KR102249583B1 - Method and apparatus for generating circular layer modulation constellation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원형 계층 변조 성상도 생성 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for generating a circular hierarchical modulation constellation.
계층 변조는 하나의 채널에서 서로 다른 변조 방식을 적용하는 방식으로, 데이터의 보호도 정도에 따라 기본 계층(base layer)과 강화 계층(enhancement layer)으로 구성된다. 이 때, 상대적으로 중요한 데이터를 포함하고 있는 HP (high-priority) 비트는 보호도가 높은 기본 계층에 할당되고 상대적으로 덜 중요한 데이터를 포함하고 있는 LP (low-priority) 비트는 보호도가 낮은 강화 계층에 할당되며, 계층 변조는 수신 환경에 따라 이들 데이터의 일부 또는 전체를 선택적으로 수신 가능하게 한다. Hierarchical modulation is a method of applying different modulation schemes in one channel, and is composed of a base layer and an enhancement layer according to the degree of protection of data. In this case, the HP (high-priority) bit containing relatively important data is allocated to the base layer with high degree of protection, and the LP (low-priority) bit containing relatively less important data is reinforced with low protection level. It is assigned to a layer, and hierarchical modulation makes it possible to selectively receive some or all of these data according to the reception environment.
최근, 디지털 비디오 방송(DVB, Digital Video Broadcasting) 및 멀티미디어 서비스에 대한 관심이 높아짐에 따라 계층 변조에 대한 관심 역시 증가하고 있다. DVB-T, DVB-H 등 여러 표준에서 계층 변조를 채택하여 사용하고 있으며, 일반적으로 QPSK(quadrature phase shift keying)를 기본 계층으로 갖는, 즉, 2개의 HP를 갖는 SQAM(Square QAM) 기반의 사각형 형태의 4/M-QAM 계층 변조 방식이 주로 사용되고 있다. 이와 관련하여 학계에서는 계층 변조의 성능을 분석하고 다양한 시스템에서 계층 변조의 응용 방안에 대한 연구가 진행되어 오고 있다.Recently, as interest in digital video broadcasting (DVB) and multimedia services increases, interest in hierarchical modulation is also increasing. Hierarchical modulation is adopted and used by various standards such as DVB-T and DVB-H. In general, a quadrature phase shift keying (QPSK) is used as a base layer, that is, a square based on SQAM (Square QAM) with two HPs.
본 발명은 원형 계층 변조 성상도 생성 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for generating a circular hierarchical modulation constellation.
또한, 본 발명은 HP 비트의 오류 확률 관점에서 우수한 성능을 가지는 원형 계층 변조 성상도 생성 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a circular hierarchical modulation constellation generation method and apparatus having excellent performance in terms of the error probability of HP bits.
또한, 본 발명은 대용량 데이터 전송을 요구하는 최근 무선 통신 및 방송 시스템에서 효과적으로 사용될 수 있는 원형 계층 변조 성상도 생성 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a method and apparatus for generating a circular hierarchical modulation constellation that can be effectively used in recent wireless communication and broadcasting systems requiring large-capacity data transmission.
본 발명의 일 측면에 따르면, 원형 계층 변조 성상도 생성 방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, a method for generating a circular hierarchical modulation constellation is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) M(M은 자연수)개의 신호점을 포함하는 초기 성상도를 생성하는 단계-상기 초기 성상도는 원형 직교 진폭 변조 신호 성상도임; 및 (b) 상기 초기 성상도에서 각 사분면에 배치된 신호점의 개수가 동일하도록 적어도 복수의 신호점을 재배치하는 단계를 포함하는 원형 계층 변조 성상도 생성 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, (a) generating an initial constellation including M (M is a natural number) signal points-the initial constellation is a circular orthogonal amplitude modulated signal constellation; And (b) rearranging at least a plurality of signal points such that the number of signal points disposed in each quadrant in the initial constellation is the same.
상기 (b) 단계 이전에, 상기 초기 성상도에서 각 신호점의 이웃한 빈 위치에 후보 신호점을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to step (b), the step of setting a candidate signal point at an adjacent empty position of each signal point in the initial constellation diagram may be further included.
