KR102184913B1 - Method and Apparatus for generating circle-shaped quadrature amplitude modulation signal constellation - Google Patents
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Abstract
원형의 직교 진폭 변조 신호 성상도를 생성하는 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 신호 성상도 생성 방법은 프로세서가 포함된 장치에서 수행되는 신호 성상도 생성 방법으로서, 신호점 집합에 포함된 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (a); 상기 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (b); 및 상기 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 상기 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 상기 신호점 집합에서 상기 제1 신호점을 삭제하고 상기 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 상기 신호점 집합을 업데이트하는 단계 (c);를 포함하되, 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)는 반복적으로 수행된다. A method and apparatus for generating a circular orthogonal amplitude modulated signal constellation is disclosed. The disclosed method of generating a signal constellation is a method of generating a signal constellation performed in a device including a processor, comprising the steps of setting initial placement positions of M (integers of 1 or more) signal points included in a signal point set on a coordinate plane ( a); (B) setting N (an integer of 1 or more) candidate signal points on a coordinate plane based on arrangement positions of some of the M signal points; And deleting the first signal point from the set of signal points by comparing the size of the first signal point among the M signal points with the size of the first candidate signal point among the N candidate signal points. (C) updating the signal point set by including as a new signal point, wherein steps (b) and (c) are repeatedly performed.
Description
본 발명의 실시예들은 오류 확률을 낮추고 PAPR(Peak-to-Average Power Radio)를 높일 수 있는 원형의 직교 진폭 변조 신호 성상도를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for generating a circular orthogonal amplitude modulated signal constellation capable of lowering an error probability and increasing a peak-to-average power radio (PAPR).
통신 및 방송 시스템에서는 데이터의 고속 전송을 위한 고차 변조가 요구되고 있으며, 직교 진폭 변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation)는 추가적인 대역폭 없이 고차 변조를 수행할 수 있기 때문에 지금까지 많은 연구가 진행되고 있다. In communication and broadcasting systems, high-order modulation is required for high-speed data transmission, and since quadrature amplitude modulation (QAM) can perform high-order modulation without additional bandwidth, many studies have been conducted so far.
특히, SQAM(Square QAM)는 송수신 구조가 간단하다는 특성으로 인해 대부분의 실제 시스템에 채택되어 사용되고 있다. 하지만, SQAM은 오류 확률 및 PAPR(Peak-to-Average Power Radio) 성능 관점에서 최적의 성능을 제공하지 못하는 단점이 있다. 따라서, QAM 기반의 신호 성상도에서 오류 확률을 최소화하기 위한 연구들이 진행되고 있다. In particular, SQAM (Square QAM) is adopted and used in most actual systems due to its simple transmission/reception structure. However, SQAM has a disadvantage in that it does not provide optimal performance in terms of error probability and Peak-to-Average Power Radio (PAPR) performance. Therefore, studies are being conducted to minimize the probability of an error in a QAM-based signal constellation.
이와 관련하여, Foschini는 오류 확률의 관점에서 최적인 성상도를 제시하였는데, 최적의 성상도는 변조 차수가 증가할수록 원형 형태를 갖는다는 것이 증명되었다. 그러나, 변조 차수에 따른 일반화된 성상도의 도출이 어렵고, 대칭적인 신호점의 배치가 불가능할 뿐만 아니라, 변조 차수가 증가하면 원점 및 축 상에서 신호점이 배치되는 경우가 발생하는 단점이 있다. In this regard, Foschini suggested the optimal constellation from the viewpoint of error probability, and it was proved that the optimal constellation has a circular shape as the modulation order increases. However, it is difficult to deduce a generalized constellation according to the modulation order, and it is not possible to arrange symmetrical signal points, and when the modulation order increases, there is a disadvantage that the signal points are arranged on the origin and the axis.
