KR102141823B1 - 통신 시스템에서 신호를 송/수신하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 신호 송신 장치가 신호를 송신하는 방법에 있어서, 채널 품질과 간섭 성분을 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 관련된 파라미터와 주파수 쉬프트 키잉(FSK: Frequency Shift Keying) 방식과 관련된 파라미터를 검출하는 과정과, 정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하는, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 변조하는 과정을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 신호를 송/수신하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING SIGNAL IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에서 신호를 송/수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 시스템은 지속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송률을 지원하도록 발전하고 있다. 예를 들어, 통신 시스템은 데이터 전송률 증가를 위해 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식과, 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 한다) 방식 등과 같은 다양한 통신 방식들을 바탕으로 주파수 효율성(Spectral Efficiency)을 개선하고, 채널 용량을 증대시키도록 개발되고 있다.
또한, 통신 시스템에 있어서, 셀 중심에서 먼 셀 경계 영역의 낮은 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다)의 상황이나, 인접 셀에 위치하고 있는 기지국으로부터 간섭의 영향을 크게 받는 낮은 캐리어 대 간섭 잡음 비(CINR: Carrier-to-Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)의 상황에 처해 있는 셀 경계 (cell-edge) 사용자 단말기(User Equipment: UE)들은 상기 통신 시스템의 전체 시스템 성능을 저하시킬 수 있는 요인이 된다.
따라서, 상기 통신 시스템에서는 상기 셀 경계 사용자 단말기들에 대한 전송 효율을 증대시키기 위해, 셀간 간섭 협력(ICIC: Inter-Cell Interference-Coordination, 이하 'ICIC'라 칭하기로 한다) 방식과, CoMP(Coordinated Multi-Points) 방식과, 간섭 제거(interference cancellation) 방식 등과 같은 다양한 방식들이 개발되고 있다.
상술한 방식들은 주로 송신단에서의 간섭 제어나 수신단에서의 간섭 제거를 타겟으로 하여 높은 데이터 전송율을 지원하도록 그 연구가 진행되었으나, 보다 근본적으로 셀 경계 영역에 위치하는 셀 경계 사용자 단말기들에게 최적으로 채널 용량을 증대시켜 높은 데이터 전송율을 지원할 수 있는, 개선된 방식에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation: QAM, 이하 'QAM'이라 칭하기로 한다) 방식과 주파수 쉬프트 키잉(Frequency Shift Keying: FSK, 이하 'FSK'라 칭하기로 한다) 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식과 M진(M-ary) 부호화 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 간섭 성분을 고려하여 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 채널 품질을 고려하여 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신함으로써 채널 용량을 증가시키는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신함으로써 데이터 전송율을 증가시키는 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 방법은; 통신 시스템에서 신호 송신 장치가 신호를 송신하는 방법에 있어서, 채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 관련된 파라미터와 주파수 쉬프트 키잉 (FSK: Frequency Shift Keying) 방식과 관련된 파라미터를 검출하는 과정과, 정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하는, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 변조하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 다른 방법은; 통신 시스템에서 신호 수신 장치가 신호를 수신하는 방법에 있어서, 신호 송신 장치로부터 채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 검출된, 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 관련된 파라미터 및 주파수 쉬프트 키잉(FSK: Frequency Shift Keying) 방식과 관련된 파라미터를 사용하는, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 변조된 신호를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 장치는; 통신 시스템에서 신호 송신 장치에 있어서, 채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 검출된 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 관련된 파라미터와 주파수 쉬프트 키잉(FSK: Frequency Shift Keying) 방식과 관련된 파라미터를 검출하는 제어기와, 정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하는, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 변조하는 송신기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서 제안하는 다른 장치는; 통신 시스템에서 신호 수신 장치에 있어서, 신호 송신 장치로부터 채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 검출된, 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 관련된 파라미터 및 주파수 쉬프트 키잉(FSK: Frequency Shift Keying) 방식과 관련된 파라미터를 사용하는, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 변조된 신호를 수신하는 수신기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation: QAM, 이하 'QAM'이라 칭하기로 한다) 방식과 주파수 쉬프트 키잉(Frequency Shift Keying: FSK, 이하 'FSK'라 칭하기로 한다) 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식과 M진(M-ary) 부호화 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 간섭 성분을 고려하여 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 채널 품질을 고려하여 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신함으로써 채널 용량을 증가시키는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신함으로써 데이터 전송율을 증가시키는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 간섭 상황을 주변 신호 송신 장치(들) 및 상위 엔터티와 공유하여 신호를 송/수신함으로써 데이터 전송율을 증가시키는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 간섭 상황을 주변 신호 송신 장치(들) 및 상위 엔터티와 공유함으로써 신호 수신 장치의 간섭 상황을 적응적으로 반영하여 신호 송신을 최적화시킬 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예는 하이브리드 FSK 및 QAM 변조(FQAM: Hybrid FSK and QAM Modulation, 이하 'FQAM'이라 칭하기로 한다) 방식과 M진 부호화 및 변조(CM: Coding and Modulation, 이하 'CM'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하여 신호 송신을 수행함으로써 낮은 신호대 간섭비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 영역(또는 Eb/N0 영역)에서도 송신 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 이와 같은 효과를 도 16a 및 도 16b를 통해 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 AWGN 채널과 부호율 r=1/3을 기반으로 하는 환경 하에서 FSK 방식, QAM 방식 및 FQAM 방식 각각의 성능을 도시한 그래프를 도시한 도면이다.
도 16a를 참조하면, 도시된 그래프는 AWGN 채널, 부호율 r=1/3을 기반으로 하는 환경 하에서 생성된 것이며, 샤논의 채널 용량 한계(Channel capacity limit)와, FSK 방식, QAM 방식 및 FQAM 방식 각각의 성능을 도시하고 있다. 도 16a에서, 도시된 그래프의 가로축은 잡음 전력 밀도에 대한 비트 에너지의 비 Eb/N0[dB]를 나타내고, 세로축은 대역폭 효율(Bandwidth efficiency) [bits/sec/Hz]을 나타낸다.
또한, 도 16a에서 L은 상기 FQAM 방식의 변조 차수를 나타내고, M은 상기 FSK 방식의 변조 차수를 나타내고, Q는 상기 QAM 방식의 변조 차수를 나타낸다. 도 16a에 도시되어 있는 그래프에 나타난 바와 같이 상기 FQAM 방식은 상기 FSK 방식 및 상기 QAM 방식과 비교하여 보다 낮은 Eb/N0에서 보다 높은 대역폭 효율을 얻을 수 있다.
도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 AWGN 채널과 부호율 r=1/2 환경에서 FSK 방식, QAM 방식 및 FQAM 방식 각각의 성능을 도시한 그래프를 도시한 도면이다.
도 16b를 참조하면, 도시된 그래프는 AWGN 채널, 부호율 r=1/2 환경에서, FSK 방식, QAM 방식 및 FQAM 방식 각각의 성능을 도시한 그래프이다. 도 16b에서, 도시된 그래프의 가로축은 잡음 전력 밀도에 대한 비트 에너지의 비 Eb/N0[dB]를 나타내고, 세로축은 대역폭 효율[bits/sec/Hz]을 나타낸다.
또한, 도 16b에서 L은 상기 FQAM 방식의 변조 차수를 나타내고, M은 상기 FSK 방식의 변조 차수를 나타내고, Q는 상기 QAM 방식의 변조 차수를 나타낸다. 도 16b에 도시되어 있는 그래프에 나타난 바와 같이 상기 FQAM 방식은 상기 FSK 방식 및 상기 QAM 방식과 비교하여 보다 낮은 Eb/N0에서 보다 높은 대역폭 효율을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 신호 송신 장치에서 신호 수신 장치의 간섭 상황을 예측하여, 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 및 상위 엔티티와 공유함으로써 송신 방식의 최적화를 수행할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 BICM 방식과 QAM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 BICM 방식 사용될 경우 AWGN 채널 환경에서 QAM 방식과 FSK 방식 각각의 성능을 도시하고 있는 그래프를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FSK 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 M진 CM 방식 사용될 경우 QAM 방식과 FSK 방식 각각의 성능을 도시한 그래프를 도시하고 있는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식의 기본 개념을 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치가 포함하는 제어기의 동작을 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 동작을 개략적으로 도시한 순서도,
도 10은 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 순서도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식과 FQAM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 블록도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식과 FQAM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 내부 구조의 일 예를 도시한 블록도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식과 FQAM방식을 지원하는 신호 송신 장치의 구조의 다른 예를 도시한 블록도,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식과 FQAM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 내부 구조의 다른 예를 도시한 블록도,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식 및 MF 가 4인 FQAM 방식의 α 별 Hull Curve의 예(SINR 대비 스펙트럼 효율성)를 도시한 그래프를 도시하고 있는 도면,
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 AWGN 채널과, 부호율 r=1/3을 기반으로 하는 환경 하에서 FSK 방식, QAM 방식 및 FQAM 방식 각각의 성능을 도시한 그래프를 도시한 도면,
도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 AWGN 채널과 부호율 r=1/2을 기반으로 하는 환경 하에서 FSK 방식, QAM 방식 및 FQAM 방식 각각의 성능을 도시한 그래프를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 하기에서는 본 발명의 실시예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외의 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면들에 예시하여 상세하게 설명한다. 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.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 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.
또한, 본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation: QAM, 이하 'QAM'이라 칭하기로 한다) 방식과 주파수 쉬프트 키잉(Frequency Shift Keying: FSK, 이하 'FSK'라 칭하기로 한다) 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식과 M진(M-ary) 부호화 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 간섭 성분을 고려하면서도 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 채널 품질을 고려하면서도 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신함으로써 채널 용량을 증가시키는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 QAM 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 신호를 송/수신함으로써 데이터 전송율을 증가시키는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 간섭 상황을 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 및 상위 엔터티와 공유함으로써 데이터 전송율을 증가시키는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 신호 수신 장치의 간섭 상황을 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 및 상위 엔터티와 공유함으로써 상기 신호 수신 장치의 간섭 상황을 적응적으로 반영하고 신호 송신을 최적화시킬 수 있는 방법 및 장치를 제안한다.
이하, 설명의 편의상 QAM 방식 및 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 '하이브리드 FSK 및 QAM 변조(FQAM: Hybrid FSK and QAM Modulation, 이하 'FQAM'이라 칭하기로 한다) 방식'이라 칭하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 FQAM 방식이 상기 QAM 방식 및 FSK 방식이 조합된 형태를 가지는 변조 방식을 일 예로 하여 설명되지만, 상기 FQAM 방식은 상기 QAM 방식 및 FSK 방식이 조합되는 형태를 가지는 변조 방식 뿐만 아니라 본 발명의 일 실시예에서 설명하는 변조 방식과 동일한 방식으로 입력 신호가 변조되는 것이 가능한 모든 변조 방식들 중 하나가 될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 FQAM 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치는 롱 텀 에볼루션 (LTE: Long-Term Evolution, 이하 'LTE'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 롱 텀 에볼루션-어드밴스드 (LTE-A: Long-Term Evolution-Advanced, 이하 'LTE-A'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 고속 하향 링크 패킷 접속(high speed downlink packet access: HSDPA, 이하 'HSDPA'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 고속 상향 링크 패킷 접속(high speed uplink packet access: HSUPA, 이하 'HSUPA'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3세대 프로젝트 파트너쉽 2(3rd generation project partnership 2: 3GPP2, 이하 '3GPP2'라 칭하기로 한다)의 고속 레이트 패킷 데이터(high rate packet data: HRPD, 이하 'HRPD'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 광대역 부호 분할 다중 접속(WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access, 이하 'WCDMA'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 부호 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 국제 전기 전자 기술자 협회(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 이하 'IEEE'라 칭하기로 한다) 802.16m 통신 시스템과, 진화된 패킷 시스템(EPS: Evolved Packet System, 이하 'EPS'라 칭하기로 한다)과, 모바일 인터넷 프로토콜(Mobile Internet Protocol: Mobile IP, 이하 'Mobile IP'라 칭하기로 한다) 시스템 등과 같은 다양한 통신 시스템들에 적용 가능하다.
먼저, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식은 주파수 효율을 개선시키기 위해 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation, 이하 'QAM'이라 칭하기로 한다) 방식과 같은 심볼 변조 방식과 함께 사용되고 있다. 이렇게 상기 OFDM 방식과 QAM 방식을 함께 사용함으로써, 신호 송신 장치가 다양한 변조 차수(order)를 가지는 심볼 변조 방식을 사용하여 채널의 상태에 따라 적합한 변조 차수를 선택하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 통신 시스템에서 요구되는 성능을 만족시키면서도 데이터 전송률을 최고로 높일 수 있는 통신 시스템 운용이 가능해진다.
또한, 상기 통신 시스템에서는 채널의 변화에 의한 오류를 정정하기 위해 다양한 채널 부호화 방식들이 상기 심볼 변조 방식과 함께 사용되고 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 통신 시스템에서는 다양한 채널 코딩 방식들이 사용되고 있지만, 일반적으로 QAM 방식과는 비트 인터리브된 부호화 변조(BICM: Bit Interleaved Coded Modulation, 이하 'BICM'이라 칭하기로 한다) 방식이 함께 사용된다. 이렇게, 상기 QAM 방식과 BICM 방식이 함께 사용되는 이유는 복잡도를 고려하여 상기 통신 시스템의 성능을 최적화하는 관점에서 상기 통신 시스템이 개발되어 왔기 때문이다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 BICM 방식과 QAM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 BICM 방식과 QAM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 신호 송신 장치는 이진 부호기(Binary encoder)(102)와, 레이트 매칭(rate matching) 유닛(104)과, 반복기(106)와, 선택기(108)와, 다수의 비트 인터리버들, 일 예로 N개의 비트 인터리버들, 즉 제1 비트 인터리버(110), … , 제N 비트 인터리버(112)와, M진(M-ary) QAM 심볼 매핑기(symbol mapper)(114)와, 논리 자원 매핑기(116)와, 물리 자원 매핑기(118)와, 역고속 퓨리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다) 유닛(120)을 포함한다.
도 1에는 상기 신호 송신 장치가 상기 이진 부호기(102)와, 레이트 매칭 유닛(104)과, 반복기(106)와, 선택기(108)와, 제1 비트 인터리버(110), … , 제N 비트 인터리버(112)와, M진 QAM 심볼 매핑기(114)와, 논리 자원 매핑기(116)와, 물리 자원 매핑기(118)와, IFFT 유닛(120)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 송신 장치는 상기 이진 부호기(102)와, 레이트 매칭 유닛(104)과, 반복기(106)와, 선택기(108)와, 제1 비트 인터리버(110), … , 제N 비트 인터리버(112)와, M진 QAM 심볼 매핑기(114)와, 논리 자원 매핑기(116)와, 물리 자원 매핑기(118)와, IFFT 유닛(120) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 이진 부호기(102)와, 레이트 매칭 유닛(104)과, 반복기(106)와, 선택기(108)와, 제1 비트 인터리버(110), … , 제N 비트 인터리버(112)와, M진 QAM 심볼 매핑기(114)와, 논리 자원 매핑기(116)와, 물리 자원 매핑기(118)와, IFFT 유닛(120)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
먼저, 상기 신호 송신 장치로 입력되는 정보 비트들은 상기 이진 부호기(102)로 입력된다. 상기 이진 부호기(102)는 상기 정보 비트들을 미리 설정되어 있는 이진 부호화 방식을 사용하여 부호화함으로써 부호화 비트 열을 생성하고, 상기 생성한 부호화 비트 열을 상기 레이트 매칭 유닛(104)으로 출력한다. 상기 레이트 매칭 유닛(104)은 상기 이진 부호기(102)로부터 출력되는 부호화 비트 열에 대해 미리 설정되어 있는 레이트 매칭 방식을 사용하여 레이트 매칭 동작을 수행함으로써 미리 설정되어 있는 부호율(Code rate)을 갖는 비트 열로 생성하고, 상기 생성된 비트 열을 상기 반복기(106)로 출력한다. 상기 반복기(106)는 상기 레이트 매칭 유닛(104)에서 출력한 비트 열을 미리 설정되어 있는 반복 횟수에 따라 반복하여 비트 열을 생성하고, 상기 생성된 비트 열을 상기 선택기(108)로 출력한다.
