KR102022289B1 - 극좌표 변조방법 및 변조장치, 이를 이용한 무선광통신 시스템 - Google Patents

극좌표 변조방법 및 변조장치, 이를 이용한 무선광통신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극좌표 변조장치 및 변조방법에 관한 것으로 극좌표 변조장치는 동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼을 생성하는 직교진폭변조 매핑부; 상기 직교진폭변조 매핑부로부터 생성된 심볼의 성상도를 재배열하는 성상도 재배열부; 상기 성상도 재배열부에 의해서 재배열된 성상도의 심볼을 크기와 위상 정보를 분리하여 변조하는 것을 특징으로 하며, 변조방법은 데이터를 직교진폭변조(QAM)하여 심볼 매핑하는 단계; 상기 매핑된 심볼의 성상도를 재배열하는 단계; 상기 재배열된 심볼을 크기와 위상정보를 분리하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

극좌표 변조방법 및 변조장치, 이를 이용한 무선광통신 시스템{Method and Apparatus For Polar Coordinate Modulation, Optical Wireless Communication System Using Thereof}
본 발명은 극좌표 변조방법 및 변조장치, 이를 이용한 무선광통신 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 크기-위상평면에서 심볼간 극좌표 변조방법 및 변조장치, 이를 이용한 무선광통신 시스템에 관한 것에 관한 것이다.
실내 근거리 통신망에서 가시광대역(400~700nm)을 사용하는 무선 근거리 광통신 기술은 물리적 보안성 및 주파수 간섭 자유 등의 장점으로 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
특히, Light Emitting Diode(LED)는 긴 수명, 낮은 소비 전력, 빛의 고품질이라는 장점과 함께 LED는 On/Off 및 디밍 제어가 가능하기 때문에 데이터를 전송하는 통신의 송신단으로 적용 가능하다.
이러한 기술이 적용되는 통신 방식을 무선광통신(Optical Wireless Communication, OWC)라는 이름으로 잘 알려져 있다.
특히, 공간적으로 다중화된 OWC Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) 송수신 시스템의 각 송신 LED들은 추가적인 송신 전력이나 주파수 할당없이 서로 다른 데이터를 전송하여 전송량을 증가시키기 때문에 차세대 근거리 통신 시스템에서 요구되는 전송 속도를 만족시키는 기법 중 하나로 각광받고 있다.
한편, 무선광통신의 경우에는 빛의 특성 때문에, 위상정도를 이용한 변조방식 적용이 실제 시스템에는 불가능하다. 따라서 무선광통신은 세기변조 및 직접수신(Intensity Modulation and Direct Detection, IM/DD)방식으로 신호를 송신하고 수신하는 구조를 사용해야만 한다. (도1) 이러한, IM/DD방식은 진폭으로만 신호를 변조하기 때문에, 허수 정보를 포함하는 신호가 아닌 실수 정보만으로 신호를 송신하기 때문에, 사용할 수 있는 변조방식이 제한적이다. 따라서, 전송용량을 증대하기 위해서, 진폭 및 위상정보를 동시에 이용하는 변조방식을 사용할 수 없는 제약이 있었다.
실수만 전송이 가능한 형태 때문에, 허수인 위상정보를 포함된 변조를 위해서 다양한 형태의 변조방식들이 제안되었고, 도2에 개시된 것과 같은, M-QAM/OFDM을 변조장치의 형태를 많이 사용되어져 왔다. 하지만, OFDM을 이용하면, 연산량이 많아지는 문제가 있어서 사용에 제약이 있다.
이를 같은 문제점을 해결하기 위해서, 신호를 극좌표로 변환하고 극좌표의 정보를 이용하여 신호를 변조하는 방식의 극좌표변조 (Polar Coordinate Modulation, PCM) 방식이 제안되었다. 하지만, PCM을 이용하면 수신 성능이 떨어지는 문제점이 있기 때문에, 연산량이 적고 구현이 손쉽지만 실제 사용에 문제점이 있다.
본 발명은 PCM방식의 변조를 이용하는 무선광통신 시스템에서, 수신 성능을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제안하는 것에 일 목적이 있다.