최근에는 θ-QAM을 기반으로 한 stepped θ-QAM이 제시되었으며, 기존의 SQAM, θ-QAM 보다 오류 확률 및 PAPR 성능 관점에서 우수한 성능을 보인다는 것이 확인되었다. 하지만, stepped θ-QAM은 전체적인 신호 성상도 형태가 계단 모양이므로 오류 성능 및 PAPR 성능에서 최적의 성능을 제공할 수 없다. Recently, stepped θ-QAM based on θ-QAM has been presented, and it has been confirmed that it shows superior performance in terms of error probability and PAPR performance than conventional SQAM and θ-QAM. However, stepped θ-QAM cannot provide optimal performance in error performance and PAPR performance because the overall signal constellation shape is stepped.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 오류 확률을 낮추고 PAPR(Peak-to-Average Power Radio)를 높일 수 있는 원형의 직교 진폭 변조 신호 성상도를 생성하는 방법 및 장치를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a method and apparatus for generating a circular orthogonal amplitude modulated signal constellation that can lower an error probability and increase a peak-to-average power radio (PAPR). I want to.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be derived by those skilled in the art through the following examples.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 프로세서가 포함된 장치에서 수행되는 신호 성상도 생성 방법에 있어서, 신호점 집합에 포함된 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (a); 상기 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (b); 및 상기 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 상기 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 상기 신호점 집합에서 상기 제1 신호점을 삭제하고 상기 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 상기 신호점 집합을 업데이트하는 단계 (c);를 포함하되, 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)는 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, in a method for generating a signal constellation performed in a device including a processor, the initial number of M (integers equal to or greater than 1) signal points included in a signal point set (A) setting an arrangement position on a coordinate plane; (B) setting N (an integer of 1 or more) candidate signal points on a coordinate plane based on arrangement positions of some of the M signal points; And deleting the first signal point from the set of signal points by comparing the size of the first signal point among the M signal points with the size of the first candidate signal point among the N candidate signal points. (C) updating the signal point set by including as a new signal point, wherein the steps (b) and (c) are repeatedly performed. do.
상기 제1 신호점은 상기 M개의 신호점 중에서 최대의 크기를 가지는 신호점이고, 상기 제1 후보 신호점은 상기 N개의 후보 신호점 중 최소의 크기를 가지는 후보 신호점이며, 상기 단계 (b)는, 상기 제1 신호점의 크기가 상기 제1 후보 신호점의 크기보다 큰 경우에 상기 신호점 집합을 업데이트할 수 있다. The first signal point is a signal point having a maximum size among the M signal points, the first candidate signal point is a candidate signal point having a minimum size among the N candidate signal points, and step (b) is When the size of the first signal point is larger than the size of the first candidate signal point, the set of signal points may be updated.
상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)는 상기 제1 신호점의 크기가 상기 제1 후보 신호점의 크기보다 같거나 작아질 때까지 반복적으로 수행될 수 있다. Steps (b) and (c) may be repeatedly performed until the size of the first signal point is equal to or smaller than the size of the first candidate signal point.
상기 신호점의 크기 및 상기 후보 신호점의 크기 각각은 상기 좌표 평면의 원점을 기준으로 한 상기 신호점의 거리 및 상기 후보 신호점의 거리와 대응될 수 있다. Each of the size of the signal point and the size of the candidate signal point may correspond to a distance of the signal point and a distance of the candidate signal point based on the origin of the coordinate plane.
상기 단계 (a)는, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 기반의 신호 성상도에 따라서 상기 M개의 신호점의 초기 배치 위치를 설정할 수 있다. In the step (a), the initial arrangement positions of the M signal points may be set according to a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) based signal constellation.
상기 M개의 신호점은 상기 좌표 평면 상에서 격자(lattice) 구조로 배치되며, 상기 일부의 신호점은 상기 M개의 신호점 중에서 가장자리에 배치된 2 이상의 신호점일 수 있다. The M signal points are arranged in a lattice structure on the coordinate plane, and some of the signal points may be two or more signal points arranged at an edge of the M signal points.