상기 선택기(108)는 상기 반복기(106)에서 출력한 비트 열의 부호율과 상기 반복 횟수를 고려하여 상기 반복기(106)에서 출력한 비트 열을 상기 제1 비트 인터리버(110) 내지 상기 제N 비트 인터리버(112) 중 하나로 출력한다. 상기 제1 비트 인터리버(110) 내지 상기 제N 비트 인터리버(112) 각각은 입력된 비트 열을 미리 설정되어 있는 인터리빙 패턴에 상응하게 인터리빙하여 인터리빙된 비트 열을 생성하고, 상기 생성된 인터리빙된 비트 열을 상기 M진 QAM 심볼 매핑기(114)로 출력한다. 즉, 상기 제1 비트 인터리버(110) 내지 상기 제N 비트 인터리버(112) 각각은 입력된 비트 열을 상기 인터리빙 패턴에 상응하게 미리 설정되어 있는 길이에 따라 비트 단위로 인터리빙하여 인터리빙된 비트열을 생성하고, 상기 생성된 인터리빙된 비트 열을 상기 M진 QAM 심볼 매핑기(114)로 출력하는 것이다. 일 예로, 상기 제1 비트 인터리버(110)에서 사용되는 길이는 X1이고, 상기 제N 비트 인터리버(112) 에서 사용되는 길이는 XN이다. 여기서, 상기 제1 비트 인터리버(110) 내지 제N비트 인터리버(112)는 채널 부호화 방식 및 부호율에 상응하게 설계된다.
상기 M진 QAM 심볼 매핑기(114)는 상기 인터리빙된 비트열에 대해서 미리 설정되어 있는 변조 차수(Modulation order) M에 상응하는 심볼 매핑 동작을 수행하여 m개의 비트들이 하나의 복소수 심볼에 맵핑된 QAM 심볼 열을 생성하고, 상기 QAM 심볼 열을 상기 논리 자원 매핑기(116)로 출력한다. 예를 들어, m=log2(M)에 따라 2개의 비트들은 4-QAM(QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)) 심볼에 매핑되고, 4개의 비트들은 16-QAM 심볼에 매핑되고, 6개의 비트들은 64-QAM 심볼에 매핑된다.
다른 예로서 상기 3가지의 심볼들 중 적어도 하나가 생략되거나 다른 심볼이 대체적으로 혹은 추가적으로 사용될 수 있다. 여기서, 상기 변조 차수는 채널 상태를 나타내는 측정치들, 일 예로서 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다)과, 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference-plus-Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다) 등과 같은 측정치들에 따라 목표 프레임 에러율(FER: Frame Error Rate, 이하 'FER'이라 칭하기로 한다)을 만족시킬 수 있도록 정해지는 변조 및 부호화 방식(Modulation and Coding Scheme: MCS, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨에 따라 결정될 수 있다. 그러면 여기서 표 1을 참조하여 일반적인 QAM 심볼 기반의 MCS 레벨 결정 방식에 대해서 설명하면 다음과 같다.
SINR [dB] 부호율 변조방식 스펙트럼 효율
-11.7 1/34 QPSK 0.06
-8.7 1/17 QPSK 0.12
-5.7 1/9 QPSK 0.23
-3.6 1/5 QPSK 0.38
-2.0 1/4 QPSK 0.53
-0.5 3/8 QPSK 0.76
0.8 1/2 QPSK 0.96
2.4 3/5 QPSK 1.23
4.5 2/5 16QAM 1.56
6.0 1/2 16QAM 1.92
8.1 3/5 16QAM 2.46
10.1 1/2 64QAM 2.75
11.4 1/2 64QAM 3.13
12.9 3/5 64QAM 3.69
14.4 2/3 64QAM 4.13
16.2 7/9 64QAM 4.69
17.0 5/6 64QAM 4.92
19.3 11/12 64QAM 5.50
한편, 신호 수신 장치에서는 SINR을 측정하고, 상기 측정한 SINR에 대응되는 MCS 레벨을 선택하여 상기 신호 송신 장치로 상기 선택한 MCS 레벨을 나타내는 피드백 정보를 송신한다. 일 예로, 상기 신호 수신 장치가 상기 표 1에 도시되어 있는 일반적인 QAM 심볼 기반의 MCS 레벨 결정 방식에 따라 MCS 레벨을 선택할 경우, 상기 신호 수신 장치는 SINR을 측정하고, 상기 측정한 SINR이 15 [dB]일 경우, 15 [dB] 보다는 작은 크기를 가지는 SINR에 해당하는 MCS 레벨인 부호율 2/3와 64QAM 방식을 선택하고, 상기 선택한 MCS 레벨을 나타내는 피드백 정보를 상기 신호 송신 장치로 송신한다. 그러면, 상기 신호 송신 장치는 상기 신호 수신 장치로부터 상기 피드백 정보를 수신하고, 상기 수신한 피드백 정보를 사용하여 MCS 레벨을 선택할 수 있도록 한다. 이 예에서, 주파수 효율성은 4.14이 된다.
상기 논리 자원 매핑기(116)는 상기 M진 QAM 심볼 매핑기(114)에서 출력한 QAM 심볼 열을 송신에 사용될 논리 자원에 매핑시켜 논리 자원 매핑 QAM 심볼 열을 생성하고, 상기 논리 자원 매핑 QAM 심볼 열을 상기 물리 자원 매핑기(118)로 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(118)는 상기 논리 자원 매핑 QAM 심볼 열을 송신에 사용될 물리 자원에 매핑시켜 물리 자원 매핑 QAM 심볼 열을 생성하고, 상기 물리 자원 매핑 QAM 심볼 열을 상기 IFFT 유닛(120)으로 출력한다. 상기 IFFT 유닛(120)은 상기 물리 자원 매핑기(118)에서 출력한, 물리 자원 매핑 QAM 심볼열에 대해서 IFFT 동작을 수행하여 시간 도메인(time domain) 심볼 열로 생성한 후 상기 시간 도메인 심볼열을 출력한다.
상기 IFFT 유닛(120)에서 출력된 시간 도메인 심볼열은 추가적인 프로세싱을 거친 후 신호 수신 장치로 송신된다. 상기 추가적인 프로세싱에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같은 신호 송신 장치는 채널 용량을 최대로 활용하기 위해 채널 상태에 대한 정보를 필요로 하고, 상기 채널 상태에 가장 적합한 변조 차수 및 부호율을 선택한다. 즉, 상기 신호 송신 장치는 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 동작을 수행하여 다양한 MCS 레벨들을 선택할 수 있다.
예를 들어, 채널 상태가 비교적 양호한 사용자 단말기에 대해서는, 상기 신호 송신 장치는 신호 송신을 위해 16 QAM 방식과 부호율 1/2를 선택할 수 있다. 이 경우, m=log2(M)에 따라 m=4이고, 부호율 r=1/2이며, 반복 동작은 수행되지 않는다.
또 다른 예로서, 신호 송신 장치, 일 예로 기지국(Base Station: BS, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)이 방송 채널(BCH: Broadcasting channel, 이하 'BCH'라 칭하기로 한다) 신호를 송신할 경우 송신할 정보 데이터 또는 정보 비트는 40 비트 (데이터 24 비트, 순환 중복 검사(CRC: Cyclic Redundancy Check, 이하 'CRC'라 칭하기로 한다) 코드 16 비트)이고, 이 경우 m=2이고, 부호율 r=1/3이고, 반복 횟수=16이다. 즉, 신호 수신 장치에서는 총 16회 동안 BCH 신호를 수신한 후, 즉 총 1920 비트를 수신한 후에 디인터리빙(de-interleaving) 및 채널 복호(channel decoding) 동작을 수행한 다음 CRC 검사를 완료하면 정상적으로 BCH 정보 데이터인 24 비트를 복원할 수 있다.
한편, 또 다른 심볼 변조 방식으로는 FSK 방식이 있다. 상기 FSK 방식은 주파수 도메인에서 구분 가능한 정보 비트들을 하나의 심볼에 매핑시키고, 송신하고자 하는 정보 비트를 서로 다른 주파수 자원들을 통해 송신하는 방식이다.
상기 QAM 방식의 경우 미리 설정되어 있는 시간 및 주파수 자원에서 동위상(I-phase: in phase) 및 직각 위상(Q-phase: quadrature phase)의 조합으로 복소(complex) 변조 심볼들을 생성하고, 변조 심볼들의 위치에 따라 상이한 정보를 매핑시켜 송신한다. 상기 QAM 방식은 변조 차수를 증가시키더라도 필요로 하는 시간 및 주파수 자원에는 변함이 없으나, 다만 변조 심볼들간 거리가 줄어듦에 따라 신호 수신 장치가 오류 없이 신호를 수신하기 위해서는 보다 큰 송신 전력(power)을 필요로 한다. 즉, 미리 설정되어 있는 시간 및 주파수 자원을 활용할 경우 송신 전력만 무한하다면 무한한 사이즈(size)의 정보를 오류 없이 송/수신할 수 있으므로, 상기 QAM 방식은 대역폭 관점에서 효율적인 변조 방식, 즉 대역폭-효율(bandwidth-efficient) 변조 방식으로 분류된다.
반면, 상기 FSK 방식의 경우 미리 설정되어 있는 송신 전력에 대해 시간 및 주파수 자원을 증가시킬 경우 한 심볼을 통해 송신할 수 있는 정보의 사이즈가 증가하게 된다. 이러한 이유로, 상기 FSK 방식은 송신 전력 관점에서 효율적인 변조 방식, 즉 전력-효율(power-efficient) 변조 방식으로 분류될 수 있고, 상업적 효율성 측면에서는 송신 전력 측면 보다는 주파수 측면에서 보다 높은 효율을 요구하기 때문에 상기 FSK 방식보다는 상기 QAM 방식이 선호되고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 BICM 방식이 사용될 경우 부가 백색 가우스 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise, 이하 'AWGN'이라 칭하기로 한다) 채널 환경에서 QAM 방식과 FSK 방식 각각의 성능을 도시하고 있는 그래프를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 도시된 그래프는 AWGN 채널과, 부호율 r=1/3 및 BICM 채널 용량을 기반으로 하는 환경하에서 생성된 것이며, 샤논의 채널 용량 한계(Channel capacity limit)와 QAM 방식 및 FSK 방식 각각의 성능을 도시하고 있다. 도시된 그래프의 가로축은 잡음 전력 밀도에 대한 비트 에너지의 비 Eb/N0[dB]를 나타내고, 세로축은 대역폭 효율(Bandwidth efficiency) [bits/sec/Hz]을 나타낸다.
도 2에서 상기 QAM 방식의 성능 그래프는 상기 QAM 방식에서 변조 차수 M=4,8,16,64가 사용될 경우의 성능을 나타낸 것이며, 상기 QAM 방식의 성능 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이 동일 부호율에서는 변조 차수가 증가될 경우 더 많은 Eb/N0가 필요함을 알 수 있다. 이와는 반대로, Eb/N0가 감소될 경우에는 변조 차수 M=4 보다 작은 변조 차수로 변조 차수를 낮출 수가 없으므로 변조 차수가 아닌 부호율을 낮추어 원하는 채널 용량을 획득할 수 있다.
하지만, 부호율은 복잡도의 증가로 인해 일반적으로 1/3 또는 1/4까지만 낮추어 사용되며, 더욱 낮은 부호율이 필요할 때에는 코드워드의 반복 송신을 통해 부호율을 낮추는 방식이 사용되고 있다. 예를 들어 LTE 통신 시스템에서는 BCH에 대해서는 부호율 r=1/3, 반복 횟수 16회가 설정되고, IEEE 802.16m 통신 시스템에서는 BCH에 대해서는 부호율 r=1/3, 반복 횟수 8회가 설정된다.
이와 같이, 상기 QAM 방식에서 부호율 r=1/3을 기반으로 하는 코드워드는 반복 송신을 통해 부호율을 낮추는 방식으로 사용되고 있으나, 이 경우 상기 QAM 방식의 대역폭 관점에서 효율적인 특징이 사라지는 문제점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FSK 방식과 M진(M-ary) 부호화 및 변조(CM: Coding and Modulation, 이하 'CM'이라 칭하기로 한다) 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상기 신호 송신 장치는 제1선택기(302)와, M진 부호기(304)와, 레이트 매칭 유닛(312)과, M진 FSK 심볼 매핑기(314)와, 반복기(316)와, 제2선택기(318)와, FSK 심볼 인터리버(320)와, 논리 자원 매핑기(326)와, 물리 자원 매핑기(328)와, IFFT 유닛(330)을 포함한다. 여기서, 상기 M진 부호기(304)는 16진 부호기(306)와, 32진 부호기(308)와, 64진 부호기(310)를 포함한다. 또한, 상기 FSK 심볼 인터리버(320)는 다수개, 일 예로 L개의 심볼 인터리버들, 즉 제1심볼 인터리버(322) 내지 제L 심볼 인터리버(324)를 포함한다.
도 3에서는 상기 신호 송신 장치가 상기 제1선택기(302)와, M진 부호기(304)와, 레이트 매칭 유닛(312)과, M진 FSK 심볼 매핑기(314)와, 반복기(316)와, 제2선택기(318)와, FSK 심볼 인터리버(320)와, 논리 자원 매핑기(326)와, 물리 자원 매핑기(328)와, IFFT 유닛(330)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 송신 장치는 상기 제1선택기(302)와, M진 부호기(304)와, 레이트 매칭 유닛(312)과, M진 FSK 심볼 매핑기(314)와, 반복기(316)와, 제2선택기(318)와, FSK 심볼 인터리버(320)와, 논리 자원 매핑기(326)와, 물리 자원 매핑기(328)와, IFFT 유닛(330) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 제1선택기(302)와, M진 부호기(304)와, 레이트 매칭 유닛(312)과, M진 FSK 심볼 매핑기(314)와, 반복기(316)와, 제2선택기(318)와, FSK 심볼 인터리버(320)와, 논리 자원 매핑기(326)와, 물리 자원 매핑기(328)와, IFFT 유닛(330)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
먼저, 정보 비트들(300)은 상기 제1선택기(302)로 입력되고, 상기 제1선택기(302)는 미리 설정되어 있는 변조 차수 M에 따라 상기 입력된 정보 비트들(300) 중 m개의 정보 비트들을 상기 M진 부호기(304)로 출력한다. 그러면, m=log2(M)에 따라 상기 16진 부호기(306)로 4 비트의 정보 비트들이 입력되고, 상기 32진 부호기(308)로 5비트의 정보 비트들이 입력되고, 상기 64진 부호기(310)로 6비트의 정보 비트들이 입력된다. 그러면, 상기 16진 부호기(306)는 입력된 비트들을 16진 부호화 방식을 사용하여 부호화함으로써 부호화 비트 열로 생성하고, 상기 생성한 부호화 비트열을 상기 레이트 매칭 유닛(312)으로 출력하고, 상기 32진 부호기(308)는 입력된 비트들을 32진 부호화 방식으로 부호화하여 부호화 비트 열로 생성하고, 상기 생성한 부호화 비트열을 상기 레이트 매칭 유닛(312)으로 출력하고, 상기 64진 부호기(310)는 입력된 비트들을 64진 부호화 방식으로 부호화하여 부호화 비트 열로 생성하고, 상기 생성한 부호화 비트열을 상기 레이트 매칭 유닛(312)으로 출력한다.
상기 M진 부호기(304)로부터 출력된 부호화 비트 열은 상기 레이트 매칭 유닛(312)으로 입력되고, 상기 레이트 매칭 유닛(312)은 상기 M진 부호기(304)로부터 출력된 부호화 비트 열을 미리 설정되어 있는 레이트 매칭 방식을 사용하여 원하는 부호율을 갖는 비트 열로 변환한 후 상기 M진 FSK 심볼 매핑기(314)로 출력한다. 상기 M진 FSK 심볼 매핑기(314)는 변조 차수 M을 고려하여 입력된 비트 열들 각각을 하나의 복소수 심볼에 매핑시켜 FSK 심볼 열을 생성하고, 상기 생성된 FSK 심볼 열을 상기 반복기(316)로 출력한다. 상기 반복기(316)는 상기 M진 FSK 심볼 매핑기(314)에서 출력한 FSK 심볼 열을 미리 정해진 반복 횟수만큼 반복하여 반복 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 반복 심볼 열을 상기 제2선택기(318)로 출력한다.