또한, 낮은 복잡도를 갖고, 높은 비트율의 전송이 가능한 무선광통신 시스템을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로 일 실시예의 동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼의 극좌표 변조방법은 데이터를 직교진폭변조(QAM)하여 심볼 매핑하는 단계; 상기 매핑된 심볼의 성상도를 재배열하는 단계; 상기 재배열된 심볼을 크기와 위상정보를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예의 동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼의 극좌표 변조방법의 상기 성상도를 재배열하는 단계는, 크기가 N인 기저벡터를 획득하는 단계, 상기 기저벡터를 이용하여 NxN 성상점을 생성하는 단계, 상기 생성된 성상점을 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예의 동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼의 극좌표 변조방법은 상기 기저벡터를 이용하여 NxN 성상점을 생성하는 단계와 상기 생성된 성상점을 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 단계 사이에 정사각형 QAM의 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 실시예로 극좌표 변조장치는 동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼을 생성하는 직교진폭변조 매핑부; 상기 직교진폭변조 매핑부로부터 생성된 심볼의 성상도를 재배열하는 성상도 재배열부; 상기 성상도 재배열부에 의해서 재배열된 성상도의 심볼을 크기와 위상 정보를 분리하여 변조하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로 극좌표 변조장치는 상기 성상도 재배열부는 기저 벡터 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 실시예로 무선광통신 시스템은 동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼을 생성하는 직교진폭변조 매핑부; 상기 직교진폭변조 매핑부로부터 생성된 심볼의 성상도를 재배열하는 성상도 재배열부; 상기 성상도 재배열부에 의해서 재배열된 성상도의 심볼을 크기와 위상 정보를 분리하여 변조하는 극좌표 변조부; 상기 극좌표 변조부에서 변조된 신호를 크기와 위상으로 나누어서 대응되는 빛의 세기를 송출하는 복수의 광원; 상기 송출된 복수의 광원의 빛을 수신하여 데이터를 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로 무선광통신 시스템의 상기 수신부는, 상기 송출된 복수의 광원의 빛을 수신하는 복수의 포토다이오드, 상기 복수의 포토다이오드에서 수신된 빛을 이용하여 채널을 추정하는 채널 추정부, 상기 추정된 채널을 기초로 판정하여 심볼을 검출하는 MIMO 간섭제거 신호 검출부, 판정된 심볼의 극좌표를 복조하여 직교진폭변조된 심볼을 생성하는 극좌표 복조부, 상기 직교진폭변조된 심볼을 디매핑하는 직교진폭변조 디매퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 효과는 PCM방식의 변조를 이용하더라도, 비선형특성이 없고, 유클리디언 거리를 동일하도록 구성할 수 있는 데 그 효과가 있다.
또한, 종래의 PCM방식에 비해서 심볼의 크기가 작아져서 소비 전력을 감소 시킬 수 있는 효과가 있다.
도1 IM/DD의 개념도
도 2 종래 M-QAM/OFDM을 변조장치
도 3 복소평면에서 신호의 표시법
도 4 본 발명의 성능을 설명하고, 검증하기 위한 시스템의 송신 LED와 수신PD간의 기하학적 채널을 모델링
도 5 일반적인 PCM방식의 변조를 이용하는 OWC-MIMO 시스템의 구성도
도6 복소평면의 M-QAM신호를 PCM을 이용하여 크기-위상평면으로 매핑을 한 모의실험 결과
도 7 극좌표 변조 이후 AWGN 환경에서 심볼 간 간섭 현상을 SNR=40dB로 시뮬레이션
도 8 극좌표 변조 이후 AWGN 환경에서 심볼 간 간섭 현상을 SNR=55dB로 시뮬레이션
도 9 변형된 PCM방식의 변조를 이용하는 OWC-MIMO 시스템의 구성도
도 10, 11 본 발명의 성상도 재배열 방법 알고리즘
도 12 4QAM, 16QAM, 64QAM을 일반적인 PCM과 제안된 PCM을 진행한 성상도
도 13 좌표 변조 방식과 성상도 재배열이 적용된 극좌표 변조방식의 비트오율(Bit Error Rate-BER)의 성능 결과
도 14 QAM 크기에 대한 PCM 에너지 이득에 대한 결과
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 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 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 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 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 극좌표 변조방법 및 변조장치, 이를 이용한 무선광통신 시스템에 대해 상세하게 설명한다.