상기 (b) 단계는, 상기 초기 성상도에서 일부 사분면의 신호점 중 일부를 제거하며 인접한 다른 사분면의 후보 신호점 중 일부를 신규 신호점으로 설정할 수 있다.In step (b), some of the signal points of some quadrants from the initial constellation map may be removed, and some of the candidate signal points of other adjacent quadrants may be set as new signal points.
상기 (b) 단계는, 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많은지 여부를 판단하는 단계; 상기 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 상기 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많으면, 상기 홀수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하는 단계; 및 상기 짝수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b) may include determining whether the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants; If the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants, removing a signal point having the largest magnitude among signal points in each of the odd-numbered quadrants; And setting a candidate signal point having the smallest magnitude among candidate signal points in each of the even-numbered quadrants as a new signal point.
상기 (b) 단계는, 상기 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 상기 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 작으면, 상기 짝수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하는 단계; 및 상기 짝수번째 사분면에 인접한 상기 홀수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.In the step (b), if the number of signal points in the odd-numbered quadrants is smaller than the number of signal points in the even-numbered quadrants, the signal point having the largest magnitude among the signal points in each of the even-numbered quadrants is removed. step; And setting a candidate signal point having the smallest magnitude among candidate signal points in each of the odd-numbered quadrants adjacent to the even-numbered quadrant as a new signal point.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 원형 계층 변조 성상도를 생성하는 성상도 생성 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, a constellation generating apparatus for generating a circular hierarchical modulation constellation is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, M(M은 자연수)개의 신호점을 포함하는 초기 성상도를 초기 성상도 생성부-상기 초기 성상도는 원형 직교 진폭 변조 신호 성상도임; 및 상기 초기 성상도에서 각 사분면에 배치된 신호점의 개수가 동일하도록 적어도 복수의 신호점을 재배치하는 신호점 재배치부를 포함하는 성상도 생성 장치가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an initial constellation including M (M is a natural number) signal points is an initial constellation generator-the initial constellation is a circular orthogonal amplitude modulated signal constellation; And a signal point rearrangement unit for rearranging at least a plurality of signal points such that the number of signal points arranged in each quadrant in the initial constellation map is the same.
상기 신호점 재배치부는, 상기 초기 성상도에서 각 신호점의 이웃한 빈 위치에 후보 신호점을 설정할 수 있다. The signal point rearrangement unit may set a candidate signal point at an adjacent empty position of each signal point in the initial constellation diagram.
상기 신호점 재배치부는, 상기 초기 성상도에서 일부 사분면의 신호점 중 일부를 제거하며 인접한 다른 사분면의 후보 신호점 중 일부를 신규 신호점으로 설정할 수 있다.The signal point rearrangement unit may remove some of the signal points of some quadrants from the initial constellation and set some of the candidate signal points of the other adjacent quadrants as new signal points.
상기 신호점 재배치부는, 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많은지 여부를 판단하여, 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많으면, 홀수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하고, 짝수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정할 수 있다. The signal point rearrangement unit determines whether the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants, and if the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants, each of the odd-numbered quadrants The signal point having the largest magnitude among the signal points of may be removed, and a candidate signal point having the smallest magnitude among the candidate signal points of each of the even-numbered quadrants may be set as the new signal point.
상기 신호점 재배치부는, 상기 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 작으면, 짝수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하고, 상기 짝수번째 사분면에 인접한 홀수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정할 수 있다.When the number of signal points in the odd-numbered quadrants is smaller than the number of signal points in the even-numbered quadrants, the signal point rearrangement unit removes the signal point having the largest magnitude among the signal points in the even-numbered quadrants, and the even-numbered quadrant A candidate signal point having the smallest magnitude among candidate signal points in each of the odd-numbered quadrants adjacent to the fourth quadrant may be set as a new signal point.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형 계층 변조 성상도 생성 방법 및 그 장치를 제공함으로써, HP 비트의 오류 확률 관점에서 우수한 성능을 가지며, 이로 인해 대용량 데이터 전송을 요구하는 최근 무선 통신 및 방송 시스템에서 효과적으로 사용될 수 있다. By providing a method and apparatus for generating a circular layer modulation constellation according to an embodiment of the present invention, it has excellent performance in terms of the error probability of HP bits, and thus, is effectively used in recent wireless communication and broadcasting systems that require large-capacity data transmission. Can be used.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 계층 변조 성상도 생성 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점 재배치 방법을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점 및 후보 신호점을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성상도 생성 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 계층 변조 성상도를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비트 매핑을 예시한 도면.