상기 제2선택기(318)는 상기 반복기(316)에서 출력한 반복 심볼 열을 상기 변조 차수, 부호율 및 반복 횟수를 고려하여 상기 제1 심볼 인터리버(322) 내지 제L심볼 인터리버(324) 중 하나로 출력한다. 상기 제1 심볼 인터리버(322) 내지 제L심볼 인터리버(324) 각각은 상기 제2선택기(318)에서 출력된 심볼 열을 미리 정해진 인터리빙 패턴에 따라 인터리빙하여 인터리빙된 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 인터리빙된 심볼 열을 상기 논리 자원 매핑기(326)로 출력한다. 즉, 상기 제1 심볼 인터리버(322) 내지 제L심볼 인터리버(324) 각각은 미리 정해진 길이(X1 내지 XL)에 따라 심볼 단위로 상기 제2선택기(318)에서 출력된 심볼 열을 인터리빙하고, 인터리빙된 심볼 열을 상기 논리 자원 매핑기(326)로 출력한다. 여기서, X1은 상기 제1 심볼 인터리버(322)가 사용하는 길이를 나타내고, XL은 상기 제L심볼 인터리버(324)가 사용하는 길이를 나타낸다.
상기 논리 자원 매핑기(326)는 상기 FSK 심볼 인터리버(320)에서 출력한 인터리빙된 심볼 열을 입력하고, 상기 입력된 인터리빙된 심볼 열을 송신에 사용될 논리 자원에 매핑시켜 논리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 논리 자원 매핑 심볼 열을 상기 물리 자원 매핑기(328)로 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(328)는 상기 논리 자원 매핑기(326)에서 출력한, 상기 논리 자원 매핑 심볼 열을 송신에 사용될 물리 자원에 매핑시켜 물리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 물리 자원 매핑 심볼 열을 상기 IFFT 유닛(330)으로 출력한다. 상기 IFFT 유닛(330)은 상기 물리 자원 매핑기(328)로부터 출력되는 물리 자원 매핑 심볼 열에 대해서 IFFT 동작을 수행하여 시간 도메인 심볼 열로 생성한 후, 상기 시간 도메인 심볼열을 출력한다. 상기 IFFT 유닛(330)에서 출력된 시간 도메인 심볼열은 추가적인 프로세싱을 통해 신호 수신 장치로 송신된다. 상기 추가적인 프로세싱에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 M진 CM 방식 사용될 경우 QAM 방식과 FSK 방식 각각의 성능을 도시한 그래프를 도시하고 있는 도면이다.
도 4를 참조하면, 도시된 그래프는 AWGN 채널, 부호율 r=1/3 및 CM 채널 용량을 기반으로 하는 환경하에서 생성된 것이며, 샤논의 채널 용량 한계와 QAM 방식 및 FSK 방식 각각의 성능을 도시하고 있다. 도시된 그래프의 가로축은 잡음전력밀도에 대한 비트에너지의 비 Eb/N0[dB]를 나타내고, 세로축은 대역폭 효율 [bits/sec/Hz]을 나타낸다.
도 4에서 상기 FSK 방식의 성능 그래프는 상기 FSK 방식에서 변조 차수 M=256,128,64,32,16,8,4,2가 사용될 경우의 성능을 나타내며, 상기 FSK 방식의 성능 그래프로부터 M진 CM 방식이 사용될 경우 FSK 방식의 성능은 BICM 방식이 사용될 경우 FSK 방식의 성능(도 2에 도시됨) 대비 현저히 향상됨을 알 수 있다.
이와 같이 상기 FSK 방식은 전력 관점에서 효율적인 방식이며 변조 차수가 높아질수록 더 낮은 Eb/N0 영역(또는 SNR 영역)에서 동작이 가능하다. 그러나 상기 FSK 방식은 상기 QAM 방식과는 달리 다양한 변조 차수들에 대해 대역폭 효율이 낮은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 통신 시스템에서 신호 송/수신에 있어 대역폭 관점에서 효율적인 변조 방식, 즉 QAM 방식과 전력 관점에서 효율적인 변조 방식, 즉 FSK 방식을 기반으로 하는 하이브리드 FSK 및 QAM 변조(FQAM: Hybrid FSK and QAM Modulation, 이하 'FQAM'이라 칭하기로 한다) 방식을 제안하며, 상기 FQAM 방식에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 FQAM 방식이 상기 FSK 방식 및 QAM 방식을 조합하는 형태를 가지는 변조 방식을 일 예로 하여 설명되지만, 상기 FQAM 방식은 상기 FSK 방식 및 QAM 방식을 조합하지 않더라도 본 발명의 일 실시예에서 설명하는 방식과 동일한 방식으로 입력 신호를 변조하는 것이 가능한 모든 변조 방식들 중 하나가 될 수 있음은 물론이다.
먼저, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식의 기본 개념에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식의 기본 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이 FQAM 방식은 QAM 방식의 특징과 FSK 방식의 특징을 포함하는 변조 방식이며, 이하에서는 일 예로 4진 QAM 방식, 즉 4-QAM(QPSK) 방식과 4개의 변조 주파수들을 사용하는 4-FSK 방식을 기반으로 하는 16-FQAM 방식에 대해서 설명하도록 한다.
도 5를 참조하면, 4-QAM 방식의 성상도는 변조된 디지털 신호가 매핑될 수 있는 4개의 신호점들 S1, S2, S3, S4를 포함한다. 상기 4개의 신호점들은 동일한 크기를 가지며 서로간에 90도의 위상 차를 가지는 복소 변조 심볼들 (a,a), (-a,a), (-a,-a), (a,-a)을 포함한다. 일 예로, 상기 4개의 신호점들 각각에는 정보 비트들 00, 01, 10, 11 중 하나가 매핑될 수 있다.
상기 4-FSK 방식에서는 정보 비트들 각각은 다른 4개의 변조 주파수들 중 하나를 통해 송신된다. 일 예로, 정보 비트들 00, 01, 10, 11 각각은 변조 주파수들 f1, f2, f3, f4 중 하나를 통해 송신될 수 있다.
상기 4-QAM 방식과 4-FSK 방식을 기반으로 하는 16-FQAM 방식에서는 4개의 변조 주파수들 f1, f2, f3, f4 중 하나를 통해, 4개의 신호점들 S1, S2, S3, S4이 송신된다. 즉, 변조 주파수 f1에서 S1, S2, S3, S4가 송신되고, 변조 주파수 f2에서 S1, S2, S3, S4가 송신되고, 변조 주파수 f3에서 S1, S2, S3, S4가 송신되고, 변조 주파수 f4에서 S1, S2, S3, S4가 송신된다. 이로써, 상기 16-FQAM 방식에서는 상기 4-QAM 방식 혹은 상기 4-FSK 방식과 동일한 양의 송신 자원을 사용하면서, 16개의 정보 유닛(즉, 4개의 정보 비트들)들이 송신될 수 있다.
이와 같이, 상기 FQAM 방식은 성상도 및 주파수 위치를 이용하여 정보 비트들을 매핑하는 변조 방식이다. 도 5에서는 일 예로 단일-톤(single-tone) FQAM 방식을 도시하였으나, 이와는 달리 여러 주파수들의 다양한 패턴들을 이용하여 비트 정보를 매핑하는 다중-톤(multi-tone) FQAM 방식이 구현될 수도 있음은 물론이다.
따라서, 상기 FQAM 방식은 단일-톤 FQAM 방식 및 다중-톤 FQAM 방식을 모두 포함할 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상기 신호 송신 장치는 제1선택기(602)와, M진 부호기(604)와, 레이트 매칭 유닛(612)과, M진 FQAM 심볼 매핑기(614)와, 반복기(616)와, 제2선택기(618)와, FQAM 심볼 인터리버(620)와, 논리 자원 매핑기(626)와, 물리 자원 매핑기(628)와, IFFT 유닛(630)을 포함한다. 여기서, 상기 M진 부호기(604)는 16진 부호기(606)와, 32진 부호기(608)와, 64진 부호기(610)를 포함한다. 또한, 상기 FQAM 심볼 인터리버(620)는 다수개, 일 예로 L개의 심볼 인터리버들, 즉 제1심볼 인터리버(622) 내지 제L 심볼 인터리버(624)를 포함한다.
도 6에서는 상기 신호 송신 장치가 상기 제1선택기(602)와, M진 부호기(604)와, 레이트 매칭 유닛(612)과, M진 FQAM 심볼 매핑기(614)와, 반복기(616)와, 제2선택기(618)와, FQAM 심볼 인터리버(620)와, 논리 자원 매핑기(626)와, 물리 자원 매핑기(628)와, IFFT 유닛(630)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 송신 장치는 상기 제1선택기(602)와, M진 부호기(604)와, 레이트 매칭 유닛(612)과, M진 FQAM 심볼 매핑기(614)와, 반복기(616)와, 제2선택기(618)와, FQAM 심볼 인터리버(620)와, 논리 자원 매핑기(626)와, 물리 자원 매핑기(628)와, IFFT 유닛(630) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 제1선택기(602)와, M진 부호기(604)와, 레이트 매칭 유닛(612)과, M진 FQAM 심볼 매핑기(614)와, 반복기(616)와, 제2선택기(618)와, FQAM 심볼 인터리버(620)와, 논리 자원 매핑기(626)와, 물리 자원 매핑기(628)와, IFFT 유닛(630)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
먼저, 정보 비트들(600)은 상기 제1선택기(602)로 입력되고, 상기 제1선택기(602)는 미리 설정되어 있는 변조 차수 M에 따라 상기 입력된 정보 비트들(600) 중 m개의 정보 비트들을 상기 M진 부호기(604)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 차수 M은 FQAM 방식의 변조 차수를 나타낸다. 그러면, m=log2(M)에 따라 상기 16진 부호기(606)로 4 비트의 정보 비트들이 입력되고, 상기 32진 부호기(608)로 5비트의 정보 비트들이 입력되고, 상기 64진 부호기(610)로 6비트의 정보 비트들이 입력된다. 여기서, 상기 변조 차수 M은 신호 수신 장치로부터 피드백된 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)와 주변 기지국(신호 송신 장치) 또는 상위 엔티티(entity)의 요청에 의해 결정된 변조 차수 MF와 변조 차수 MQ에 따라 결정된다. 즉, M= MF*MQ와 같이 결정된다. 여기서, 상기 변조 차수 MF는 FSK 방식과 관련된 파라미터, 즉 FSK 방식의 변조 차수를 의미하고, 상기 변조 차수 MQ는 QAM 방식과 관련된 파라미터, 즉 QAM 방식의 변조 차수를 의미하며, 상기 변조 차수 MF와 변조 차수 MQ는 이후 도 7을 통해 상세히 설명할 것이므로 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
또한, 상기 16진 부호기(606)는 입력된 비트들을 16진 부호화 방식으로 부호화하여 부호화 비트 열로 생성하고, 상기 생성한 부호화 비트열을 상기 레이트 매칭 유닛(612)으로 출력하고, 상기 32진 부호기(608)는 입력된 비트들을 32진 부호화 방식으로 부호화하여 부호화 비트 열로 생성하고, 상기 생성한 부호화 비트열을 상기 레이트 매칭 유닛(612)으로 출력하고, 상기 64진 부호기(610)는 입력된 비트들을 64진 부호화 방식으로 부호화하여 부호화 비트 열로 생성하고, 상기 생성한 부호화 비트열을 상기 레이트 매칭 유닛(612)으로 출력한다.
상기 M진 부호기(604)로부터 출력된 부호화 비트 열은 상기 레이트 매칭 유닛(612)으로 입력되고, 상기 레이트 매칭 유닛(612)은 상기 M진 부호기(604)로부터 출력된 부호화 비트 열을 미리 설정되어 있는 레이트 매칭 방식을 사용하여 원하는 부호율을 갖는 비트 열로 변환한 후 상기 변환된 비트 열을 상기 M진 FQAM 심볼 매핑기(614)로 출력한다. 상기 M진 FQAM 심볼 매핑기(614)는 상기 변조 차수 MF, MQ를 고려하여 입력된 비트 열들 각각을 하나의 복소수 심볼에 매핑시켜 FQAM 심볼 열을 생성하고, 상기 생성된 FQAM 심볼 열을 상기 반복기(616)로 출력한다. 상기 반복기(616)는 상기 M진 FQAM 심볼 매핑기(614)에서 출력한 FQAM 심볼 열을 미리 정해진 반복 횟수만큼 반복하여 반복된 심볼열을 생성하고, 상기 생성한 반복된 심볼열을 상기 제2선택기(618)로 출력한다.
상기 제2선택기(618)는 상기 반복기(616)에서 출력한 심볼 열을 상기 변조 차수 M, 부호율 및 반복 횟수를 고려하여 상기 제1 심볼 인터리버(622) 내지 상기 제L심볼 인터리버(624) 중 하나로 출력한다. 상기 제1 심볼 인터리버(622) 내지 제L심볼 인터리버(624) 각각은 상기 제2선택기(618)에서 출력된 심볼 열을 미리 정해진 인터리빙 패턴에 따라 인터리빙하여 인터리빙된 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 인터리빙된 심볼 열을 상기 논리 자원 매핑기(626)로 출력한다. 즉, 상기 제1 심볼 인터리버(622) 내지 제L심볼 인터리버(624) 각각은 미리 정해진 길이(X1 내지 XL)에 따라 심볼 단위로 상기 제2선택기(618)에서 출력된 심볼 열을 인터리빙하고, 인터리빙된 심볼 열을 상기 논리 자원 매핑기(626)로 출력한다. 여기서, X1은 상기 제1 심볼 인터리버(622)가 사용하는 길이를 나타내고, XL은 상기 제L심볼 인터리버(624)가 사용하는 길이를 나타낸다. 상기 논리 자원 매핑기(626)는 상기 FSK 심볼 인터리버(620)에서 출력한 인터리빙된 심볼 열을 입력하고, 상기 입력된 인터리빙된 심볼 열을 송신에 사용될 논리 자원에 매핑시켜 논리 자원 매핑 심볼열을 생성하고, 상기 생성한 논리 자원 매핑 심볼 열을 상기 물리 자원 매핑기(628)로 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(628)는 상기 논리 자원 매핑기(626)에서 출력한, 상기 논리 자원 매핑 심볼 열을 송신에 사용될 물리 자원 영역에 매핑시켜 물리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 물리 자원 심볼 매핑 열을 상기 IFFT 유닛(630)으로 출력한다. 상기 IFFT 유닛(630)은 상기 물리 자원 매핑기(628)로부터 출력되는 물리 자원 매핑 심볼 열에 대해서 IFFT 동작을 수행하여 시간 도메인 심볼 열로 생성한 후, 상기 시간 도메인 심볼열을 출력한다. 상기 IFFT 유닛(630)에서 출력된 시간 도메인 심볼열은 추가적인 프로세싱을 통해 신호 수신 장치로 송신된다. 상기 추가적인 프로세싱에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
한편, 도 6에 도시되어 있는 신호 송신 장치는 적절한 송신 방식을 결정하기 위해 변조 차수들 M, MF, MQ, 부호율 및 반복 횟수를 결정하는 제어기를 포함할 수 있으며, 이하에서는 도 7을 통해 신호 송신 장치가 포함하는 제어기가 상기 변조 차수들 M, MF, MQ, 부호율 및 반복 횟수를 결정하는 동작에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치가 포함하는 제어기의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 설명하기에 앞서, 제어기(700)는 도 6에서 설명한 바와 같은 신호 송신 장치가 포함하는 유닛들과 별도로 위치할 수도 있고, 상기 유닛들 중 특정 유닛들 사이에 위치할 수도 있음은 물론이다.
도 7을 참조하면, 상기 제어기(700)로 신호 수신 장치가 피드백한, CQI와 간섭 성분을 나타내는 파라미터들 α, β, δ가 제공된다. 도 7에서는 상기 신호 송신 장치가 상기 신호 수신 장치로부터 상기 파라미터들 α,β,δ을 수신하는 경우를 일 예로 하여 설명하지만, 상기 파라미터들 α, β, δ 중 적어도 하나만을 수신할 수도 있음은 물론이다.