QAM으로 신호를 변조를 하면, 변조된 신호의 심볼은 복소수의 형태를 갖게 된다. 복소수의 형태는 도 3처럼 s=a+jb의 형태로 나타낼 수도 있지만, 소정의 크기와 각도를 갖는 형태로 정의할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 성능을 설명하고, 검증하기 위한 시스템의 송신 LED와 수신 PD간의 기하학적 채널을 모델링하기 위한 도면이다.
시스템 모델링은 NT개의 송신 LED들과 NR개의 수신PD들로 구성된 OWC 채널을 고려하였다. 이 때 신호가 전송되는 NT*NR OWC MIMO 채널은 행렬 H로 표시될 수 있고, 행렬 H는 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112017107506315-pat00001
hi,j 는 j번째 LED와 i번째 PD 사이의 채널 이득을 의미한다.
hi,j는 다음의 수식으로 계산을 할 수 있다. (단, LOS(line of sight)의 환경)
Figure 112017107506315-pat00002
Φi,j는 j번째 LED에서의 방사각이다. n은 Lambert-ian emission의 차수로
Figure 112017107506315-pat00003
로 구할 수 있으며, Φ1/2는 LED의 반전력 반치각이다. θi,j는 i번째 수신 PD의 입사각이며, A는 PD의 검출 면적이다. Rij는 j번째 LED와 i번째 PD 사이의 거리를 의미하며 'FOV'는 PD의 화각을 나타낸다.
Figure 112017107506315-pat00004
는
Figure 112017107506315-pat00005
일 경우
Figure 112017107506315-pat00006
로 변환하며,
Figure 112017107506315-pat00007
일 경우
Figure 112017107506315-pat00008
으로 변환하는 함수이다.
도 5는 일반적인 PCM방식의 변조를 이용하는 OWC-MIMO 시스템의 구성도이다.
시스템은 송신부(100)와 수신부(200)를 포함한다.
송신부(100)는 입력된 DATA를 직교진폭변조 매퍼부(110, Quadrature Amplitude Modulation Mapper, QAM mapper)에서 데이터를 소정의 직교진폭변조된 형식의 심볼로 매핑을 한다. 직교진폭변조 매퍼부(110)에서 매핑된 심볼은 정사각형 형상의 성상도를 갖거나, 비정사각형 형상의 성상도를 갖을 수 있다. 매핑된 심볼은 극좌표변조부(120)에서 크기정보 추출부(121)와 위상정보 추출부(122)를 이용하여 심볼의 크기와 위상 정보를 획득하고, 획득된 크기와 위상 정보 각각을 복수의 LED(141~144)를 이용하여 신호를 전송한다.
전송된 신호는 소정의 채널(H)을 지나서 복수의 포토다이오드(211~214)에서 각각 수광을 하고, 수광된 신호를 이용하여 채널 추정부(220)에서는 채널을 추정하고, 추정된 채널을 기초로 MIMO 간섭제거 신호검출부(230)에서 간섭신호를 제거하고 수신된 신호의 심볼을 판정한다. 판정된 심볼은 극좌표 복조부(240) 및 직교진폭변조 디매퍼부(250)를 통해서 데이터를 최종적으로 복호를 한다.
도 6은 복소평면의 M-QAM신호를 PCM을 이용하여 크기-위상평면으로 매핑을 한 모의실험 결과이다. QPSK의 경우에는 평면을 변경해도, 크기-위상평면에서 심볼간의 유클리디안 거리가 일정한 것을 알 수 있다. 하지만, 도 6에서 볼 수 있듯이, 일반적인 극좌표 변조 기법은 QAM심볼이 극좌표심볼로 변환시 선형성을 가지01고 있지 못하기 때문에 16QAM, 64QAM의 경우에는 평면을 변경하면, 심볼간의 유클리디안 거리가 일정하지 않다. 이러한 크기-위상평면에서 극좌표심볼 간 유클리디안 거리가 불균일하여 BER 성능 저하가 발생한다.