도 7 내지 도 9는 본 발명과 종래의 비트 오류 확률 성능을 비교한 그래프.1 is a flowchart illustrating a method of generating a circular hierarchical modulation constellation according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a signal point relocation method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a signal point and a candidate signal point according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an apparatus for generating a constellation diagram according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a circular hierarchical modulation constellation according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating bit mapping according to an embodiment of the present invention.
7 to 9 are graphs comparing the performance of the present invention with a conventional bit error probability.
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.Singular expressions used in the present specification include plural expressions 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 components or steps. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 계층 변조 성상도 생성 방법을 나타낸 순서도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점 재배치 방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점 및 후보 신호점을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 1 is a flow chart showing a method of generating a circular hierarchical modulation constellation according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart showing a signal point relocation method according to an embodiment of the present invention, and FIG. A diagram illustrating a signal point and a candidate signal point according to an exemplary embodiment.
단계 110에서 성상도 생성 장치(100)는 M(M은 자연수)개의 신호점을 포함하는 초기 성상도를 생성한다. In
본 발명의 일 실시예에서는 M-ary CTQAM(circular -QAM)을 기반으로 초기 성상도를 생성하는 것을 가정하기로 한다. M-ary CTQAM을 기반으로 초기 성상도를 생성하는 방법 자체는 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다. In an embodiment of the present invention, M-ary CTQAM (circular -QAM) to create an initial constellation. The method of generating the initial constellation based on the M-ary CTQAM itself is obvious to those skilled in the art, so a separate description thereof will be omitted.
단계 115에서 성상도 생성 장치(100)는 초기 성상도에서 각 사분면에 위치된 신호점들의 개수가 동일하도록 일부 신호점들을 재배치한다. In
이하에서는 도 2를 참조하여 일부 신호점을 재배치하는 과정에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a process of rearranging some signal points will be described in more detail with reference to FIG. 2.
단계 210에서 성상도 생성 장치(100)는 성상도의 짝수번째 및 홀수번째 신호점들의 개수를 카운트한다. In
편의상 홀수번째 사분면들에 위치한 신호점들의 개수를 라 정의하며, 짝수번째 사분면들에 위치한 신호점들의 개수를 라 정의하기로 한다. For convenience, the number of signal points located in the odd quadrants Is defined as, and the number of signal points located in the even quadrants It will be defined as.
또한 초기 성상도의 각 사분면에 포함된 신호점들의 집합을 Sn이라 정의하기로 한다. Also, the set of signal points included in each quadrant of the initial constellation is defined as Sn.
도 3을 참조하여 설명하기로 한다. It will be described with reference to FIG. 3.
도 3은 64-ary CTQAM을 기반으로 생성된 초기 성상도에 포함된 신호점들 및 후보 신호점들을 예시한 것이다. 3 illustrates signal points and candidate signal points included in an initial constellation generated based on 64-ary CTQAM.
각 사분면에 포함된 신호점들의 인덱스를 지정함에 있어, 각 사분면의 왼쪽에서 오른쪽으로 위쪽에서 아래쪽으로 번호를 증가시키며 인덱스를 지정할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 사분면에서 신호점들은 왼쪽에서 오른쪽, 위쪽에서 아래쪽 순서대로 로 표기할 수 있다. 여기서, n이 홀수일 때 이고, n이 짝수일 때 이다. In designating the index of signal points included in each quadrant, the index can be designated by increasing the number from left to right and top to bottom of each quadrant. For example, as shown in Fig. 2, the signal points in each quadrant are in the order of left to right and top to bottom. It can be expressed as Here, when n is odd And when n is even to be.