또한, 상기 제어기(700)가 상기 CQI와 파라미터들 α, β, δ를 수신하는 동작은, 상기 신호 송신 장치가 상기 신호 수신 장치에게 상기 신호 수신 장치가 상기 CQI와 파라미터들 α, β, δ를 송신할 것을 요청하는 메시지를 송신하는 동작과 상기 신호 송신 장치가 상기 신호 수신 장치로부터 상기 CQI와 파라미터들 α, β, δ를 포함하는 메시지를 수신하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 파라미터들 α, β는 간섭 채널에서의 간섭 성분이 CGG(Complex Generalized Gaussian) 분포를 갖는다는 가정하에 모델링하는 통계 파라미터들로서, 일례로 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013117561829-pat00001
상기 수학식 1에서, k는 FQAM 심볼 인덱스를 나타내며, FQAM 심볼은 MF 개의 주파수 톤(tone) 단위로 구성된다. 또한, 상기 수학식 1에서, l은 주파수 톤 인덱스를 나타내고, l=1, …, MF이다.
또한, 상기 수학식 1에서
Figure 112013117561829-pat00002
은 감마(gamma) 함수를 나타내고, 상기
Figure 112013117561829-pat00003
는
Figure 112013117561829-pat00004
로서 k번째 FQAM 수신 신호에서 desired signal을 제외한 값을 나타내는데, k번째 FQAM 신호에 대해서 l=1부터 MF 까지 총 MF 개의 주파수 톤들에 대해 표현된다. 여기서, 총 MF 개의 주파수 톤들 중 FQAM 신호가 송신되는 m[k] 주파수 톤에 대해서만 desired signal이 존재한다. 따라서, l=1부터 MF 까지의 주파수 톤들 중 m[k] 주파수 톤에 대해서는 desired signal을 뺀 값이 간섭 신호와 잡음의 합과 동일하고, 나머지 주파수 톤들에 대해서는 수신 신호 자체가 간섭 신호와 잡음의 합과 동일하다. 또한, 상기 수학식 1에서,
Figure 112013117561829-pat00005
는 k번째 FQAM 심볼 에 대한 l번째 주파수 톤에서 desire signal에 해당하는 채널 정보를 나타내고,
Figure 112013117561829-pat00006
는 k번째 송신 데이터 심볼에 대한 QAM 신호를 나타내고,
Figure 112013117561829-pat00007
는 델타(delta) 함수로서 m[k]가 l인 경우에는 1의 값을, m[k]가 l과 다를 경우 0의 값을갖는다. 여기서, m[k]는 FQAM 신호가 송신되는 주파수 톤 인덱스를 나타낸다.
이와 같이, 상기 파라미터 α는 수신 신호에서 신호 수신 장치 자신이 수신하고자 하는 신호 성분을 제외한 값의 2차 통계로부터 유도될 수 있고, 상기 파라미터 β는 수신 신호에서 상기 신호 수신 장치를 타겟으로 하는 신호 성분을 제외한 값의 1차 통계로부터 유도될 수 있다. 또한, 상기 파라미터 δ는 상기 신호 수신 장치가 계산한 간섭 통계 모델, 일례로 채널간 간섭(ICI: Inter-Carrier Interference, 이하 'ICI'라 칭하기로 한다)을 도시한 히스토그램과 상기 파라미터들 α,β를 기반으로 모델링한 CGG 분포 사이의 차이를 나타내는 지표이며, 예를 들어 상기 간섭 통계 모델과 상기 CGG 분포의 차이가 미리 설정되어 있는 차이값 이하일 경우에 상기 파라미터 δ는 일 예로 0으로 결정되고, 상기 간섭 통계 모델과 상기 CGG 분포의 차이가 상기 차이값을 초과할 경우에 상기 파라미터 δ는 1로 결정된다.
상기 신호 송신 장치는 상기 신호 수신 장치로부터 피드백된 간섭 성분을 나타내는 파라미터들 α, β, δ를 주변 신호 송신 장치(또는 기지국) 또는 상위 엔티티와 공유하고, 상기 신호 송신 장치 자신의 통신 영역에서의 상기 신호 수신 장치의 간섭 상황을 예측한다. 여기서, 상기 예측한 간섭 상황이 정규 분포(Normal Distribution)일 경우, 상기 제어기(700)는 상기 신호 송신 장치가 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치에게 상기 변조 차수 MF를 증가시키도록 요청하도록 제어하여 해당 통신 영역에서의 상기 신호 수신 장치에 대한 간섭의 정규 분포 특성이 작아지도록 할 수 있다. 이와는 반대로, 상기 예측한 간섭 상황이 상기 정규 분포가 아닐 경우, 상기 제어기(700)는 상기 신호 송신 장치가 상기 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치가 송신 효율을 증가시키기 위해 변조 차수 MQ를 증가시킬 수 있음을 나타내는 정보를 송신하도록 제어하여, 상기 주변 신호 송신 장치들이 이런 상황을 인지하도록 할 수 있다.
그러면 여기서 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식 및 변조 차수 MF가 4인 FQAM 방식의 α 별 Hull Curve의 예(SINR 대비 스펙트럼 효율성(Spectral Efficiency)에 대해서 설명하기로 한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식 및 MF 가 4인 FQAM 방식의 α 별 Hull Curve의 예(SINR 대비 스펙트럼 효율성)를 도시한 그래프를 도시하고 있는 도면이다.
도 15를 참조하면, “MCS for QAM Band”로 나타낸 바와 같은 곡선은 일반적인 QAM 방식의 MCS 레벨을 기반으로(일 예로, 표 1) effective SINR에 따른 스펙트럼 효율성을 나타낸다. 또한, 도 15에서 X축의 effective SINR은 신호 수신 장치에서 사용할 수신 알고리즘을 적용한 후 데이터를 복호함에 있어 사용되는 SINR을 나타내고, 도 15에서 스케일(scale)은 [dB]이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, FQAM 방식의 경우에는 동일한 SINR이라 할지라도 α의 값에 따라 주파수 효율성 차이가 크게 발생할 수 있다. 일 예로, SINR이 -5[dB]이고, α가 2일 경우의 주파수 효율성은 약 0.2이지만, α가 0.3으로 작아질 경우 주파수 효율성은 약 0.62로 3배 이상 증가한다.
한편, 하기 표 2 내지 표 5에는 MF가 4인 FQAM 방식이 사용될 경우 α에 따른 MCS 레벨의 예가 표현되어 있다.
SNR [dB] SE MF,MQ,부호율
-15.0 0.21 4F8QAM R=1/6
-13.8 0.33 4F4QAM R=1/3
-11.9 0.42 4F8QAM R=1/3
-9.5 0.50 4F4QAM R=1/2
-7.6 0.63 4F8QAM R=1/2
상기 표 2에는 α가 0.3일 경우의 MCS 레벨이 표현되어 있다.
SNR [dB] SE MF,MQ,부호율
-15.0 0.08 4F4QAM R=1/12
-13.1 0.10 4F8QAM R=1/12
-11.8 0.17 4F4QAM R=1/6
-10.1 0.21 4F8QAM R=1/6
-8.8 0.33 4F4QAM R=1/3
-7.1 0.42 4F8QAM R=1/3
-5.5 0.50 4F4QAM R=1/2
-3.8 0.63 4F8QAM R=1/2
상기 표 3에는 α가 0.5일 경우의 MCS 레벨이 표현되어 있다.
SNR [dB] SE MF,MQ,부호율
-15.0 0.04 4F4QAM R=1/24
-14.3 0.05 4F8QAM R=1/24
-12.8 0.08 4F4QAM R=1/12
-11.3 0.10 4F8QAM R=1/12
-9.8 0.17 4F4QAM R=1/6
-8.3 0.21 4F8QAM R=1/6
-6.8 0.33 4F4QAM R=1/3
-5.3 0.42 4F8QAM R=1/3
-4.0 0.50 4F4QAM R=1/2
-2.4 0.63 4F8QAM R=1/2
상기 표 4에는 α가 0.7일 경우의 MCS 레벨이 표현되어 있다.
SNR [dB] SE MF,MQ,부호율
-15.0 0.04 4F4QAM R=1/24
-12.6 0.05 4F8QAM R=1/24
-10.9 0.08 4F4QAM R=1/12
-9.6 0.10 4F8QAM R=1/12
-7.9 0.17 4F4QAM R=1/6
-6.6 0.21 4F8QAM R=1/6
-4.9 0.33 4F4QAM R=1/3
-3.6 0.42 4F8QAM R=1/3
-2.8 0.50 4F4QAM R=1/2
-1.4 0.63 4F8QAM R=1/2
상기 표 5에는 α가 2일 경우의 MCS 레벨이 표현되어 있다.
한편, 상기 FQAM 방식이 사용될 경우의 MCS 레벨 선택 방식은 QAM 방식이 사용될 경우의 MCS 레벨 선택 방식과 다르며, 이를 신호 수신 장치, 일 예로 사용자 단말기와 신호 수신 장치, 일 예로 기지국 각각을 고려하여 설명하면 다음과 같다.
(1) 신호 수신 장치(사용자 단말기)가 고려될 경우
신호 수신 장치는 신호 송신 장치에 대한 MCS 레벨을 결정하기 위해 CQI (일 예로, SINR) 이외에 파라미터 α 를 사용한다. 이는 상기에서 설명한 바와 같이, SINR들이 동일할 지라도 상기 파라미터 α의 값에 따라 수신 성능이 다를 수 있기 때문이다.
상기 신호 송신 장치가 주파수 차원 혹은 시간 차원으로 자원을 구분하여 상기 FQAM 방식과 QAM 방식을 별도로 운영하지 않을 경우, 상기 신호 수신 장치는 QAM 방식에 대한 MCS 레벨 선택 방식이 사용될 경우와 동일하게 SINR을 추정할 뿐만 아니라 상기 수학식 1을 사용하여 파라미터 α의 값을 추정한다. 그리고, 상기 신호 수신 장치는 상기 추정한 파라미터 α의 값을 기반으로 도 15에서 설명한 바와 같이 상기 신호 수신 장치 자신에게 적합한 변조 차수 MF 및 변조 차수 MQ와, 부호율에 상응하는 MCS 레벨을 결정하고, 상기 결정한 MCS 레벨을 나타내는 피드백 정보를 상기 신호 송신 장치로 송신한다.
한편, 상기 신호 송신 장치가 상기 주파수 차원 혹은 시간 차원으로 자원을 구분하여 상기 FQAM 방식과 QAM 방식을 별도로 운용할 경우, 상기 신호 송신 장치는 상기 신호 수신 장치가 상기 FQAM 방식을 위한 운용 자원인 FQAM 운용 자원과 상기 QAM 방식을 위한 운용 자원인 QAM 운용 자원에 대해 각각 SINR과 파라미터 α를 추정하도록 한다. 또한, 상기 FQAM 운용 자원은 추가적으로 MF 별로 구분될 수 있는데, 일 예로 전체 자원을 주파수 차원 혹은/및 시간 차원에서 QAM 방식을 위한 자원과, 4F 기반의 FQAM 방식을 위한 자원과, 8F 기반의 FQAM 방식을 위한 자원과 같이 총 세 종류로 구분하여 운용할 수 있다.
또한, 상기 신호 수신 장치는 추정된 SINR과 파라미터 α 의 값을 기반으로 이에 적합한 MCS 레벨을 결정하고, 상기 결정한 MCS 레벨을 나타내는 피드백 정보를 상기 신호 송신 장치로 피드백하거나, 혹은 SINR과 파라미터 α 자체를 상기 신호 송신 장치로 피드백하거나, 혹은 상기 피드백 정보와, SINR과 파라미터 α 를 상기 신호 송신 장치로 피드백한다. 여기서, 상기 신호 수신 장치는 상기 신호 송신 장치가 운용하는 다수의 타입들의 자원에 대해 상기에서 설명한 바와 같은 피드백 동작을 수행할 수 있다.
(2) 신호 송신 장치(기지국)가 고려될 경우
상기 신호 수신 장치로부터 수신한 정보인 SINR, 파라미터 α 를 사용하여 신호 수신 장치에게 적용할 최종 MCS 레벨을 결정한다.
상기 신호 송신 장치가 FQAM 방식을 위한 FQAM 운용 자원과 QAM 방식을 위한 QAM 운영 자원으로 구분하지 않고 자원을 운용할 경우, 상기 신호 송신 장치는 주변 신호 송신 장치 혹은 상위 엔터티로부터 변조 차수 MF 또는 변조 차수 MQ를 증가시키라는 것을 요청하는 메시지가 수신되었는지 확인한다. 상기 확인 결과, 상기 변조 차수 MF 또는 변조 차수 MQ를 증가시키라는 것을 요청하는 메시지가 수신되었을 경우, 상기 신호 송신 장치는 이런 요청을 반영할지의 여부를 판단하여 최종 변조 차수 MF 및 최종 변조 차수 MQ를 결정한다.
한편, 상기 신호 송신 장치가 상기 FQAM 운용 자원과 QAM 운영 자원을 구분하여 자원을 운용할 경우, 상기 신호 송신 장치는 상기 신호 수신 장치로부터 상기 FQAM 운용 자원과 QAM 운영 자원에 대한 피드백 정보를 수신하고, 상기 수신한 피드백 정보를 기반으로 상기 신호 수신 장치에 대해 상기 FQAM 방식을 적용할 것인지 혹은 상기 QAM 방식을 적용할 것인지를 결정할 수 있다.
또한, 상기 신호 송신 장치가 상기 FQAM 운용 자원과 상기 QAM 운영 자원으로 구분하지 않고 자원을 운용할 경우, 상기 신호 송신 장치는 상기 신호 수신 장치로부터 수신한 간섭 성분을 나타내는 파라미터들 α, β, δ를 사용하여 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치의 변조 차수 MF 및/또는 변조 차수 MQ를 증감하도록 상기 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치에게 직접 요청하거나 혹은 상위 엔터티에게 요청할 수 있다. 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 동작 #1
신호 송신 장치는 신호 수신 장치들로부터 수신한 파라미터 α들을 그 값에 따라 오름 차순으로 정렬하여 상위 A의 파라미터 α들의 값들 각각이 미리 설정되어 있는 제1임계값, 일 예로 α_threshold1를 초과하고, 파라미터 δ 의 값이 미리 설정되어 있는 제1값, 일 예로 0일 경우, 상기 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황이 정규 분포를 나타낸다고 결정한다.
또한, 상기 신호 송신 장치는 송신 품질을 향상시키기 위해 상기 파라미터 α의 값을 감소시키는 과정을 수행할 수도 있으며, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 상기 신호 송신 장치는 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치의 변조 차수 MF를 감소시키는 것을 요청하는 메시지를 상기 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 혹은 상위 엔터티에게 송신한다. 여기서, A는 일 예로 95%가 될 수 있으며, 상기 α_threshold1는 일 예로 1.5가 될 수 있다. 또한, 상기 신호 송신 장치는 A와 α_threshold1를 미리 설정하거나, 혹은 상위 엔터티로부터 수신할 수 있다.
2) 동작 #2
신호 송신 장치는 신호 수신 장치들로부터 수신한 파라미터 α들을 그 값에 따라 오름차순으로 나열하여 상위 B의 파라미터 α들의 값들 각각이 미리 설정되어 있는 제2 임계값, 일 예로 α_threshold2 미만이고, 파라미터 δ 값이 0일 경우, 상기 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황이 정규 분포를 나타내지는 않지만, CGG 분포를 나타낸다고 결정한다.
이 경우는, 상기 신호 수신 장치들 중 대부분의 신호 수신 장치들이 피드백한 파라미터 α들의 값이 미리 설정되어 있는 제2값보다 작은 경우를 나타내고, 따라서 상기 신호 송신 장치는 주변 신호 송신 장치의 송신 효율을 증가시키기 위해 주변 신호 송신 장치에서 사용하고 있는 변조 차수 MF를 증가시켜도 된다는 정보를 포함하는 메시지를 상기 주변 신호 송신 장치로 송신하거나 혹은 상위 엔터티에게 송신한다. 여기서, B는 일 예로 95%가 될 수 있고, α_threshold2 는 일 예로 0.5가 될 수 있다.