상기 N개의 후보 신호점 각각은 상기 2 이상의 신호점 각각과 이웃하는 격자점 중 상기 M개의 신호점이 배치되지 않는 격자점에 배치되도록 설정될 수 있다. Each of the N candidate signal points may be set to be disposed at a grid point in which the M signal points are not disposed among grid points adjacent to each of the two or more signal points.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 신호 성상도를 생성하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서, 신호점 집합에 포함된 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (a); 상기 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (b); 및 상기 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 상기 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 상기 신호점 집합에서 상기 제1 신호점을 삭제하고 상기 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 상기 신호점 집합을 업데이트하는 단계 (c);를 수행하되, 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)는 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기록 매체가 제공된다. In addition, according to another embodiment of the present invention, a program of instructions that can be executed by a digital processing device to generate a signal constellation is tangibly implemented and is a recording medium that can be read by a digital processing device. (A) setting initial placement positions of M (an integer greater than or equal to 1) signal points included in the set on a coordinate plane; (B) setting N (an integer of 1 or more) candidate signal points on a coordinate plane based on arrangement positions of some of the M signal points; And deleting the first signal point from the set of signal points by comparing the size of the first signal point among the M signal points with the size of the first candidate signal point among the N candidate signal points. (C) updating the signal point set by including as a new signal point, wherein the steps (b) and (c) are repeatedly performed.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터에서 판독 가능한 명령을 저장하는 메모리; 및 상기 명령을 실행하도록 구현되는 프로세서:를 포함하되, 상기 프로세서는, 신호점 집합에 포함된 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정하는 과정 (a)과, 상기 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정하는 과정 (b)과, 상기 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 상기 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 상기 신호점 집합에서 상기 제1 신호점을 삭제하고 상기 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 상기 신호점 집합을 업데이트하는 과정 (c)을 수행하되, 상기 과정 (b) 및 상기 과정 (c)는 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 장치가 제공된다. Further, according to another embodiment of the present invention, there is provided a memory for storing instructions readable by a computer; And a processor embodied to execute the command: wherein the processor sets the initial placement positions of M (integers of 1 or more) signal points included in the signal point set on a coordinate plane (a), (B) of setting N (an integer of 1 or more) candidate signal points on a coordinate plane based on the arrangement positions of some of the M signal points, and the first signal point among the M signal points. The first signal point is deleted from the signal point set by comparing the size and the size of the first candidate signal point among the N candidate signal points, and the signal point set is obtained by including the first candidate signal point as a new signal point. An apparatus for generating a signal constellation is provided, wherein the updating process (c) is performed, and the processes (b) and (c) are repeatedly performed.
본 발명에 따르면, 오류 확률을 낮추고 PAPR를 높일 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, there is an advantage of lowering an error probability and increasing PAPR.
또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 성상도 생성 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 성상도 생성 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 성상도 생성 방법의 수학적 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 신호 성상도를 생성하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 신호 성상도를 효과를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for generating a signal constellation according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of generating a signal constellation according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a mathematical algorithm of a method for generating a signal constellation according to an embodiment of the present invention.
4 to 8 are diagrams for explaining the concept of generating a signal constellation according to the present invention.
9 to 11 are views for explaining the effect of the signal constellation according to the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The singular expression used in the present specification includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various elements or various steps described in the specification, and some of the elements or some steps It may not be included, or it should be interpreted that it may further include additional elements or steps. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 성상도 생성 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for generating a signal constellation according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 성상도 생성 장치(100)는 신호 수신 장치 및 신호 전송 장치에 포함될 수 있는 것으로서, 메모리부(110) 및 프로세서부(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a signal
메모리부(110)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리일 수 있고, 신호 성상도 생성 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장한다. 특히, 메모리부(110)는 신호 성상도를 생성하기 위한 컴퓨터 프로그램 내지 기록 매체에 관계된 명령어 또는 데이터를 저장할 수 있다. The
프로세서부(120)는 중앙처리장치, 애플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서부(120)는 신호 성상도 생성 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 특히, 프로세서부(120)는 상기 컴퓨터 프로그램의 실행에 관계된 명령을 실행할 수 있다. The
본 발명에 따른 신호 성상도 생성 장치(100)는 종래의 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 기반의 신호 성상도에 따른 신호점을 재배지하여 원형의 신호 성상도를 생성할 수 있다. The signal
이하, 도 2를 참조하여 신호 성상도 생성 장치(100)에서 수행되는 동작을 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, an operation performed by the signal
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 성상도 생성 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. 한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 성상도 생성 방법의 수학적 알고리즘을 도시한 도면이다. 2 is a flowchart illustrating a method of generating a signal constellation according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, FIG. 3 is a diagram showing a mathematical algorithm of a method for generating a signal constellation according to an embodiment of the present invention.
이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the process performed for each step will be described in detail.
먼저, 단계(210)에서는 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정한다. 여기서, 좌표 평면의 X축 값은 In-phase 채널이고, 좌표 평면의 Y축 값은 Quadrature 채널이다.First, in
본 발명의 일 실시예에 따르면, M개의 신호점은 QAM 기반의 신호 성상도, 특히 θ-QAM의 신호 성상도에 따라서 좌표 평면 상의 초기값, 즉 초기 배치 위치가 설정될 수 있다. 여기서, M개의 신호점은 신호점 집합 S(
도 4에서는 변조 차수(M)가 64인 θ-QAM의 신호 성상도의 신호점을 도시하고 있다. 4 shows a signal point of a signal constellation of θ-QAM having a modulation order M of 64.