단계 215에서 성상도 생성 장치(100)는 초기 성상도에서 후보 신호점들을 설정한다. In
후보 신호점들은 신호 성상도에 포함된 신호점들에 이웃한 빈 공간(위치)로 설정될 수 있다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 후보 신호점들은 결과적으로 성상도에 포함된 신호점들의 외주연에 설정될 수 있다. Candidate signal points may be set as empty spaces (positions) adjacent to signal points included in the signal constellation. As shown in FIG. 3, candidate signal points may be set on the outer periphery of signal points included in the constellation diagram as a result.
편의상 후보 신호점들의 인덱스 또한 왼쪽에서 오른쪽, 위쪽에서 아래쪽 순서로 으로 표기하기로 한다. 또한, n이 홀수일 때, 이고, n이 짝수일 때 이다. 또한, 는 홀수번째 사분면들에 위치한 후보 신호점들의 개수로 정의하기로 하며, 는 짝수번째 사분면들에 위치한 후보 신호점들의 개수로 정의하기로 한다. For convenience, the indexes of the candidate signal points are also left to right and top to bottom. It will be marked as. Also, when n is odd, And when n is even to be. Also, Is defined as the number of candidate signal points located in odd-numbered quadrants, Is defined as the number of candidate signal points located in the even-numbered quadrants.
즉, 도 3에는 64-ary CTQAM의 신호점들과 신호점 재배치를 위한 후보 신호점들이 예시되어 있다. 도 3에서 이며, 2d는 인접한 신호점간의 유클리드 거리이다. That is, in FIG. 3, signal points of 64-ary CTQAM and candidate signal points for rearrangement of the signal points are illustrated. In Figure 3 And 2d is the Euclidean distance between adjacent signal points.
단계 220에서 성상도 생성 장치(100)는 인지 여부를 판단한다. In
만일 이면, 단계 225에서 성상도 생성 장치(100)는 홀수번째 사분면에서 짝수번째 사분면으로 신호점 일부가 재배치된다. if Then, in
즉, 제1 사분면, 제3 사분면에 포함된 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 제거하고, 제2 사분면, 제4 사분면에 포함된 후보 신호점들 중 매그니튜드가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 추가 설정한다. That is, the signal point having the largest magnitude among the signal points included in the first and third quadrants is removed, and a candidate signal point having the smallest magnitude among the candidate signal points included in the second and fourth quadrants is newly added. It is additionally set as a signal point.
예를 들어, 각 사분면 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 라 정의하기로 하며, 후보 신호점들 중 매그니튜드가 가장 작은 신호점을 이라 가정하기로 한다. For example, among the signal points in each quadrant, the signal point with the largest magnitude Is defined as, and among the candidate signal points, the signal point with the smallest magnitude is Let's assume it is.
예를 들어, 제1 사분면, 제3 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 이라 하고, 후보 신호점들을 로 정의하기로 한다. For example, among the signal points in each of the first and third quadrants, the signal point with the largest magnitude And the candidate signal points It will be defined as.
제1 사분면, 제3 사분면 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 각각 , 라 하면, 성상도 생성 장치(100)는 제1 사분면, 제3 사분면에서 , 인 신호점을 각각 제거한다. The signal point with the largest magnitude among the signal points in the first and third quadrants is selected, respectively. , In the first quadrant and the third quadrant, the
제2 사분면, 제4 사분면에 설정된 후보 신호점들 중 매그니튜드가 가장 작은 후보 신호점을 각각 , 라 칭하기로 한다. 성상도 생성 장치(100)는 제1 사분면, 제3 사분면에 인접한 제2 사분면, 제4 사분면의 , 를 신규 신호점으로 설정한다. The candidate signal points having the smallest magnitude among the candidate signal points set in the second and fourth quadrants are respectively , It will be called as. The
이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 제1 사분면의 신호점과 제2 사분면의 후보 신호점을 재배치하고, 제3 사분면과 제4 사분면의 후보 신호점을 재배치하는 것을 가정하고 있으나, 제1 사분면의 이 제거된 후 이에 대응하여 제2 사분면 또는 제4 사분면의 , 중 어느 하나가 신규 신호점으로 재설정될 수 있다. 이와 같은 경우, 제3 사분면의 이 제거된 후 제2 사분면 또는 제4 사분면의 , 중 다른 하나가 신규 신호점으로 재설정될 수 있다. For convenience of understanding and explanation, it is assumed that the signal points in the first quadrant and the candidate signal points in the second quadrant are rearranged, and the candidate signal points in the third and fourth quadrants are rearranged. of Of the second or fourth quadrants correspondingly after is removed. , Either of them can be reset to a new signal point. In this case, the third quadrant Of the second quadrant or the fourth quadrant after is removed , The other can be reset to a new signal point.