3) 동작 #3
신호 송신 장치는 신호 수신 장치들 중 대부분의 신호 수신 장치들로부터 수신한 파라미터 δ들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제2값, 일 예로 1일 경우, 상기 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황이 CGG 분포가 아님을 나타낸다고 결정하고, 상위 엔터티로 상기 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황이 CGG 분포가 아님을 나타내는 정보를 상위 엔터티로 송신한다.
상기에서 설명한 바와 같은 동작 # 1 내지 동작 #3에서 신호 송신 장치는 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔티티로부터 변조 차수 MF를 증가 혹은 감소시키라는 요청이 수신되었는지 확인한다. 그리고 나서, 상기 변조 차수 MF를 증가 혹은 감소시키라는 요청이 수신되었을 경우, 상기 신호 송신 장치는 상기 요청을 반영할지 여부를 판단하여 최종적으로 변조 차수 MF를 결정한다.
앞서 설명한 동작 #1 내지 동작 #3에서 상기 제어기(700)가 최종 변조 차수 MF, MQ를 결정하는 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제어기(700)는 CQI와 파라미터들 α, β, δ를 입력하고, MCS 레벨들 각각의 링크 성능에 대한 값을 나타낸 링크 테이블과 CQI를 비교하여 후보 변조 차수 MF, MQ를 결정한다. 또한, 상기 제어기(700)는 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔티티로부터 변조 차수 MF 또는 변조 차수 MQ를 증가시키라는 것을 요청하는 메시지가 수신되었는지 여부 또는 상기 변조 차수 MF 또는 변조 차수 MQ를 증가시키라는 것을 요청하는 메시지가 수신되었을 경우, 상기 요청을 반영할지 여부를 나타내는 정보와 같은 운용 기준을 고려하여 최종 변조 차수 MF, MQ를 결정한다. 이후, 상기 제어기(700)는 신호 송신 장치에 적용될 부호율 및 반복 횟수를 결정한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 상기 신호 수신 장치는 고속 퓨리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다) 유닛(802)과, 물리 자원 디매핑기(804)와, 논리 자원 디매핑기(806)와, 제1선택기(810)와, 심볼 로그 우도 비(Log Likelihood Ratio: LLR, 이하 'LLR'이라 칭하기로 한다) 벡터 계산기(812)와, 제2선택기(818)와, FQAM 심볼 디인터리버(de-interleaver)(820)와, 레이트 디매칭 유닛(826)과, 제3선택기(828)와, M진 복호기(830)를 포함한다. 여기서, 상기 심볼 LLR 벡터 계산기(812)는 다수의, 일 예로 L개의 심볼 LLR 벡터 계산기들, 즉 제1 심볼 LLR 벡터 계산기(814) 내지 제L 심볼 LLR 벡터 계산기(816)를 포함한다. 또한, 상기 FQAM 심볼 디인터리버(820)는 다수의, 일 예로 L개의 심볼 디인터리버들, 즉 제1 심볼 디인터리버(822) 내지 제L 심볼 디인터리버(824)를 포함한다. 또한, 상기 M진 복호기(830)는 16진 복호기(832)와, 32진 복호기(834)와, 64진 복호기(836)를 포함한다.
도 8에서는 상기 신호 수신 장치가 상기 FFT 유닛(802)과, 물리 자원 디매핑기(804)와, 논리 자원 디매핑기(806)와, 제1선택기(810)와, 심볼 LLR 벡터 계산기(812)와, 제2선택기(818)와, FQAM 심볼 디인터리버(820)와, 레이트 디매칭 유닛(826)과, 제3선택기(828)와, M진 복호기(830)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 수신 장치는 상기 FFT 유닛(802)과, 물리 자원 디매핑기(804)와, 논리 자원 디매핑기(806)와, 제1선택기(810)와, 심볼 LLR 벡터 계산기(812)와, 제2선택기(818)와, FQAM 심볼 디인터리버(820)와, 레이트 디매칭 유닛(826)과, 제3선택기(828)와, M진 복호기(830) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 FFT 유닛(802)과, 물리 자원 디매핑기(804)와, 논리 자원 디매핑기(806)와, 제1선택기(810)와, 심볼 LLR 벡터 계산기(812)와, 제2선택기(818)와, FQAM 심볼 디인터리버(820)와, 레이트 디매칭 유닛(826)과, 제3선택기(828)와, M진 복호기(830)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
먼저, 수신 신호(800)는 상기 FFT 유닛(802)으로 입력되고, 상기 FFT 유닛(802)은 상기 수신 신호(800)에 대해 FFT 동작을 수행하여 주파수 도메인(frequency domain) 신호로 생성하고, 상기 주파수 도메인 신호를 상기 물리 자원 디매핑기(804)로 출력한다. 상기 물리 자원 디매핑기(804)는 상기 FFT 유닛(802)에서 출력한 주파수 도메인 신호 중 미리 설정되어 있는 물리 자원에 매핑된 물리 자원 매핑 신호를 검출한 후, 상기 검출한 물리 자원 매핑 신호를 상기 논리 자원 디매핑기(806)로 출력한다. 상기 논리 자원 디매핑기(806)는 상기 물리 자원 디매핑기(804)에서 출력한 물리 자원 매핑 신호 중 미리 설정되어 있는 논리 자원에 매핑된 논리 자원 매핑 신호를 검출하고, 상기 검출한 논리 자원 매핑 신호를 상기 제1 선택기(810)로 출력한다.
상기 제1 선택기(810)는 신호 송신 장치에서 사용된 변조차수들, 즉 변조 차수 MF, 변조 차수 MQ에 따라 상기 논리 자원 디매핑기(806)에서 출력한 논리 자원 매핑 신호를 상기 심볼 LLR 벡터 계산기(812)로 출력한다. 일 예로, 상기 제1 선택기(810)는 상기 변조 차수 MF, 변조 차수 MQ에 따라 상기 수신 신호(800)가 4FSK 방식 및 4QAM 방식을 기반으로 하는 변조 방식, 즉 4FSK 방식 및 4QAM 방식을 기반으로 하는 FQAM 방식을 사용하여 송신된 것으로 결정될 경우, 상기 논리 자원 디매핑기(806)에서 출력한 논리 자원 매핑 신호를 상기 제1 심볼 LLR 벡터 계산기(814)로 출력한다. 또한, 상기 수신 신호(800)가 16FSK 방식 및 4QAM 방식을 기반으로 하는 변조 방식, 즉 16FSK 방식 및 4QAM 방식을 기반으로 하는 FQAM 방식을 사용하여 송신된 것으로 결정될 경우, 상기 논리 자원 디매핑기(806)에서 출력한 신호를 상기 제L 심볼 LLR 벡터 계산기(816)로 출력한다. 또한, 도 8에 별도로 도시하지는 않았으나, 일 예로 상기 제1 선택기(810)는 상기 수신 신호(800)가 2FSK 방식 및 8QAM 방식을 기반으로 하는 변조 방식, 즉 2FSK 방식 및 8QAM 방식을 기반으로 하는 FQAM 방식을 사용하여 송신된 것으로 결정될 경우, 또는 8FSK 방식 및 2QAM 방식을 기반으로 하는 변조 방식, 즉 8FSK 방식 및 2QAM 방식을 기반으로 하는 FQAM 방식을 사용하여 송신된 것으로 결정될 경우, 또는 8FSK 방식 및 8QAM 방식을 기반으로 하는 변조 방식, 즉 8FSK 방식 및 8QAM 방식을 기반으로 하는 FQAM 방식을 사용하여 송신된 것으로 결정될 경우, 제2심볼 LLR 벡터 계산기 내지 제L-1심볼 LLR 벡터 계산기 중 해당 심볼 LLR 벡터 계산기로 상기 수신 신호(800)를 출력한다.
상기 심볼 LLR 벡터 계산기(812)는 FQAM 방식의 변조 차수, 즉 변조 차수 MF, 변조 차수 MQ에 따라 상기 수신 신호(800)로부터 복구하고자 하는 심볼들에 대한 LLR 값들을 계산한다. 여기서, 상기 변조 차수 MF, 변조 차수 MQ는 신호 송신 장치로부터 상기 신호 수신 장치로 미리 통보될 수 있으며, 일 예로 상기 통신 시스템이 LTE 이동 통신 시스템일 경우 물리 다운링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel: PDCCH, 이하 'PDCCH'라 칭하기로 한다)을 통해 상기 변조 차수 MF, MQ가 미리 통보될 수 있다.
상기 제 2선택기(818)는 상기 심볼 LLR 벡터 계산기(812)에서 출력한 심볼들에 대한 LLR 값들을 상기 심볼들에 대해 신호 송신 장치에서 적용한 변조 차수 M, 부호율 및 반복 횟수를 고려하여 상기 FQAM 심볼 디인터리버(820)로 출력한다. 즉, 상기 제 2선택기(818)는 상기 심볼 LLR 벡터 계산기(812)에서 출력한 심볼들에 대한 LLR 값들을 상기 심볼들에 대해 신호 송신 장치에서 적용한 변조 차수 M, 부호율 및 반복 횟수를 고려하여 상기 제1 심볼 디인터리버(822) 내지 제L심볼 디인터리버(824) 중 하나로 출력한다. 상기 제1 심볼 디인터리버(822) 내지 제L심볼 디인터리버(824) 각각은 상기 심볼들에 대한 LLR 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 FQAM 심볼 인터리버(620)에서 사용된 인터리빙 패턴에 대응되는 디인터리빙 패턴에 상응하게 디인터리빙하여 디인터리빙된 값을 생성하고, 상기 디인터리빙된 값들을 상기 레이트 디매칭 유닛(826)으로 출력한다. 즉, 상기 제1 심볼 디인터리버(822) 내지 제L 심볼 디인터리버(824) 각각은 미리 정해진 길이에 따라 심볼 단위로 상기 심볼들에 대한 LLR 값들을 디인터리빙하여 디인터리빙된 값들을 생성하고, 상기 디인터리빙된 값들을 상기 레이트 디매칭 유닛(826)으로 출력한다. 일 예로, 상기 제1 심볼 디인터리버(822)에서 사용되는 길이는 X1이고, 상기 제L 심볼 디인터리버(824) 에서 사용되는 길이는 XL이다.
상기 레이트 디매칭 유닛(826)은 상기 FQAM 심볼 디인터리버(820)에서 출력한 디인터리빙된 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 레이트 매칭 유닛(612)에서 사용한 래이트 매칭 방식에 대응되는 레이트 디매칭 방식을 사용하여 심볼 단위로 결합함으로써 레이트 디매칭 동작을 수행한 후 상기 제3선택기(838)로 출력한다. 여기서, 상기 레이트 디매칭 유닛(826)은 상기 신호 송신 장치에서 사용된 반복 횟수 및 부호율에 따라 레이트 디매칭 동작을 수행한다. 상기 제3선택기(828)는 상기 신호 송신 장치에서 사용된 변조 차수 M에 따라 레이트 디매칭된 값들을 상기 M진 복호기(830)로 출력한다.
상기 M진 복호기(830)는 상기 제3선택기(828)에서 출력한, 레이트 디매칭된 값들을 M진 복호함으로써 m=log2(M)개의 해당 정보 비트들을 복원하고, 복원된 정보 비트들을 출력한다. 즉, 상기 16진 복호기(832)는 상기 레이트 디매칭된 값들을 16진 복호함으로써 4비트의 정보 비트들을 복원한 후 출력하고, 상기 32진 복호기(834)는 상기 레이트 디매칭된 값들을 32진 복호함으로써 5비트의 정보 비트들을 복원한 후 출력하고, 상기 64진 복호기(836)는 상기 레이트 디매칭된 값들을 64진 복호함으로써 6비트의 정보 비트들을 복원한 후 출력한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 신호 송신 장치는 902단계에서 정보 비트들을 M진 부호화 방식을 사용하여 부호화하여 부호화된 비트열을 생성한 후 920단계, 즉 변조 차수 MF, MQ 결정 단계로 진행한다. 여기서, 상기 920단계는 904단계 내지 908단계를 포함하며, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 신호 송신 장치는 904단계에서 신호 수신 장치의 피드백 정보로서 CQI 및 간섭 성분을 나타내는 파라미터들 α, β, δ를 획득하고 906단계로 진행한다. 상기 906단계에서 상기 신호 송신 장치는 MCS 레벨들 각각의 링크 성능에 대한 값을 나타낸 링크 테이블과 상기 CQI를 비교하여 후보 변조 차수 MF, MQ를 결정하고 908단계로 진행한다. 상기 908단계에서 상기 신호 송신 장치는 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔티티로부터 변조 차수 MF 또는 변조 차수 MQ를 증가시키라는 것을 요청하는 메시지가 수신되었는지 여부, 또는 상기 변조 차수 MF 또는 변조 차수 MQ를 증가시키라는 것을 요청하는 메시지가 수신되었을 경우 상기 요청을 반영할지 여부를 나타내는 정보 등과 같은 운용 기준을 고려하여 최종 변조 차수 MF, MQ를 결정하고 910단계로 진행한다.
상기 910단계에서 신호 송신 장치는 상기 결정된 변조 차수 MF, MQ에 따라 부호화된 정보 비트들을 FQAM 심볼들에 매핑하고 912단계로 진행한다. 상기 912단계에서 상기 신호 송신 장치는 상기 변조 차수 MF, MQ와 송신할 신호에 대해 할당된 자원에 대한 자원 할당 정보를 신호 수신 장치에게 송신하고 914단계로 진행한다. 상기 914단계에서 상기 신호 송신 장치는 상기 FQAM 심볼들을 미리 설정되어 있는 자원, 즉 상기 자원 할당 정보가 지시하는 자원을 통해 송신한다.
한편, 도 9에서는 일 예로 신호 송신 장치가 정보 비트들을 FQAM 심볼들에 매핑하여 송신하는 동작을 설명하였으나, 상기 신호 송신 장치는 상기 동작과는 별개로 상기 파라미터들 α, δ 값을 고려하여 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔티티에게 상기 변조 차수 MF 또는 변조 차수 MQ를 증가시킬 것을 요청할 수 있다. 상기 신호 송신 장치의 요청 동작은 상기에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
한편, 도 9가 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 동작 과정을 도시하고 있더라도, 다양한 변형들이 도 9에 대해 이루어질 수 있음은 물론이다. 일 예로, 도 9에는 연속적인 단계들이 도시되어 있지만, 도 9에서 설명한 단계들은 오버랩될 수 있고, 병렬로 발생할 수 있고, 다른 순서로 발생할 수 있거나, 혹은 다수 번 발생할 수 있음은 물론이다.
도 10은 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 상기 신호 수신 장치는 1000단계에서 신호 송신 장치로부터 변조 차수 MF, MQ와 상기 수신할 신호에 대해 할당된 자원에 대한 자원 할당 정보를 수신하고 1002단계로 진행한다. 상기 1002단계에서 상기 신호 수신 장치는 신호 송신 장치로부터 송신되는 신호를 할당된 자원, 즉 상기 자원 할당 정보가 지시하는 자원을 통해 수신하고 1004단계로 진행한다.
상기 1004단계에서 신호 수신 장치는 상기 변조 차수 MF, MQ에 따라 수신 신호로부터 복구하고자 하는 심볼들에 대한 심볼 LLR 값들을 계산하고 1006단계로 진행한다. 상기 1006단계에서 상기 신호 수신 장치는 상기 심볼 LLR 값들을 M진 복호 방식을 사용하여 복호함으로써 정보 비트들을 복원한다.
한편, 도 10에서는 일 예로 상기 신호 수신 장치가 신호를 수신하여 정보 비트들로 복원하는 동작을 설명하였으나, 상기 신호 수신 장치는 상기 동작과는 별개로 신호 송신 장치로부터 CQI와 파라미터들 α, β, δ에 대한 피드백 요청을 수신할 경우, 상기 CQI와 파라미터들 α, β, δ를 상기 신호 송신 장치에게 피드백할 수 있음은 물론이다.