도 4를 참조하면, 64개의 신호점은 사각 형상으로 배치되며, 왼쪽에서 오른쪽 순으로, 위에서 아래쪽의 순으로 신호점의 번호가 할당된다. 그리고, 2d는 인접한 신호점 간의 유클리드 거리이다.Referring to FIG. 4, 64 signal points are arranged in a square shape, and signal point numbers are allocated in the order from left to right and from top to bottom. And, 2d is the Euclidean distance between adjacent signal points.
다음으로, 단계(220)에서는 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정한다. Next, in
본 발명의 일 실시예에 따르면, M개의 신호점 중 일부의 신호점은 격자 구조로 배치된 M개의 신호점 중에서 가장자리에 배치된 2 이상의 신호점일 수 있다. 여기서, N개의 후보 신호점 각각은 2 이상의 신호점 각각과 이웃하는 격자점 중 M개의 신호점이 배치되지 않는 격자점에 배치되도록 설정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, some of the M signal points may be two or more signal points disposed at the edges among the M signal points arranged in a grid structure. Here, each of the N candidate signal points may be set to be disposed at a grid point in which M signal points are not disposed among grid points adjacent to each of the two or more signal points.
도 5에서는 도 4에 도시된 θ-QAM의 신호 성상도에 대한 후보 신호점들을 도시하고 있다. 5 shows candidate signal points for the signal constellation of θ-QAM shown in FIG. 4.
도 5를 참조하면, 가장자리에 존재하는 신호점은 28개이며, 후보 신호점은 34로 설정된다. 이 때, 후보 신호점들 역시 신호점들과 함께 격자 구조로 배치되고, 신호점들의 외부 영역에 후보 신호점들이 배치되되, 후보 신호점들 각각은 가장자리의 신호점들 각각과 이웃하는 격자점 중 신호점이 배치되지 않는 격자점에 배치된다. 그리고, 가장 위의 왼쪽부터 시작하여 시계 반대방향으로 후보 신호점의 번호가 할당된다. Referring to FIG. 5, there are 28 signal points present at the edge, and the candidate signal points are set to 34. At this time, the candidate signal points are also arranged in a lattice structure together with the signal points, and candidate signal points are arranged in the outer regions of the signal points, and each of the candidate signal points is among the grid points adjacent to each of the signal points at the edge. It is placed at a grid point where no signal point is placed. And, starting from the top left, the numbers of candidate signal points are allocated in a counterclockwise direction.
계속하여, 단계(230)에서는 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 신호점 집합에서 제1 신호점을 삭제하고 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 신호점 집합을 업데이트한다. 즉, 업데이트 시, 삭제된 제1 신호점은 제1 후보 신호점으로 대체된다. Subsequently, in
여기서, 신호점의 크기 및 후보 신호점의 크기 각각은 좌표 평면의 원점을 기준으로 한 신호점의 거리 및 후보 신호점의 거리와 대응될 수 있다. 일례로서, 신호점 sk의 좌표값을 (sk,I, sk,Q), 후보 신호점 ch의 좌표값을 (ch,I, ch,Q)라고 하면, sk의 크기 및 ch의 크기는 아래의 수학식 1과 같이 산출될 수 있다. Here, each of the size of the signal point and the size of the candidate signal point may correspond to the distance of the signal point and the distance of the candidate signal point based on the origin of the coordinate plane. As an example, if the coordinate value of the signal point s k is (s k,I , s k,Q ) and the coordinate value of the candidate signal point c h is (c h,I , c h,Q ), the size of s k And the size of c h may be calculated as in
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 신호점은 M개의 신호점 중에서 최대의 크기를 가지는 신호점이고, 제1 후보 신호점은 N개의 후보 신호점 중 최소의 크기를 가지는 후보 신호점일 수 있다. 이 경우, 단계(230)에서는 제1 신호점의 크기가 상기 제1 후보 신호점의 크기보다 큰 경우에 신호점 집합을 업데이트할 수 있다. 즉, 단계(230)에서는 M개의 신호점 중에서 최대의 크기를 가지는 제1 신호점의 크기가 N개의 후보 신호점 중 최소의 크기를 가지는 제1 후보 신호점의 크기보다 큰 경우, 신호점 집합에서 제1 신호점을 삭제하고 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 신호점 집합을 업데이트할 수 있다. And, according to an embodiment of the present invention, the first signal point is a signal point having the largest size among the M signal points, and the first candidate signal point may be a candidate signal point having the smallest size among the N candidate signal points. have. In this case, in
한편, 단계(220) 및 단계(230)는 반복적으로 수행되며, 반복 수행이 종료되는 경우, 원형의 신호 성상도가 생성된다. 이 때, 제1 신호점의 크기가 상기 제1 후보 신호점의 크기보다 같거나 작아질 때까지 단계(220) 및 단계(230)가 반복적으로 수행될 수 있다. On the other hand, steps 220 and 230 are repeatedly performed, and when the repetition is terminated, a circular signal constellation is generated. In this case, steps 220 and 230 may be repeatedly performed until the size of the first signal point is equal to or smaller than the size of the first candidate signal point.