도 7과 8은 극좌표 변조 이후 AWGN 환경에서 심볼 간 간섭 현상을 SNR=40dB, 55dB로 시뮬레이션한 결과이며, 뷸균일한 유클리디안 거리 때문에, 특정 심볼에서 간섭이 증가하는 것을 확인 할 수 있고, 심볼간 간섭에도 원하는 BER을 얻기 위해서는 요구되는 SNR이 높다.
본 발명은 PCM을 적용하여 심볼을 복소평면에서 크기-위상평면으로 변경하면, 불균일한 유클리디안 거리를 갖는 특징을 제거하기 위한 변형된 극좌표 변조방법 및 장치를 제안한다.
도 9는 본 발명의 변형된 PCM방식의 변조를 이용하는 OWC-MIMO 시스템의 구성도이다.
본 발명의 시스템은 성상도 재배열부(160)(Constellation Rearrangement (CR)로 명명되기도 함)를 포함하고, 그 위치는 직교진폭변조 매퍼부(110)와 극좌표변조부(120) 사이에 위치한다. 직교진폭변조 매퍼부(110)에서 소정의 성상도를 갖는 심볼을 생성하면, 성상도 재배열부(160)는 성상도를 재배열한다. 재배열된 성상도를 이용하여 극좌표 변조부에서 심볼의 크기와 위상정보를 추출하여 변조를 하여, 복수의 LED(141~144)를 이용하여 신호를 송신한다. 상기 성상도 재배열부(160)는 극좌표 변조부(120)와 합쳐서 하나의 장치로 구성될 수 있다 도 9와 같이 각각 구성될 수 있다.
성상도 재배열부(160)는 도 10, 11에 개시된 알고리즘에 의해서 성상도를 재배열한다.
Figure 112017107506315-pat00009
는 성상도에 포함된 성상점의 개수이며,
Figure 112017107506315-pat00010
함수는 성상도를 재구성하기 위한 기저 백터의 크기를 구하는 함수로
Figure 112017107506315-pat00011
를 만족하는
Figure 112017107506315-pat00012
이 함수의 결과로 나온다.
Figure 112017107506315-pat00013
은 성상도의 점을 의미하며, round(
Figure 112017107506315-pat00014
)는
Figure 112017107506315-pat00015
를 반올림하는 함수이다.
성상도를 재배열하는 방법은 성상도에 포함된 성삼점의 개수(
Figure 112017107506315-pat00016
)를 획득하는 단계, 성상도 재구성을 위한 기저벡터의 크기(N)를 연산하는 단계, 기저벡터(vec)를 생성하는 단계, 상기 벡터를 이용하여 NxN 성상점을 생성하는 단계, 상기 생성된 성상점을 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 단계를 포함한다.
상기 생성된 기저벡터를 기초로 성상도를 재배열하는 단계는 정사각형 QAM과 비정사각형 QAM의 경우로 나뉘고, 정사각형 QAM의 경우(
Figure 112017107506315-pat00017
일 때)에는 부가적인 단계가 필요 없지만, 비정사각형 QAM의 경우(
Figure 112017107506315-pat00018
)에는
Figure 112017107506315-pat00019
순으로, 가장 큰 성상점을 제거하고, 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 단계를 수행한다.
기저벡터를 생성하는 단계는 도 11에 개시된 것과 같은
Figure 112017107506315-pat00020
이 함수로 연산되어 질 수 있다.
상기 성상도 재배열하는 단계를 이해를 돕기 위해 정사각형 QAM을 위한 성상도 재배열 과정을 그림 11의 정사각형 16-QAM기반으로 설명한다면 아래와 같다.
CR 함수의 입력은 요구되는 성상도의 크기인
Figure 112017107506315-pat00021
이며, 출력은 새롭게 재정렬된 16-QAM의 성상점 집합이다.