한편, 도 10이 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 FQAM 방식과 M진 CM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 동작 과정을 도시하고 있더라도, 다양한 변형들이 도 10에 대해 이루어질 수 있음은 물론이다. 일 예로, 도 10에는 연속적인 단계들이 도시되어 있지만, 도 10에서 설명한 단계들은 오버랩될 수 있고, 병렬로 발생할 수 있고, 다른 순서로 발생할 수 있거나, 혹은 다수 번 발생할 수 있음은 물론이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 QAM 방식과 FQAM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 상기 신호 송신 장치는 선택기(1102)와, 스위치(1104)와, 비-이진 채널 부호기(1106)와, 레이트 매칭 유닛(1108)과, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)와, 심볼 인터리버(1112)와, 이진 채널 부호기(1114)와, 레이트 매칭 유닛(1116)과, 비트 인터리버(1118)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1120)와, 스위치(1122)와, 논리 자원 매핑기(1124)와, 물리 자원 매핑기(1126)를 포함한다.
도 11에서는 상기 신호 송신 장치가 상기 선택기(1102)와, 스위치(1104)와, 비-이진 채널 부호기(1106)와, 레이트 매칭 유닛(1108)과, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)와, 심볼 인터리버(1112)와, 이진 채널 부호기(1114)와, 레이트 매칭 유닛(1116)과, 비트 인터리버(1118)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1120)와, 스위치(1122)와, 논리 자원 매핑기(1124)와, 물리 자원 매핑기(1126)와 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 송신 장치는 선택기(1102)와, 스위치(1104)와, 비-이진 채널 부호기(1106)와, 레이트 매칭 유닛(1108)과, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)와, 심볼 인터리버(1112)와, 이진 채널 부호기(1114)와, 레이트 매칭 유닛(1116)과, 비트 인터리버(1118)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1120)와, 스위치(1122)와, 논리 자원 매핑기(1124)와, 물리 자원 매핑기(1126) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 선택기(1102)와, 스위치(1104)와, 비-이진 채널 부호기(1106)와, 레이트 매칭 유닛(1108)과, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)와, 심볼 인터리버(1112)와, 이진 채널 부호기(1114)와, 레이트 매칭 유닛(1116)과, 비트 인터리버(1118)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1120)와, 스위치(1122)와, 논리 자원 매핑기(1124)와, 물리 자원 매핑기(1126)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 FQAM 방식을 위해서는 비-이진 채널 부호화 방식이 사용되고, 상기 QAM 방식을 위해서는 이진 채널 부호화 방식이 사용된다.
도 11을 참조하면, 상기 선택기(1102)는 신호 수신 장치로부터 피드백된 SINR과 신호 수신 장치의 하이브리드 자동 반복 요구(HARQ: Hybrid Automatic Repeat and reQuest, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식 지원 여부 및 신호 수신 장치의 성능 등과 같은, 미리 정해지는 적어도 하나의 기준에 따라서 변조 방식을 선택한다. 상기 선택된 변조 방식에 따라, 상기 선택기(1102)로 입력된 정보 비트들은 상기 스위치(1104)를 통해 FQAM 경로와 QAM 경로 중 하나로 출력된다. 여기서, 상기 FQAM 경로는 상기 비-이진 채널 부호기(1106)와, 레이트 매칭 유닛(1108)과, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)와, 심볼 인터리버(1112)를 포함하며, 상기 QAM 경로는 상기 이진 채널 부호기(1114)와, 레이트 매칭 유닛(1116)과, 비트 인터리버(1118)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1120)를 포함한다.
여기서, 상기 선택기(1102)는 미리 설정되어 있는 채널 상태 정보 및 부가적인 파라미터들에 근거하여, 변조 방식 뿐 아니라 QAM 방식 및/또는 FSK 방식을 위한 변조 차수(들), 부호율, 반복 횟수 등을 결정하는 제어기로서 동작할 수 있다.
상기 선택기(1102)가 정보 비트들을 FQAM 방식을 사용하여 송신하기로 결정한 경우, 상기 정보 비트들은 상기 FQAM 경로에 포함되어 있는 M진 채널 부호기, 즉 상기 비-이진 채널 부호기(1106)로 입력된다. 여기서, M은 2보다 큰 양의 정수이다. 상기 비-이진 채널 부호기(1106)는, 1개의 입력 비트에 대해 패리티 비트를 생성하는 이진 채널 부호기에 비하여, 복수의 입력 비트들에 대하여 패리티 비트를 생성하도록 구성된다. 일 예로서, 상기 비-이진 채널 부호기(1106)는 2개의 반복 시스테메틱 컨벌루셔널 코드(RSCC: Recursive Systematic Convolutional Code, 이하 'RSCC'라 칭하기로 한다)들을 병렬 연결함으로써 구성되며, 복수의 입력 비트들을 사용하여 패리티 비트를 동시에 생성한다. 상기 비-이진 채널 부호기(1106)는 미리 설정되어 있는 부호율에 따라, 일 예로서 16진 터보 부호기와, 32진 터보 부호기와, 64진 터보 부호기 중 하나로 구성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 16진 터보 부호기와, 32진 터보 부호기와, 64진 터보 부호기 중 적어도 하나가 생략되거나, 다른 터보 부호기가 상기 16진 터보 부호기와, 32진 터보 부호기와, 64진 터보 부호기 중 하나와 대체되거나 혹은 상기 16진 터보 부호기와, 32진 터보 부호기와, 64진 터보 부호기와 추가적으로 사용될 수 있다. 상기 부호율은, 채널 상태를 나타내는 측정치들, 일 예로서 SNR 혹은 SINR 등에 따라 목표 프레임 에러율(FER: Frame Error Rate)을 만족시킬 수 있도록 정해지는 MCS 레벨에 따라 결정될 수 있다.
상기 비-이진 채널 부호기(1106)로부터 출력되는 부호화된 비트 열은 상기 레이트 매칭 유닛(1108)으로 입력되고, 상기 레이트 매칭 유닛(1108)은 미리 설정되어 있는 레이트 매칭 방식을 사용하여 원하는 전송율을 갖는 비트 열로 생성하고, 상기 생성한 비트 열을 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)로 출력한다. 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)는 상기 레이트 매칭 유닛(1108)에서 출력된 레이트 매칭된 비트 열을 미리 설정되어 있는 비-이진 FQAM 심볼 매핑 방식을 사용하여 M진 FQAM 심볼들로 매핑한 후, 상기 M진 FQAM 심볼들을 상기 심볼 인터리버(1112)로 출력한다. 여기서, 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)는 미리 설정되어 있는 변조 차수, 즉 QAM 방식의 변조 차수 MQ와 FSK 방식의 변조 차수 MF에 기반한 FQAM 방식의 변조 차수 M에 따라, 상기 레이트 매칭된 비트 열에 포함되어 있는 비트들 중 소정 개수(일 예로서 M=MQ*MF)의 비트 그룹들을 M진 FQAM 심볼에 매핑시켜 M진 FQAM 심볼 열을 생성하고, 상기 생성된 M진 FQAM 심볼열을 상기 심볼 인터리버(1112)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 차수는, 채널 상태를 나타내는 측정치들, 일 예로서 SNR 혹은 SINR 등에 따라 목표 프레임 에러율(FER)을 만족시킬 수 있도록 정해지는 MCS 레벨에 따라 결정될 수 있다.
상기 심볼 인터리버(1112)는 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1110)로부터 출력되는 비-이진 FQAM 심볼 열을 소정 인터리빙 패턴에 따라 인터리빙하여 인터리빙된 심볼 열로 생성하며, 상기 생성된 인터리빙된 심볼 열을 상기 스위치(1122)로 출력한다. 상기 스위치(1122)는 상기 심볼 인터리버(1112)에서 출력한 인터리빙된 심볼열을 상기 논리 자원 매핑기(1124)로 출력한다. 여기서, 상기 심볼 인터리버(1112)는 상기 변조 차수, 미리 설정되어 있는 부호율, 반복 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 동작할 수 있도록 구성된다.
상기 논리 자원 매핑기(1124)는 입력된 심볼 열을 미리 설정되어 있는 논리 자원에 매핑시켜 논리 자원 매핑 심볼열을 생성하고, 상기 논리 자원 매핑 심볼열을 상기 물리 자원 매핑기(1126)로 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(1126)는 상기 논리 자원 매핑 심볼 열을 미리 설정되어 있는 물리 자원에 매핑시켜 물리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 물리 자원 매핑 심볼 열을 출력한다. 여기서, 상기 논리 자원 매핑기(1124)는 FQAM 방식, 특히 FSK 방식을 고려하여, 상기 입력된 심볼 열들을 대응하는 주파수 톤 혹은 부반송파에 할당한다. 또한, 상기 물리 자원 매핑기(1126)로부터 출력되는 물리 자원 매핑 심볼 열은 대응하는 물리 자원을 통해 무선 상으로 송신된다.
한편, 상기 선택기(1102)가 상기 정보 비트들을 상기 QAM 방식을 사용하여 송신하기로 결정한 경우, 상기 정보 비트들은 QAM 경로에 포함되는 상기 이진 채널 부호기(1114)로 입력된다. 상기 이진 채널 부호기(1114)는 미리 설정되어 있는 이진 채널 부호화 방식에 따라 상기 정보 비트들을 이진 채널 부호화하여 부호화 비트 열로 생성하고, 상기 생성된 부호화 비트 열을 상기 레이트 매칭 유닛(1116)으로 출력한다. 상기 레이트 매칭 유닛(1116)은 상기 이진 채널 부호기(1114)로부터 출력되는 부호화 비트 열에 대해 미리 설정되어 있는 레이트 매칭 동작을 수행함으로써 미리 설정되어 있는 전송율을 갖는 비트 열로 생성하고, 상기 생성된 비트 열을 상기 비트 인터리버(118)로 출력한다. 상기 비트 인터리버(1118)는 상기 레이트 매칭 유닛(1116)에서 출력한 비트 열을 미리 설정되어 있는 인터리빙 패턴에 따라 인터리빙 하여 인터리빙된 비트 열을 생성하고, 상기 생성된 인터리빙된 비트 열을 상기 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1120)로 출력한다. 여기서, 상기 비트 인터리버(1118)는 미리 설정되어 있는 부호율 및 반복 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 동작하도록 구성될 수 있다.
상기 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1120)는 미리 설정되어 있는 변조 차수 M에 따라 상기 인터리빙된 비트 열이 포함하는 비트들 중 소정 개수(M개)의 비트들을 QAM 심볼에 매핑시켜 QAM 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 QAM 심볼 열을 상기 스위치(1122)를 통해 상기 논리 자원 매핑기(1124)로 출력한다. 여기서 상기 변조 차수 M은, 채널 상태를 나타내는 측정치들, 일 예로서 SNR 혹은 SINR 등에 따라 목표 프레임 에러율(FER)을 만족시킬 수 있도록 정해지는 MCS 레벨에 따라 결정될 수 있다. 상기 논리 자원 매핑기(1124)는 입력된 심볼 열을 미리 설정되어 있는 논리 자원에 매핑시켜 논리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 논리 자원 매핑 심볼 열을 상기 물리 자원 매핑기(1126)으로 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(1126)는 상기 논리 자원 매핑 심볼 열을 미리 설정되어 있는 물리 자원에 매핑시켜 물리 자원 매핑 심볼열을 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(1126)로부터 출력되는 심볼 열은 이후의 프로세싱을 통해 신호 수신 장치로 송신된다. 상기 프로세싱에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 QAM 방식과 FQAM 방식을 지원하는 신호 수신 장치의 내부 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 상기 신호 수신 장치는 물리 자원 디매핑기(1202)와, 논리 자원 디매핑기(1204)와, 선택기(1206)와, 스위치(1208)와, 심볼 LLR 계산기(1210)와, 심볼 디인터리버(1212)와, 레이트 디매칭 유닛(1214)과, 비-이진 채널 복호기(1216)와, 비트 LLR 계산기(1218)와, 비트 디인터리버(1220)와, 레이트 디매칭 유닛(1222)과, 이진 채널 복호기(1224)를 포함한다.
도 12에서는 상기 신호 수신 장치가 상기 물리 자원 디매핑기(1202)와, 논리 자원 디매핑기(1204)와, 선택기(1206)와, 스위치(1208)와, 심볼 LLR 계산기(1210)와, 심볼 디인터리버(1212)와, 레이트 디매칭 유닛(1214)과, 비-이진 채널 복호기(1216)와, 비트 LLR 계산기(1218)와, 비트 디인터리버(1220)와, 레이트 디매칭 유닛(1222)과, 이진 채널 복호기(1224)와 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 수신 장치는 상기 물리 자원 디매핑기(1202)와, 논리 자원 디매핑기(1204)와, 선택기(1206)와, 스위치(1208)와, 심볼 LLR 계산기(1210)와, 심볼 디인터리버(1212)와, 레이트 디매칭 유닛(1214)과, 비-이진 채널 복호기(1216)와, 비트 LLR 계산기(1218)와, 비트 디인터리버(1220)와, 레이트 디매칭 유닛(1222)과, 이진 채널 복호기(1224) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 물리 자원 디매핑기(1202)와, 논리 자원 디매핑기(1204)와, 선택기(1206)와, 스위치(1208)와, 심볼 LLR 계산기(1210)와, 심볼 디인터리버(1212)와, 레이트 디매칭 유닛(1214)과, 비-이진 채널 복호기(1216)와, 비트 LLR 계산기(1218)와, 비트 디인터리버(1220)와, 레이트 디매칭 유닛(1222)과, 이진 채널 복호기(1224)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
도 12에서는 FQAM 방식을 사용하여 변조된 신호의 수신을 위해서는 비-이진 채널 복호화 방식이 사용되고, QAM 방식을 사용하여 변조된 신호의 수신을 위해서는 이진 채널 복호화 방식이 사용된다.
도 12를 참조하면, 상기 물리 자원 디매핑기(1202)는 수신된 신호로부터 미리 설정되어 있는 물리 자원에 매핑된 물리 자원 매핑 신호를 검출하며, 상기 물리 자원 매핑 신호를 상기 논리 자원 디매핑기(1204)로 출력한다. 상기 논리 자원 디매핑기(1204)는 상기 물리 자원 매핑 신호로부터 미리 설정되어 있는 논리 자원에 매핑된 논리 자원 매핑 신호를 검출하고, 상기 논리 자원 매핑 신호를 상기 선택기(1206)로 출력한다. 상기 선택기(1206)는 신호 송신 장치로부터의 지시에 따라 상기 신호 송신 장치에 의해 사용된 변조 방식과 동일한 변조 방식을 선택한다. 상기 논리 자원 디매핑기(1204)에 의해 검출된 신호는 상기 스위치(1208)를 통해 FQAM 경로와 QAM 경로 중 하나로 출력된다. 여기서, 상기 FQAM 경로는 상기 심볼 LLR 계산기(1210)와, 심볼 디인터리버(1212)와, 레이트 디매칭 유닛(1214)과, 비-이진 채널 복호기(1216)를 포함하며, 상기 FQAM 경로는 비트 LLR 계산기(1218)와, 비트 디인터리버(1220)와, 레이트 디매칭 유닛(1222)과, 이진 채널 복호기(1224)를 포함한다.
한편, 상기 선택기(1206)는 측정된 채널 상태 정보 및 부가적인 파라미터들에 근거하여, 상기 신호 송신 장치에서 사용된 선택 알고리즘과 동일한 선택 알고리즘을 사용하여 변조 방식 뿐 아니라 QAM 방식 및/또는 FSK 방식을 위한 변조 차수(들), 부호율, 반복 횟수 등을 추가적으로 결정하는 제어기로서 동작할 수 있다.
수신 신호가 FQAM 방식을 사용하여 송신되었을 경우, 상기 수신 신호는 상기 FQAM 경로에 포함되는, 상기 심볼 LLR 계산기(1210)로 입력된다. 상기 심볼 LLR 계산기(1210)는 상기 FQAM 방식의 변조 차수에 따라 상기 수신 신호로부터 복구하고자 하는 심볼들에 대한 LLR 값들을 계산한다. 상기 심볼 디인터리버(1212)는 상기 심볼 LLR 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 심볼 인터리버(1112)에서 사용된 인터리빙 패턴에 대응되는 디인터리빙 패턴에 따라 디인터리빙하여 디인터리빙된 값들로 생성하고, 상기 생성된 디인터리빙된 값들을 상기 레이트 디매칭 유닛(1214)으로 출력한다. 상기 레이트 디매칭 유닛(1214)은 상기 디인터리빙된 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 레이트 매칭 유닛(1108)에서 수행한 레이트 매칭 동작의 역동작에 상응하게 심볼 단위로 결합함으로써 래이트 디매칭된 값들을 생성하고, 상기 생성한 래이트 디매칭된 값들을 상기 비-이진 채널 복호기(1216)로 출력한다. 여기서, 상기 심볼 디인터리버(1212)는 상기 신호 송신 장치에 의해 사용된 변조 차수, 부호율, 반복 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 동작할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 레이트 디매칭 유닛(1214) 또한 상기 신호 송신 장치에서 사용된 반복 횟수 및 부호율에 따라 동작한다.