즉, 제1 신호점 smax가 제1 후보 신호점 cmin 보다 크면, 제1 후보 신호점 cmin이 새로운 신호점으로 포함되고, 제1 신호점 smax는 신호점 집합에서 제외되며, 이를 통해 새로운 신호점 집합 S이 설정된다. 그리고, 새롭게 설정된 신호점 집합 S를 기반으로 하여 새로운 N개의 후보 신호점이 설정되며, 다시 제1 신호점 smax과 제1 후보 신호점 cmin을 비교하여 신호점이 재배치되며, 이러한 일련의 동작은 제1 신호점 smax이 제1 후보 신호점 cmin 보다 작거나 같아질 때까지 반복된다. In other words, the first signal point s max is contained in the first candidate signal points is larger than c min, a first candidate signal points c min a new signal point, the first signal point s max are not covered by the signal point set, through which A new set of signal points S is established. Then, based on the newly set signal point set S, new N candidate signal points are set, and the signal points are rearranged by comparing the first signal point s max and the first candidate signal point c min again. It is repeated until one signal point s max is less than or equal to the first candidate signal point c min .
도 6에서는 도 4 및 도 5의 일례에서, 단계(220) 및 단계(230)의 반복이 완료되어 생성된 새로운 θ-QAM의 신호 성상도를 도시하고 있다. 또한, 도 7에서는 변조 차수(M)가 256인 θ-QAM의 신호 성상도에 기반한 새로운 θ-QAM의 신호 성상도를 도시하고 있고, 도 8에서는 변조 차수(M)가 1024인 θ-QAM의 신호 성상도에 기반한 새로운 θ-QAM의 신호 성상도를 도시하고 있다. 6 shows a signal constellation diagram of a new θ-QAM generated by repeating
도 6 내지 도 8를 참조하면, 도 3에서 설명한 방법을 통해 생성된 새로운 θ-QAM의 신호 성상도는 원형의 형상을 가지며, 이에 따라 오류 확률을 낮추고 PAPR를 높일 수 있다. 그리고, 새롭게 생성된 신호 성상도는 θ에 따라 다양한 격자 구조를 가지며, 변조 차수가 증가할수록 원형의 형태가 뚜렷해짐을 확인할 수 있다. 6 to 8, the signal constellation of the new θ-QAM generated through the method described in FIG. 3 has a circular shape, thereby reducing an error probability and increasing PAPR. In addition, it can be seen that the newly generated signal constellation has various grating structures according to θ, and the circular shape becomes more pronounced as the modulation order increases.
이하에서는 표 1 및 도 2와, 도 9 내지 도 11을 참조하여 종래의 신호 성상도와 본 발명에 따른 신호 성상도를 비교하여 본 발명에 따른 신호 성상도의 우수성을 설명하기로 한다. Hereinafter, the superiority of the signal constellation according to the present invention will be described by comparing the conventional signal constellation with the signal constellation according to the present invention with reference to Tables 1 and 2 and FIGS. 9 to 11.
먼저, 표 1 및 표 2에는 θ=60°일 때, 본 발명에 따라서 생성된 원형의 QAM의 신호 성상도와 종래의 SQAM, θ-QAM 및 stepped θ-QAM의 평균 심볼 에너지 및 PAPR를 비교하였다. First, in Tables 1 and 2, when θ=60°, the signal constellation of the circular QAM generated according to the present invention, the average symbol energy and PAPR of the conventional SQAM, θ-QAM and stepped θ-QAM were compared.
