준 성좌점 제어부는
    상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류할 때,
    Figure 112013107350510-pat00037

    (여기서, N은 고속 푸리에 변환(FFT)의 크기, n은 시간 영역 샘플의 인덱스, P(A│B)는 수신 심벌 A가 변조 방식 B일 조건부 확률, mi 및 Mi(i=1,2,3)는 가능한 변조 방식 및 해당 변조 방식의 성좌점 크기, Pfolded는 Folded Gaussian PDF의 확률 분포,
    Figure 112013107350510-pat00038
    는 ZFE (Zero-Forcing Equalization) 기반의 채널 보상이 수행된 수신 신호 추정값, ci j는 절대값 연산 후의 성좌점, real은 실수값, imag는 허수값)을 이용하여 분류하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 장치.
  18. 무선 통신 시스템에서 최대 우도(ML) 판정을 기반으로 하는 수신 방법에 있어서,
    안테나를 통해 수신받은 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 OFDM 복조 단계;
    상기 주파수 영역의 신호 중 상기 안테나에 할당된 주파수 영역의 부반송파에 매핑된 신호를 확인하는 부반송파 매핑 단계;
    상기 매핑된 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 OFDM 변조 단계; 및
    상기 시간 영역의 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 독립적인 조건부 확률 계산을 통해 최대 우도 판정를 수행하여 송신 신호에 대한 추정치를 검출하는 검출 단계를 포함하되, 상기 검출 단계는
    상기 수신 신호의 성좌점을 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점으로 분리하여 기준 성좌점을 감소시키는 기준 성좌점 제어 단계; 및
    상기 감소된 기준 성좌점에 대해 독립적인 조건부 확률 계산을 수행하는 계산 수행 단계를 포함하고, 기준 성좌점 제어 단계는
    상기 수신 신호의 실수부 성좌점 및 허수부 성좌점에 대한 제 1 절대값 연산을 통해 산출된 제 1 절대값 성좌점을 기반으로 상기 기준 성좌점 수를 감소시키는 제 1 기준 성좌점 제어 단계를 포함하며, 상기 기준 성좌점 제어 단계는
    상기 제 1 절대값 성좌점에 대해 QAM 변조 계열 신호인지 QPSK 변조 계열 신호인지 분류할 때,
    Figure 112013107350510-pat00039

    (여기서, N은 고속 푸리에 변환(FFT)의 크기, n은 시간 영역 샘플의 인덱스, P(A│B)는 수신 심벌 A가 변조 방식 B일 조건부 확률, mi 및 Mi(i=1,2,3)는 가능한 변조 방식 및 해당 변조 방식의 성좌점 크기, Pfolded는 Folded Gaussian PDF의 확률 분포,
    Figure 112013107350510-pat00040
    는 ZFE (Zero-Forcing Equalization) 기반의 채널 보상이 수행된 수신 신호 추정값, ci j는 절대값 연산 후의 성좌점, real은 실수값, imag는 허수값)을 이용하여 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 최대 우도 판정을 기반으로 하는 수신 방법.
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