상기 비-이진 채널 복호기(1216)는 상기 레이트 디매칭된 값들에 대해 상기 신호 송신 장치가 포함하는 비-이진 채널 부호기(1106)에서 사용된 변조 차수 및 부호율에 따라 채널 복호 동작을 수행하여 정보 비트들을 복구한다. 상기 비-이진 채널 복호기(1216)는 상기 비-이진 채널 부호기(1106)의 종류에 따라, 16진 터보 복호기, 32진 터보 복호기, 혹은 64진 터보 복호기 중 하나로 구성될 수 있다.
한편, 상기 수신 신호가 QAM 방식을 사용하여 송신된 경우, 상기 수신 신호는 상기 QAM 경로가 포함하는 상기 비트 LLR 계산기(1218)로 입력된다. 상기 비트 LLR 계산기(1218)는 상기 QAM 방식의 변조 차수에 따라 상기 수신 신호로부터 복구하고자 하는 비트들에 대한 LLR 값들을 계산하고, 상기 계산한 비트들에 대한 LLR 값들을 상기 비트 디인터리버(1220)으로 출력한다. 상기 비트 디인터리버(1220)는 상기 비트 LLR 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 비트 인터리버(1118)에서 사용된 인터리빙 패턴에 대응되는 디인터리빙 패턴에 따라 디인터리빙하여 디인터리빙된 값들로 생성하고, 상기 디인터리빙된 값들을 상기 레이트 디매칭 유닛(1222)으로 출력한다. 상기 레이트 디매칭 유닛(1222)은 상기 디인터리빙된 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 레이트 매칭 유닛(1116)에 의해 수행된 레이트 매칭 동작의 역동작에 따라 심볼 단위로 결합함으로써 레이트 디매칭된 값들을 생성하고, 상기 생성한 레이트 디매칭된 값들을 상기 비트 디인터리버(1220)로 출력한다. 상기 비트 디인터리버(1220)는 상기 신호 송신 장치에 의해 사용된 부호율, 반복 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 동작할 수 있도록 구성된다. 여기서, 상기 레이트 디매칭 유닛(1222)은 상기 신호 송신 장치에서 사용된 반복 횟수 및 부호율에 따라 동작할 수 있다.
상기 이진 채널 복호기(1224)는 상기 레이트 디매칭된 값들에 대해 상기 신호 송신 장치가 포함하는 이진 채널 부호기(1114)에서 사용된 부호율에 따라 채널 복호 동작을 수행함으로써 정보 비트들을 복구한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 QAM 방식과 FQAM 방식을 지원하는 신호 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 13을 참조하면, 상기 신호 송신 장치는 외부 부호기(outer encoder)(1302)와, 레이트 매칭 유닛(1304)과, 비트 인터리버(1306)와, 선택기(1308)와, 스위치(1310)와, 내부 부호기(1312)와, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1316)와, 스위치(1318)와, 논리 자원 매핑기(1320)와, 물리 자원 매핑기(1322)를 포함한다.
도 13에서는 상기 신호 송신 장치가 상기 외부 부호기(1302)와, 레이트 매칭 유닛(1304)과, 비트 인터리버(1306)와, 선택기(1308)와, 스위치(1310)와, 내부 부호기(1312)와, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1316)와, 스위치(1318)와, 논리 자원 매핑기(1320)와, 물리 자원 매핑기(1322)와 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 송신 장치는 상기 외부 부호기(1302)와, 레이트 매칭 유닛(1304)과, 비트 인터리버(1306)와, 선택기(1308)와, 스위치(1310)와, 내부 부호기(1312)와, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1316)와, 스위치(1318)와, 논리 자원 매핑기(1320)와, 물리 자원 매핑기(1322) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 외부 부호기(1302)와, 레이트 매칭 유닛(1304)과, 비트 인터리버(1306)와, 선택기(1308)와, 스위치(1310)와, 내부 부호기(1312)와, 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)와, 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1316)와, 스위치(1318)와, 논리 자원 매핑기(1320)와, 물리 자원 매핑기(1322)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
도 13에 도시되어 있는 도시되어 있는 신호 송신 장치 구조에서는 사용되는 변조 방식에 관계없이 특정 채널 부호화 방식, 일 예로 비-이진 채널 부호화 방식이 기본적으로 사용되고, FQAM 방식을 위해 추가적인 채널 부호화 방식이 사용된다.
도 13을 참조하면, 상기 외부 부호기(1302)는 입력되는 정보 비트들을 미리 설정되어 있는 외부 부호화 방식으로 부호화하여 제1 부호화 비트 열을 생성한 후, 상기 생성된 제1 부호화 비트 열을 상기 레이트 매칭 유닛(1304)으로 출력한다. 여기서, 상기 외부 부호기(1302)에서 사용되는 외부 부호화 방식은, 일 예로 터보 부호(turbo code) 방식과, 저밀도 패리티 검사(LDPC: Low Density Parity Check, 이하 'LDPC'라 칭하기로 한다) 부호 방식과, 콘볼루셔널 부호(Convolutional Code) 방식과, 반복-축적(RA: Repeat-Accumulate, 이하 'RA'라 칭하기로 한다) 부호 방식 등 중 하나가 될 수 있다. 상기 레이트 매칭 유닛(1304)은 상기 제1 부호화 비트 열에 대해서 미리 설정되어 있는 레이트 매칭 방식에 상응하는 레이트 매칭 동작을 수행하여 미리 설정되어 있는 전송율을 가지는, 레이트 매칭된 비트 열로 생성하고, 상기 생성된, 레이트 매칭된 비트 열을 상기 비트 인터리버(1306)로 출력한다. 상기 비트 인터리버(1306)는 상기 레이트 매칭된 비트 열에 대해서 미리 설정되어 있는 인터리빙 패턴에 따라 인터리빙 동작을 수행하여 인터리빙된 비트 스트림으로 생성하고, 상기 생성된 인터리빙된 비트 스트림을 상기 선택기(1308)로 출력한다.
상기 선택기(1308)는 신호 수신 장치로부터 피드백된 수신 SINR과 상기 신호 수신 장치의 하이브리드 자동 반복 요구(Hybrid Automatic Repeat reQuest: HARQ, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식 지원 여부를 나타내는 정보 및 상기 신호 수신 장치의 성능 등과 같은, 미리 정해지는 적어도 하나의 기준에 따라서 변조 방식을 선택한다. 상기 선택기(1308)는 선택된 변조 방식에 따라, 상기 선택기(1308)로 입력된 레이트 매칭된 비트 열을 상기 스위치(1310)를 통해 FQAM 경로와 QAM 경로 중 하나로 출력한다. 여기서, 상기 FQAM 경로는 상기 내부 부호기(1312)와, 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)를 포함하고, 상기 QAM 경로는 상기 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1316)를 포함한다.
한편, 상기 선택기(1308)는 미리 설정되어 있는 채널 상태 정보 및 부가적인 파라미터들에 근거하여, 상기 변조 방식 뿐 아니라 QAM 방식 및/또는 FSK 방식을 위한 변조 차수(들), 부호율 등을 추가적으로 결정하는 제어기로서 동작할 수 있다.
한편, 상기 FQAM 방식이 선택된 경우, 상기 레이트 매칭된 비트 열은 상기 FQAM 경로가 포함하는 내부 부호기(1312)로 입력된다. 상기 내부 부호기(1312)는 상기 레이트 매칭된 비트 열을 미리 설정되어 있는 내부 부호화 방식을 사용하여 부호화함으로써 제2 부호화 비트열을 생성하고, 상기 생성한 제2부호화 비트열을 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)로 출력한다. 여기서, 상기 내부 부호기(1312)를 위한 내부 부호화 방식은, 일 예로 트렐리스 부호(Trellis Code) 방식이 될 수 있다. 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)는 상기 내부 부호기(1312)에 의해 생성된 제2 부호화 비트 열을 미리 설정되어 있는 비-이진 FQAM 심볼 매핑 방식에 상응하게 심볼 매핑하여 M진 FQAM 심볼들로 생성한 후 상기 생성한 M진 FQAM 심볼들을 상기 스위치(1318)를 통해 상기 논리 자원 매핑기(1320)로 출력한다. 상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)는 미리 설정되어 있는 변조 차수, 즉 QAM 방식의 변조 차수 MQ와 FSK 방식의 변조 차수 MF에 기반한 FQAM 방식의 변조 차수 M에 따라, 상기 제2 부호화 비트 열에 포함되어 있는 비트 그룹 들 중 소정 개수(일 예로서 M=MQ*MF)의 비트 그룹들을 비-이진 FQAM 심볼에 매핑시켜 비-이진 FQAM 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 비-이진 FQAM 심볼 열을 상기 스위치(1318)를 통해 상기 논리 자원 매핑기(1320)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 차수는, 채널 상태를 나타내는 측정치들, 일 예로서 SNR 혹은 SINR 등에 따라 목표 프레임 에러율(FER)을 만족시킬 수 있도록 정해지는 MCS 레벨에 따라 결정될 수 있다.
상기 비-이진 FQAM 심볼 매핑기(1314)에 의해 생성된 비-이진 FQAM 심볼 열은 상기 논리 자원 매핑기(1320)로 입력된다. 상기 논리 자원 매핑기(1320)는 입력된 비-이진 FQAM 심볼 열을 미리 설정되어 있는 논리 자원에 매핑시켜 논리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 논리 자원 매핑 심볼 열을 상기 물리 자원 매핑기(1322)로 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(1322)는 상기 논리 자원 매핑 심볼 열을 미리 설정되어 있는 물리 자원에 매핑시켜 물리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 물리 자원 매핑 심볼 열을 출력한다. 상기 논리 자원 매핑기(1320)는 FQAM 방식, 특히 FSK 방식을 고려하여, 상기 입력된 비-이진 FQAM 심볼 열들을 대응하는 주파수 톤 혹은 부반송파에 할당한다. 상기 물리 자원 매핑기(1322)로부터 출력되는 물리 자원 매핑 심볼 열은 추가적인 프로세싱을 통해 신호 수신 장치로 송신된다. 상기 추가적인 프로세싱에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 QAM 방식이 선택된 경우, 상기 레이트 매칭된 비트 열은 상기 QAM 경로에 포함되는 상기 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1316)로 입력된다. 상기 비-이진 QAM 심볼 매핑기(1316)는 주어진 변조 차수 M에 따라 상기 레이트 매칭된 비트 열이 포함하는 비트 그룹들 중 미리 설정된 개수(M개)의 비트 그룹들을 비-이진 QAM 심볼에 매핑시켜 비-이진 QAM 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한 비-이진 QAM 심볼 열을 상기 스위치(1318)를 통해 상기 논리 자원 매핑기(1320)로 출력한다.
상기 논리 자원 매핑기(1320)는 입력된 비-이진 QAM 심볼 열을 미리 설정되어 있는 논리 자원에 매핑시켜 논리 자원 매핑 심볼 열을 생성하고, 상기 생성한, 논리 자원 매핑 심볼 열을 상기 물리 자원 매핑기(1322)로 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(1322)는 상기 논리 자원 매핑 심볼 열을 미리 설정되어 있는 물리 자원에 매핑시켜 물리 자원 매핑 심볼열을 생성하고, 상기 생성한 물리 자원 매핑 심볼열을 출력한다. 상기 물리 자원 매핑기(1322)로부터 출력되는 물리 자원 매핑 심볼 열은 추가적인 프로세싱을 통해 신호 수신 장치로 송신된다. 상기 추가적인 프로세싱에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 QAM 방식과 FQAM 방식을 지원하는 신호 수신 장치 구조의 다른 예를 를 도시한 블록도이다.
도 14를 참조하면, 상기 신호 수신 장치는 물리 자원 디매핑기(1402)와, 논리 자원 디매핑기(1404)와, 선택기(1406)와, 스위치(1408)와, 심볼 LLR 계산기(1410)와, 내부 복호기(1412)와, 비트 LLR 계산기(1414)와, 스위치(1416)와, 비트 디인터리버(1418)와, 레이트 디매칭 유닛(1420)과, 외부 복호기(1422)를 포함한다.
도 14에서는 상기 신호 수신 장치가 상기 물리 자원 디매핑기(1402)와, 논리 자원 디매핑기(1404)와, 선택기(1406)와, 스위치(1408)와, 심볼 LLR 계산기(1410)와, 내부 복호기(1412)와, 비트 LLR 계산기(1414)와, 스위치(1416)와, 비트 디인터리버(1418)와, 레이트 디매칭 유닛(1420)과, 외부 복호기(1422)와 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있지만, 상기 신호 수신 장치는 상기 물리 자원 디매핑기(1402)와, 논리 자원 디매핑기(1404)와, 선택기(1406)와, 스위치(1408)와, 심볼 LLR 계산기(1410)와, 내부 복호기(1412)와, 비트 LLR 계산기(1414)와, 스위치(1416)와, 비트 디인터리버(1418)와, 레이트 디매칭 유닛(1420)과, 외부 복호기(1422) 중 적어도 두 개의 유닛들이 통합된 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 상기 물리 자원 디매핑기(1402)와, 논리 자원 디매핑기(1404)와, 선택기(1406)와, 스위치(1408)와, 심볼 LLR 계산기(1410)와, 내부 복호기(1412)와, 비트 LLR 계산기(1414)와, 스위치(1416)와, 비트 디인터리버(1418)와, 레이트 디매칭 유닛(1420)과, 외부 복호기(1422)의 위치는 변경 가능함은 물론이며, 상황에 따라 특정 유닛들은 생략 가능함은 물론이다.
도 14에 도시되어 있는 신호 수신 장치 구조에서는, FQAM 방식을 사용하여 변조된 신호의 수신을 위해서는 비-이진 채널 복호화 방식이 사용되고, QAM 방식을 사용하여 변조된 신호의 수신을 위해서는 이진 채널 복호화 방식이 사용된다.
도 14를 참조하면, 상기 물리 자원 디매핑기(1402)는 수신된 신호 중 미리 설정되어 있는 물리 자원에 매핑된 물리 자원 매핑 신호를 검출하고, 상기 물리 자원 매핑 신호를 상기 논리 자원 디매핑기(1404)로 출력한다. 상기 논리 자원 디매핑기(1404)는 상기 물리 자원 매핑 신호 중 미리 설정되어 있는 논리 자원에 매핑된 논리 자원 매핑 신호를 검출하고, 상기 논리 자원 매핑 신호를 상기 선택기(1406)로 출력한다. 상기 선택기(1406)는 신호 송신 장치로부터의 지시에 따라 상기 신호 송신 장치에 의해 사용된 변조 방식과 동일한 변조 방식을 선택한다. 상기 논리 자원 디매핑기(1404)에 의해 검출된 논리 자원 매핑 신호는 상기 스위치(1408)를 통해 FQAM 경로와 QAM 경로 중 하나로 입력된다. 여기서, 상기 FQAM 경로는 상기 심볼 LLR 계산기(1410)와 내부 복호기(1412)를 포함하고, 상기 QAM 경로는 상기 비트 LLR 계산기(1414)를 포함한다.
한편, 상기 선택기(1406)는 측정된 채널 상태 정보 및 부가적인 파라미터들에 근거하여, 신호 송신 장치에서 사용된 선택 알고리즘과 동일한 선택 알고리즘을 사용하여 변조 방식 뿐 아니라 QAM 방식 및/또는 FSK 방식을 위한 변조 차수(들), 부호율, 반복 횟수 등을 추가적으로 결정하는 제어기로서 동작할 수 있다.