표 1 및 표 2을 참조하면, 본 발명에 따라서 생성된 원형의 QAM의 신호 성상도가 종래의 QAM 성상도들 보다 평균 심볼 에너지와 PAPR 관점에서 모두 좋은 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 통신 및 방송 시스템에서 본 발명에 따른 원형의 QAM 신호 성상도를 이용하면, 전력 효율 측면에서 효율적인 송신이 가능할 뿐만 아니라 비선형 증폭 특성에도 더욱 강인한 특성을 가진다. Referring to Tables 1 and 2, it can be seen that the signal constellation of the circular QAM generated according to the present invention shows better performance than the conventional QAM constellations in terms of average symbol energy and PAPR. Therefore, when the circular QAM signal constellation according to the present invention is used in a communication and broadcasting system, not only can efficient transmission in terms of power efficiency, but also have more robust characteristics in nonlinear amplification characteristics.
또한, 도 9 내지 도 11에서는, AWGN 채널에서, θ=60°이고 변조 차수(M)가 64, 256 및 1024 일 때, 본 발명에 따른 원형의 QAM의 신호 성상도와, 종래의 SQAM, θ-QAM 및 stepped θ-QAM의 심볼 오류 확률(SER, Symbol Error Rate)를 비교한 결과를 도시하고 있다. In addition, in Figures 9 to 11, in the AWGN channel, when θ = 60 ° and the modulation order (M) is 64, 256, and 1024, the signal constellation of the circular QAM according to the present invention, the conventional SQAM, θ- The result of comparing the symbol error rate (SER) of QAM and stepped θ-QAM is shown.
도 9 내지 도 11를 참조하면, M=64인 경우, SER=10-5에서, 본 발명에 따른 원형의 QAM의 신호 성상도가 SQAM, θ-QAM 및 stepped θ-QAM에 따른 신호 성상도보다 각각 0.6 dB, 0.2 dB, 0.05 dB의 전력 이득을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 변조 차수가 증가할수록 전력 이득 역시 증가하는 것을 확인할 수 있다.9 to 11, when M=64, at SER=10 -5 , the signal constellation of the circular QAM according to the present invention is more than the signal constellation according to SQAM, θ-QAM and stepped θ-QAM. It can be seen that they have power gains of 0.6 dB, 0.2 dB, and 0.05 dB, respectively. In addition, it can be seen that as the modulation order increases, the power gain also increases.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Further, the embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Examples of program instructions such as magneto-optical, ROM, RAM, flash memory, etc., can be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as those made by a compiler. Contains high-level language code. The above-described hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiments of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but these are provided only to help the general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, Anyone of ordinary skill in the field to which the present invention belongs can make various modifications and variations from this description. Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (9)
신호점 집합에 포함된 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (a);
상기 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (b); 및
상기 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 상기 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 상기 신호점 집합에서 상기 제1 신호점을 삭제하고 상기 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 상기 신호점 집합을 업데이트하는 단계 (c);를 포함하되,
상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)는 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법.In the method of generating a signal constellation performed in a device including a processor,
(A) setting initial placement positions of M (an integer greater than or equal to 1) signal points included in the signal point set on a coordinate plane;
(B) setting N (an integer greater than or equal to 1) candidate signal points on a coordinate plane based on arrangement positions of some of the M signal points; And
The first signal point is deleted from the set of signal points by comparing the size of the first signal point among the M signal points and the size of the first candidate signal point among the N candidate signal points, and the first candidate signal point is Including; (c) updating the signal point set by including it as a new signal point,
The method of generating a signal constellation, characterized in that the steps (b) and (c) are repeatedly performed.
상기 제1 신호점은 상기 M개의 신호점 중에서 최대의 크기를 가지는 신호점이고, 상기 제1 후보 신호점은 상기 N개의 후보 신호점 중 최소의 크기를 가지는 후보 신호점이며,
상기 단계 (b)는, 상기 제1 신호점의 크기가 상기 제1 후보 신호점의 크기보다 큰 경우에 상기 신호점 집합을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법.The method of claim 1,
The first signal point is a signal point having a maximum magnitude among the M signal points, the first candidate signal point is a candidate signal point having a minimum magnitude among the N candidate signal points,
In the step (b), when the size of the first signal point is greater than the size of the first candidate signal point, the signal point set is updated.