Figure 112017107506315-pat00022
함수를 통해 새로운 성상도 생성용 기저벡터의 크기값인 4를 계산하며, 그 결과 크기가 4인 기저벡터
Figure 112017107506315-pat00023
를 생성한다. 생성된 기저벡터의 평면은 극좌표 크기-위상 평면이다.
극좌표 변조 심볼 위상의 최대값은
Figure 112017107506315-pat00024
로 그 최대치를 넘지 않는 범위 내인
Figure 112017107506315-pat00025
을
Figure 112017107506315-pat00026
로 설정 한 후,
Figure 112017107506315-pat00027
만큼 균등하게 배분한 후 홀수를 균일한 성상도 좌표를 계산하여 기저벡터의 값으로 사용한다. 예를 들어 크기가 4인 기저벡터는
Figure 112017107506315-pat00028
이다.
기저벡터
Figure 112017107506315-pat00029
를 이용하여 성상도를 완성하고 생성된 성상점을 복소수 평면으로 변환한다. 변환 후 생성된
Figure 112017107506315-pat00030
은 크기가 16이고 극좌표 변조시 균일한 복소수 평면의 성상점 집합이다.
재배열된 성상점 집합을 기초로, 극좌표 변조부(120)에서 PCM 변조를 하게 된다.
도 12는 4QAM, 16QAM, 64QAM을 일반적인 PCM과 제안된 PCM을 진행한 성상도이다.
도 12(a)와 같은 성상도를 갖는 심볼을 일반적인 PCM을 하여 진폭-위상평면으로 보면 앞서 설명한 것과 같이 불균일한 유클리디안 거리를 갖게 된다.(도 12(b) 반면, 도 12(a)와 같은 성상도를 갖는 심볼을 본 발명에서 제안한 성상도를 재배열하면, 도 12(b)와 같은 결과를 얻을 수 있다. 복소평면상에서는 심볼간의 유클리디안 거리가 동일하지 않지만, PCM을 하여 진폭-위상평면으로 보면 균일한 유클리디안 거리를 갖게 된다. (도 12(d))
제안된 성상도 재배열을 이용한 극좌표 변조방법 및 장치의 성능을 확인하기 위해서 모의 실험을 하였다.
모의실험 환경은 4개의 LED와 PD를 각각 송신단과 수신단으로 사용하며 변조를 위해서는 QPSK, 16QAM, 64QAM 변조방식과 극좌표 변조방식을 적용한다. MIMO 채널의 계수 값은 수신단에서 알고 있다고 가정하였으며, 다중화된 MIMO 스트림의 간섭제거를 위해서는 Zero Forcing(ZF) 검출 기법을 적용하였다. 아래의 표는 모의 실험의 환경을 요약한 정보이다.
LED와 PD의 위치 LED1/PD1 [1m 1m]
LED2/PD2 [1m 2m]
LED3/PD3 [2m 1m]
LED4/PD4 [2m 2m]
천장과 바닥 간 거리 2.5m
LED 반전력 반치각 60°
PD의 FOV 70°
PD의 응답성 1
도 13은 좌표 변조 방식과 성상도 재배열이 적용된 극좌표 변조방식의 비트오율(Bit Error Rate-BER)의 성능을 4QAM, 16QAM, 64QAM에서 비교하였다. 일반적인 극좌표 변조방식에 비해 4QAM의 경우 약 5dB, 16QAM의 경우 약 8dB, 64QAM의 경우 약 9dB 정도 성상도 재배열이 적용된 극좌표 변조방식이 BER 성능 이득을 보이고 있다. 이는 일반적인 극좌표 변조방식에서 성상점의 수가 많아질수록 상호간 간섭이 발생하는 영역이 증가하며, 이는 간섭의 영향을 받는 심볼의 수가 증가되어 BER 성능이 감소된다는 것을 알 수 있다. 이러한 이유로 QAM의 변조 차수가 증가할수록 CR이 적용된 극좌표 변조방식의 성능이 더욱 개선된다.