그러나 만일 이면, 단계 230에서 성상도 생성 장치(100)는 짝수번째 사분면에서 홀수번째 사분면으로 신호점이 재배치된다. But what if Then, in
예를 들어, 제2 사분면의 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 이라 하고, 제4 사분면의 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 라 칭하기로 한다. For example, among the signal points in the second quadrant, the signal point with the largest magnitude And the signal point with the largest magnitude among the signal points in the fourth quadrant It will be called as.
또한, 제1 사분면의 후보 신호점들 중 매그니튜드가 가장 작은 후보 신호점을 이라 하고, 제3 사분면의 후보 신호점들 중 매그니튜드가 가장 작은 후보 신호점들을 라 칭하기로 한다. Also, among the candidate signal points in the first quadrant, the candidate signal point with the smallest magnitude is selected. And, among the candidate signal points in the third quadrant, the candidate signal points with the smallest magnitude It will be called as.
신호 성성도 생성 장치()는 제2 사분면과 제4 사분면의 , 을 제거한다. 이어, 성상도 생성 장치(100)는 제1 사분면과 제3 사분면의 과 을 신규 신호점으로 설정한다. The signal constellation generating device () is the second and fourth quadrants. , Remove. Subsequently, the constellation
성상도 생성 장치(100)는 각 사분면들의 신호점 개수가 동일해질때까지 도 2의 과정을 반복 수행한다. The
단계 120에서 성성도 생성 장치(100)는 신호점이 재배치된 성상도에 성상도 파라미터를 적용하여 원형의 계층 변조 신호 성상도를 생성한다. In
여기서, 성상도 파라미터는 일 수 있다. Here, the constellation parameter is Can be
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성상도 생성 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 계층 변조 성상도를 예시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비트 매핑을 예시한 도면이며, 도 7 내지 도 9는 본 발명과 종래의 비트 오류 확률 성능을 비교한 그래프이다. 4 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an apparatus for generating a constellation diagram according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating a circular hierarchical modulation constellation according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram illustrating bit mapping according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 7 to 9 are graphs comparing the performance of the present invention with a conventional bit error probability.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성상도 생성 장치(100)는 초기 성상도 생성부(410), 신호점 재배치부(420), 메모리(430) 및 프로세서(440)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 4, a
초기 성상도 생성부(410)는 초기 성상도를 생성한다. 여기서, 초기 성상도 생성부(410)는 M-ary CTQAM(circular -QAM)을 기반으로 초기 성상도를 생성할 수 있다. The
이는 이미 공지된 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Since this is the same as already known, a redundant description will be omitted.
신호점 재배치부(420)는 초기 성상도에서 각 사분면의 신호점의 개수가 동일할때까지 신호점들 중 일부를 재배치한다. The signal
신호점 재배치부(420)는 일부 사분면들의 일부 신호점 중 일부를 다른 사분면들로 재배치하기 위해, 우선 각 사분면들에 포함된 신호점에 이웃한 빈 위치에 후보 신호점을 설정한다. 후보 신호점들의 위치는 M-ary CTQAM에 기반하여 신호점이 생성되지 않았으나, M-ary CTQAM에 기반한 신호점이 생성되지 않은 신호점에 이웃한 빈 위치일 수 있다. The signal
신호점 재배치부(420)는 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많으면, 홀수번째 사분면에서 짝수번째 사분면으로 일부 신호점을 재배치할 수 있다.When the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants, the signal
예를 들어, 제1, 제3 사분면의 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 제거하고, 제2, 제4 사분면의 후보 신호점들 중 매그니튜드가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정할 수 있다. For example, a signal point having the largest magnitude among signal points in the first and third quadrants is removed, and a candidate signal point having the smallest magnitude among the signal points in the second and fourth quadrants is set as a new signal point. I can.