한편, 수신 신호가 FQAM 방식을 사용하여 송신된 것으로 확인된 경우, 상기 수신 신호는 FQAM 경로가 포함하는 상기 심볼 LLR 계산기(1410)로 입력된다. 상기 심볼 LLR 계산기(1410)는 FQAM 방식의 변조 차수에 따라 상기 수신 신호로부터 복구하고자 하는 심볼들에 대한 LLR 값들을 계산하고, 상기 계산한 심볼들에 대한 LLR 값들을 상기 내부 복호기(1412)로 출력한다. 상기 내부 복호기(1412)는 상기 계산한 심볼들에 대한 LLR 값들에 대해서 상기 신호 송신 장치가 포함하는 내부 부호기(1312)에서 사용된 부호율에 따라 채널 복호 동작을 수행하여 부호화 비트들을 복구하고, 상기 복구한 부호화 비트들을 상기 스위치(1416)를 통해 상기 비트 디인터리버(1418)로 출력한다. 여기서, 상기 내부 복호기(1412)는 부호화된 비트열이나, 연성값(soft values) 혹은 경성 값(hard values)을 출력할 수도 있다.
한편, 상기 수신 신호가 QAM 방식을 사용하여 송신된 것으로 확인된 경우, 상기 수신 신호는 QAM 경로가 포함하는 상기 비트 LLR 계산기(1414)로 입력된다. 상기 비트 LLR 계산기(1414)는 QAM 방식의 변조 차수에 따라 상기 수신 신호로부터 복구하고자 하는 비트들에 대한 LLR 값들을 계산하고, 상기 계산한 비트들에 대한 LLR 값들을 상기 스위치(1416)를 통해 상기 비트 디인터리버(1418)로 출력한다.
상기 비트 디인터리버(1418)는 상기 내부 복호기(1412)에 의해 복호된 출력 값들 혹은 상기 비트 LLR 계산기(1414)에 의해 계산된 비트 LLR 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 비트 인터리버(1306)에서 사용된 인터리빙 패턴에 대응되는 디인터리빙 패턴에 따라 디인터리빙함으로써 디인터리빙된 값들을 생성하며, 상기 생성된 디인터리빙된 값들을 상기 레이트 디매칭 유닛(1420)으로 출력한다. 상기 레이트 디매칭 유닛(1420)은 상기 디인터리빙된 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 레이트 매칭 유닛(1304)에서 수행한 레이트 매칭 동작의 역동작에 상응하게 비트 단위로 결합함으로써 레이트 디매칭된 값들을 생성하고, 상기 생성한 레이트 디매칭된 값들을 상기 외부 복호기(1422)로 출력한다. 상기 비트 디인터리버(1418)는 상기 신호 송신 장치에 의해 사용된 부호율, 반복 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 동작할 수 있도록 구성된다. 상기 래이트 디매칭 유닛(1420) 또한 상기 신호 송신 장치에서 사용된 반복 횟수 및 부호율에 따라 동작한다.
상기 외부 복호기(1422)는 상기 레이트 디매칭된 값들을 상기 신호 송신 장치가 포함하는 외부 부호기(1302)에서 사용된 부호율에 따라 채널 복호를 수행함으로써 정보 비트들을 복구한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 FQAM 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 FQAM 방식을 사용하여 신호를 송/수신하는 방법 및 장치는 제어기 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (64)

  1. 통신 시스템에서 신호 송신 장치가 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 관련된 파라미터와 주파수 쉬프트 키잉 (FSK: Frequency Shift Keying) 방식과 관련된 파라미터를 검출하는 과정과,
    정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하는, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 변조하는 과정을 포함하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 QAM 방식과 관련된 파라미터는 상기 QAM 방식의 변조 차수 MQ를 포함하고, 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터는 상기 FSK 방식의 변조 차수 MF를 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF를 결정하는 과정은;
    상기 채널 품질을 나타내는 채널 품질 정보와 상기 간섭 성분을 나타내는, 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 검출하는 과정과,
    변조 및 부호화 방식 레벨들 각각의 링크 성능에 대한 값을 나타내는 링크 테이블과 상기 채널 품질 정보를 기반으로 후보 변조 차수 MQ와 후보 변조 차수 MF를 결정하는 과정과,
    미리 설정되어 있는 운용 기준과, 상기 후보 변조 차수 MQ와 상기 후보 변조 차수 MF를 기반으로 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF를 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운용 기준은 상기 신호 송신 장치에 인접하는, 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔터티로부터 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF 중 적어도 하나를 변경시키라는 요청을 나타내는 메시지가 수신되는지 여부와, 상기 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔터티로부터 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF 중 적어도 하나를 변경시키라는 요청을 나타내는 메시지가 수신될 경우 상기 신호 송신 장치가 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF 중 적어도 하나를 변경하라는 요청을 반영할지 여부를 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터는 간섭 성분 파라미터 α와, 간섭 성분 파라미터 β와, 간섭 성분 파라미터 δ 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β 각각은 신호 수신 장치가 수신한 수신 신호에서 상기 신호 수신 장치 자신이 수신하기를 원하는 성분을 제외한 나머지 성분들의 통계를 기반으로 생성되고,
    상기 간섭 성분 파라미터 δ는 상기 신호 수신 장치가 계산한 간섭 통계 모델과 상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β를 기반으로 모델링한 CGG(Complex Generalized Gaussian) 분포 간의 차이를 나타냄을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β 각각은 간섭 채널에서의 간섭 성분이 CGG 분포를 갖는다는 가정하에 모델링됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β는 하기 수학식과 같이 표현됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
    <수학식>
    Figure 112013117561829-pat00008


    상기 수학식에서, k는 심볼 인덱스를 나타내며, l은 주파수 톤 인덱스를 나타내고, l=1, …, MF이고,
    Figure 112013117561829-pat00009
    은 감마(gamma) 함수를 나타내고, 상기
    Figure 112013117561829-pat00010
    는
    Figure 112013117561829-pat00011
    로서, k번째 심볼에서 상기 신호 수신 장치가 수신하기를 원하는 성분을 제외한 성분들을 나타내며,
    Figure 112013117561829-pat00012
    는 상기 k번째 심볼에 대한 l번째 주파수 톤에서, 상기 신호 수신 장치가 수신하기를 원하는 성분에 관련되는 채널 정보를 나타내고,
    Figure 112013117561829-pat00013
    는 상기 k번째 심볼에 대한 송신 QAM 신호를 나타내고,
    Figure 112013117561829-pat00014
    는 델타(delta) 함수를 나타내고, 상기
    Figure 112013117561829-pat00015
    는 m[k]가 l인 경우에는 1의 값을 가지고, m[k]가 l과 다를 경우 0의 값을 가지며, 여기서 m[k]는 k번째 송신 심볼이 송신되는 주파수 톤의 주파수 톤 인덱스를 나타냄.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 채널 품질을 나타내는 채널 품질 정보와 상기 간섭 성분을 나타내는, 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 검출하는 과정은 적어도 하나의 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 신호 수신 장치가 적어도 2개의 신호 수신 장치들을 포함할 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 α 들 중 특정 간섭 성분 파라미터 α 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제1임계값을 초과하고, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 δ 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제1값일 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황은 정규 분포로 결정됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 송신 장치에 인접하는, 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔터티에게 상기 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치가 상기 변조 차수 MF를 감소시킬 것을 요청하는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 채널 품질을 나타내는 채널 품질 정보와 상기 간섭 성분을 나타내는, 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 검출하는 과정은 적어도 하나의 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 신호 수신 장치가 적어도 2개의 신호 수신 장치들을 포함할 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 α 들 중 특정 간섭 성분 파라미터 α 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제2임계값 미만이고, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 δ 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제1값일 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황은 상기 CGG 분포로 결정됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호 송신 장치에 인접하는, 적어도 하나의 주변 송신 장치 또는 상위 엔터티에게 상기 적어도 하나의 주변 송신 장치가 상기 변조 차수 MF를 증가시킬 수 있음을 나타내는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 채널 품질을 나타내는 채널 품질 정보와 상기 간섭 성분을 나타내는, 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 검출하는 과정은 적어도 하나의 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 신호 수신 장치가 적어도 2개의 신호 수신 장치들을 포함할 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 δ 들 중 특정 간섭 성분 파라미터 δ 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제2값일 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황은 상기 CGG 분포가 아니라고 결정됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상위 엔터티에게 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황이 상기 CGG 분포가 아님을 나타내는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  15. 제4항에 있어서,
    상기 링크 테이블은;
    상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터가 사용될 경우, 상기 채널 품질 정보와, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식에 대한 스펙트럼 효율성과, 상기 변조 및 부호화 방식 레벨이 일대일로 매핑된 테이블임을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  16. 제4항에 있어서,
    상기 채널 품질을 나타내는 채널 품질 정보와 상기 간섭 성분을 나타내는, 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 검출하는 과정은;
    신호 수신 장치로 상기 신호 수신 장치가 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 송신해줄 것을 요청하는 메시지를 송신하는 과정과;
    상기 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하여 부호화하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제17항에 있어서,
    상기 정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하여 부호화하는 과정은;
    상기 QAM 방식과 관련된 파라미터가 상기 QAM 방식의 변조 차수 MQ를 포함하고, 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터가 상기 QAM 방식의 변조 차수 MF를 포함할 경우, 상기 정보 비트들을 M-진 부호화하는 과정을 포함하고,
    상기 M은 상기 변조 차수 MQ와 변조 차수 MF를 기반으로 하여 생성된 값임을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치의 신호 송신 방법.
  19. 삭제
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  30. 삭제
  31. 삭제
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  33. 통신 시스템에서 신호 송신 장치에 있어서,
    채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 검출된 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식과 관련된 파라미터와 주파수 쉬프트 키잉(FSK: Frequency Shift Keying) 방식과 관련된 파라미터를 검출하는 제어기와,
    정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하는, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식을 사용하여 변조하는 송신기를 포함하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  34. 삭제
  35. 제33항에 있어서,
    상기 QAM 방식과 관련된 파라미터는 상기 QAM 방식의 변조 차수 MQ를 포함하고, 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터는 상기 FSK 방식의 변조 차수 MF를 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 채널 품질과 간섭 성분을 기반으로 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF를 결정하는 동작은;
    상기 채널 품질을 나타내는 채널 품질 정보와 상기 간섭 성분을 나타내는, 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 검출하는 동작과,
    변조 및 부호화 방식 레벨들 각각의 링크 성능에 대한 값을 나타내는 링크 테이블과 상기 채널 품질 정보를 기반으로 후보 변조 차수 MQ와 후보 변조 차수 MF를 결정하는 동작과,
    미리 설정되어 있는 운용 기준과, 상기 후보 변조 차수 MQ와 상기 후보 변조 차수 MF를 기반으로 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF를 결정하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 운용 기준은 상기 신호 송신 장치에 인접하는, 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔터티로부터 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF 중 적어도 하나를 변경하라는 요청을 나타내는 메시지가 수신되는지 여부와, 상기 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔터티로부터 상기 변조 차수 MQ 와 상기 변조 차수 MF 중 적어도 하나를 변경하라는 요청을 나타내는 메시지가 수신될 경우 상기 신호 송신 장치가 상기 변조 차수 MQ와 상기 변조 차수 MF중 적어도 하나를 변경하라는 요청을 반영할지 여부를 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터는 간섭 성분 파라미터 α와, 간섭 성분 파라미터 β와, 간섭 성분 파라미터 δ 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β 각각은 신호 수신 장치가 수신한 수신 신호에서 상기 신호 수신 장치 자신이 수신하기를 원하는 성분을 제외한 나머지 성분들의 통계를 기반으로 생성되고,
    상기 간섭 성분 파라미터 δ는 상기 신호 수신 장치가 계산한 간섭 통계 모델과 상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β를 기반으로 모델링한 CGG(Complex Generalized Gaussian) 분포 간의 차이를 나타냄을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β 각각은 간섭 채널에서의 간섭 성분이 CGG 분포를 갖는다는 가정하에 모델링됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 간섭 성분 파라미터 α 및 상기 간섭 성분 파라미터 β는 하기 수학식과 같이 표현됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
    <수학식>
    Figure 112013117561829-pat00024

    상기 수학식에서, k는 심볼 인덱스를 나타내며, l은 주파수 톤 인덱스를 나타내고, l=1, …, MF이고,
    Figure 112013117561829-pat00025
    은 감마(gamma) 함수를 나타내고, 상기
    Figure 112013117561829-pat00026
    는
    Figure 112013117561829-pat00027
    로서, k번째 심볼에서 상기 신호 수신 장치가 수신하기를 원하는 성분을 제외한 성분들을 나타내며,
    Figure 112013117561829-pat00028
    는 상기 k번째 심볼에 대한 l번째 주파수 톤에서, 상기 신호 수신 장치가 수신하기를 원하는 성분에 관련되는 채널 정보를 나타내고,
    Figure 112013117561829-pat00029
    는 상기 k번째 심볼에 대한 송신 QAM 신호를 나타내고,
    Figure 112013117561829-pat00030
    는 델타(delta) 함수를 나타내고, 상기
    Figure 112013117561829-pat00031
    는 m[k]가 l인 경우에는 1의 값을 가지고, m[k]가 l과 다를 경우 0의 값을 가지며, 여기서 m[k]는 k번째 송신 심볼이 송신되는 주파수 톤의 주파수 톤 인덱스를 나타냄.
  41. 제39항에 있어서,
    적어도 하나의 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 수신하는 수신기를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 신호 수신 장치가 적어도 2개의 신호 수신 장치들을 포함할 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 α 들 중 특정 간섭 성분 파라미터 α 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제1임계값을 초과하고, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 δ 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제1값일 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황은 정규 분포로 결정됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 신호 송신 장치에 인접하는, 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치 또는 상위 엔터티에게 상기 적어도 하나의 주변 신호 송신 장치가 상기 변조 차수 MF를 감소시킬 것을 요청하는 메시지를 송신함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  43. 제39항에 있어서,
    적어도 하나의 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 수신하는 수신기를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 신호 수신 장치가 적어도 2개의 신호 수신 장치들을 포함할 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 α 들 중 특정 간섭 성분 파라미터 α 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제2임계값 미만이고, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 δ 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제1값일 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황은 상기 CGG 분포로 결정됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 신호 송신 장치에 인접하는, 적어도 하나의 주변 송신 장치 또는 상위 엔터티에게 상기 적어도 하나의 주변 송신 장치가 상기 변조 차수 MF를 증가시킬 수 있음을 나타내는 메시지를 송신함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  45. 제39항에 있어서,
    적어도 하나의 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 수신하는 수신기를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 신호 수신 장치가 적어도 2개의 신호 수신 장치들을 포함할 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들로부터 수신한 간섭 성분 파라미터 δ 들 중 특정 간섭 성분 파라미터 δ 들 각각의 값이 미리 설정되어 있는 제2값일 경우, 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황은 상기 CGG 분포가 아니라고 결정됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  46. 제43항에 있어서,
    상기 송신기는 상위 엔터티에게 상기 적어도 2개의 신호 수신 장치들이 겪는 간섭 상황이 상기 CGG 분포가 아님을 나타내는 메시지를 송신함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  47. 제36항에 있어서,
    상기 링크 테이블은;
    상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터가 사용될 경우, 상기 채널 품질 정보와, 상기 QAM 방식과 상기 FSK 방식을 기반으로 하는 변조 방식이 사용될 경우의 스펙트럼 효율성과, 상기 변조 및 부호화 방식 레벨이 일대일로 매핑된 테이블임을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  48. 제36항에 있어서,
    수신기를 더 포함하며,
    상기 송신기는 신호 수신 장치로 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 송신해줄 것을 요청하는 메시지를 송신하고;
    상기 수신기는 상기 신호 수신 장치로부터 상기 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 간섭 성분 파라미터를 포함하는 메시지를 수신함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  49. ◈청구항 49은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제33항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하여 부호화함을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
  50. ◈청구항 50은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제49항에 있어서,
    상기 정보 비트들을 상기 QAM 방식과 관련된 파라미터 및 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터를 사용하여 부호화하는 동작은;
    상기 QAM 방식과 관련된 파라미터가 상기 QAM 방식의 변조 차수 MQ를 포함하고, 상기 FSK 방식과 관련된 파라미터가 상기 QAM 방식의 변조 차수 MF를 포함할 경우, 상기 정보 비트들을 M-진 부호화하는 동작을 포함하고,
    상기 M은 상기 변조 차수 MQ와 변조 차수 MF를 기반으로 하여 생성된 값임을 특징으로 하는 통신 시스템에서 신호 송신 장치.
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