상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)는 상기 제1 신호점의 크기가 상기 제1 후보 신호점의 크기보다 같거나 작아질 때까지 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법. The method of claim 2,
Wherein the steps (b) and (c) are repeatedly performed until the size of the first signal point is equal to or smaller than the size of the first candidate signal point.
상기 신호점의 크기 및 상기 후보 신호점의 크기 각각은 상기 좌표 평면의 원점을 기준으로 한 상기 신호점의 거리 및 상기 후보 신호점의 거리와 대응되는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법. The method of claim 1,
Each of the size of the signal point and the size of the candidate signal point corresponds to a distance of the signal point and a distance of the candidate signal point based on an origin of the coordinate plane.
상기 단계 (a)는, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 기반의 신호 성상도에 따라서 상기 M개의 신호점의 초기 배치 위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법. The method of claim 1,
In the step (a), the initial arrangement position of the M signal points is set according to a quadrature amplitude modulation (QAM)-based signal constellation.
상기 M개의 신호점은 상기 좌표 평면 상에서 격자(lattice) 구조로 배치되며,
상기 일부의 신호점은 상기 M개의 신호점 중에서 가장자리에 배치된 2 이상의 신호점인 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법. The method of claim 1,
The M signal points are arranged in a lattice structure on the coordinate plane,
The signal constellation generating method, characterized in that the partial signal points are at least two signal points arranged at the edge of the M signal points.
상기 N개의 후보 신호점 각각은 상기 2 이상의 신호점 각각과 이웃하는 격자점 중 상기 M개의 신호점이 배치되지 않는 격자점에 배치되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 방법. The method of claim 6,
Each of the N candidate signal points is set to be disposed at a grid point in which the M signal points are not disposed among grid points adjacent to each of the two or more signal points.
상기 프로그램은,
신호점 집합에 포함된 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (a);
상기 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정하는 단계 (b); 및
상기 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 상기 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 상기 신호점 집합에서 상기 제1 신호점을 삭제하고 상기 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 상기 신호점 집합을 업데이트하는 단계 (c);를 수행하되,
상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)는 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기록 매체. A recording medium storing a program of instructions that can be executed by a digital processing device to generate a signal constellation,
The above program,
(A) setting initial placement positions of M (an integer greater than or equal to 1) signal points included in the signal point set on a coordinate plane;
(B) setting N (an integer greater than or equal to 1) candidate signal points on a coordinate plane based on arrangement positions of some of the M signal points; And
The first signal point is deleted from the set of signal points by comparing the size of the first signal point among the M signal points and the size of the first candidate signal point among the N candidate signal points, and the first candidate signal point is (C) updating the signal point set by including it as a new signal point;
The recording medium, characterized in that said step (b) and said step (c) are repeatedly performed.
상기 명령을 실행하도록 구현되는 프로세서:를 포함하되,
상기 프로세서는, 신호점 집합에 포함된 M(1 이상의 정수)개의 신호점의 초기 배치 위치를 좌표 평면 상에 설정하는 과정 (a)과, 상기 M개의 신호점 중 일부의 신호점의 배치 위치에 기반하여 N(1 이상의 정수)개의 후보 신호점을 좌표 평면 상에 설정하는 과정 (b)과, 상기 M개의 신호점 중 제1 신호점의 크기와 상기 N개의 후보 신호점 중 제1 후보 신호점의 크기를 비교하여 상기 신호점 집합에서 상기 제1 신호점을 삭제하고 상기 제1 후보 신호점을 새로운 신호점으로 포함시켜 상기 신호점 집합을 업데이트하는 과정 (c)을 수행하되,
상기 과정 (b) 및 상기 과정 (c)는 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 신호 성상도 생성 장치. A memory for storing computer-readable instructions; And
Processor embodied to execute the instruction: including,
The processor includes a process (a) of setting initial placement positions of M (integers of 1 or more) signal points included in the signal point set on a coordinate plane, and at the placement positions of some of the M signal points. Based on the process (b) of setting N (an integer greater than 1) candidate signal points on a coordinate plane, the size of a first signal point among the M signal points and a first candidate signal point among the N candidate signal points A process (c) of updating the signal point set by comparing the magnitudes of and deleting the first signal point from the signal point set and including the first candidate signal point as a new signal point is performed,
The process (b) and the process (c) is a signal constellation generating apparatus, characterized in that repeatedly performed.
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