도 14는 소비전력 효율을 측정하기 위한 QAM 크기에 대한 PCM 에너지 이득에 대한 결과이다. 에너지 이득이 0dB이상이면 소비전력 효율이 좋고, 0dB이하이면 소비전력 효율이 안좋은 것을 의미한다. 16QAM을 이용할 때부터 성능이 향상됨을 확인할 수 있다. 이 같은 이유는 제안된 극좌표 변조를 하면, 극좌표 변조 심볼들의 평균 심볼 크기가 일반적인 극좌표 변조를 할 경우보다 작아지기 때문이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 송신부
110 직교진폭변조 매퍼부
120 극좌표변조부
121 크기정보 추출부
122 위상추출부
130 Digial to Analog Converter
141~144 광원(LED)
200 수신부
211~214 포토다이오드
220 채널 추정부
230 MIMO 간섭제거 신호검출부
240 극좌표 복조부
250 직교진폭변조 디매퍼부

Claims (7)

  1. 동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼의 극좌표 변조방법에 있어서,
    데이터를 직교진폭변조(QAM)하여 심볼 매핑하는 과정;
    상기 매핑된 심볼의 성상도를 재배열하는 과정; 및
    상기 재배열된 심볼을 크기와 위상정보를 분리하는 과정을 포함하며,
    상기 성상도를 재배열하는 과정은,
    크기가 N인 기저벡터를 획득하는 과정;
    상기 기저벡터를 이용하여 NxN 성상점을 생성하는 과정; 및
    생성된 성상점을 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극좌표 변조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기저벡터를 이용하여 NxN 성상점을 생성하는 과정과 상기 생성된 성상점을 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 과정 사이에 정사각형 QAM의 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극좌표 변조방법.
  4. 극좌표 변조장치에 있어서,
    동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼을 생성하는 직교진폭변조 매핑부; 및
    상기 직교진폭변조 매핑부로부터 생성된 심볼의 성상도를 재배열하는 성상도 재배열부를 포함하며,
    상기 성상도 재배열부에 의해서 재배열된 성상도의 심볼을 크기와 위상 정보를 분리하여 변조하고,
    상기 성상도 재배열부는 크기가 N인 기저벡터를 획득하고, 상기 기저벡터를 이용하여 NxN 성상점을 생성하며, 생성된 성상점을 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 것을 특징으로 하는 극좌표 변조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 성상도 재배열부는 기저 벡터 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극좌표 변조장치.
  6. 무선광통신 시스템에 있어서,
    동일한 유클라디안 거리를 갖는 심볼을 생성하는 직교진폭변조 매핑부;
    상기 직교진폭변조 매핑부로부터 생성된 심볼의 성상도를 재배열하는 성상도 재배열부;
    상기 성상도 재배열부에 의해서 재배열된 성상도의 심볼을 크기와 위상 정보를 분리하여 변조하는 극좌표 변조부;
    상기 극좌표 변조부에서 변조된 신호를 크기와 위상으로 나누어서 대응되는 빛의 세기를 송출하는 복수의 광원; 및
    상기 송출된 복수의 광원의 빛을 수신하여 데이터를 수신하는 수신부를 포함하며,
    상기 성상도 재배열부는 크기가 N인 기저벡터를 획득하고, 상기 기저벡터를 이용하여 NxN 성상점을 생성하며, 생성된 성상점을 복소평면으로 변경하여 성상도를 재배열하는 것을 특징으로 하는 무선광통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서
    상기 수신부는,
    상기 송출된 복수의 광원의 빛을 수신하는 복수의 포토다이오드,
    상기 복수의 포토다이오드에서 수신된 빛을 이용하여 채널을 추정하는 채널 추정부,
    상기 추정된 채널을 기초로 판정하여 심볼을 검출하는 MIMO 간섭제거 신호 검출부,
    판정된 심볼의 극좌표를 복조하여 직교진폭변조된 심볼을 생성하는 극좌표 복조부,
    상기 직교진폭변조된 심볼을 디매핑하는 직교진폭변조 디매퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선광통신 시스템.
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