또한, 신호점 재배치부(420)는 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 작으면, 짝수번째 사분면에서 홀수번째 사분면으로 일부 신호점을 재배치할 수 있다.Also, when the number of signal points in the odd-numbered quadrants is smaller than the number of signal points in the even-numbered quadrants, the signal
예를 들어, 제2, 제4 사분면의 신호점들 중 매그니튜드가 가장 큰 신호점을 제거하고, 제1, 제3 사분면의 후보 신호점들 중 매그니튜드가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정할 수 있다. For example, a signal point having the largest magnitude among signal points in the second and fourth quadrants is removed, and a candidate signal point having the smallest magnitude among the signal points in the first and third quadrants is set as a new signal point. I can.
신호점 재배치부(420)는 각 사분면들의 신호점의 개수가 동일해질때까지 반복 수행할 수 있다. 즉, 각 사분면들의 신호점 개수가 동일해질때까지, 신호점 재배치부(420)는 신호점들에 이웃한 후보 신호점을 설정한 후 일부 사분면들에서 다른 사분면으로 신호점을 재배치하는 과정을 반복 수행할 수 있다. 이는 이미 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. The signal
메모리(430)는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 계층 변조 성상도 생성 방법을 수행하기 위해 필요한 명령어들(프로그램 코드들), 이 과정에서 파생된 데이터 등을 저장한다. The
프로세서(440)는 본 발명의 일 실시예에 따른 성상도 생성 장치(100)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 초기 성상도 생성부(410), 신호점 재배치부(420), 메모리(430) 등)을 제어하기 위한 수단이다. The
또한, 프로세서(440)는 신호점 재배치가 완료된 성상도에 성상도 파라미터를 적용하여 최종 성상도를 생성한다. In addition, the
도 5에는 =60°이고 α=2 일 때, 변조 차수 M=64, 128, 256, 512, 1024, 2048에 대한 원형의 계층 변조 신호 성상도를 도시한 도면이다. 이 때, 설계된 성상도는 에 따라 다양한 격자 구조를 갖고 QPSK를 기본 계층으로 가지며, 변조 차수가 증가할수록 전체적인 형태가 원형이 되므로 이를 4/M-circular -QAM (4/M-CTQAM)으로 명명하기로 한다. In Figure 5 When =60° and α=2, a diagram showing a constellation of a circular hierarchical modulation signal for modulation orders M=64, 128, 256, 512, 1024, and 2048. At this time, the designed constellation It has various lattice structures and has QPSK as the base layer, and the overall shape becomes circular as the modulation order increases, so this is 4/M-circular. It will be named -QAM (4/M-CTQAM).
4/M-CTQAM의 비트 매핑은 공지된 layer labeling 알고리즘이 이용될 수 있다. 이 때, QPSK를 기본 계층으로 갖는 4/M-CTQAM은 두 개의 HP 비트가 존재하므로 먼저 이들 HP 비트를 최상위 비트에 할당한 후, 즉, 1, 2, 3, 4 각 사분면에 00, 10, 11, 01을 최상위 비트에 할당한 후 layer labeling 알고리즘을 이용하여 나머지 비트들을 매핑할 수 있다. 한 예로, 도 6에는 4/64-CTQAM의 비트 매핑을 예시한 도면이다. For bit mapping of 4/M-CTQAM, a known layer labeling algorithm may be used. At this time, 4/M-CTQAM having QPSK as the base layer has two HP bits, so after allocating these HP bits to the most significant bit, that is, 00, 10, After allocating 11 and 01 to the most significant bit, the remaining bits can be mapped using a layer labeling algorithm. As an example, FIG. 6 is a diagram illustrating bit mapping of 4/64-CTQAM.
도 7, 8, 9에는 AWGN 채널에서 이고 변조 차수 M=64, 256, 1024 일 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 계층 변조 성상도(4/M-CTQAM)와 종래의 4/M-QAM의 HP 및 LP 비트의 비트 오류 확률(BER; Bit Error Rate) 성능을 각각 나타낸 그래프이다. 도 7 내지 도 9에서 보여지는 바와 같이, M = 64, 256, 1024 일 때, HP 비트의 경우 BER = 10-5에서 4/M-CTQAM이 4/M-QAM 보다 각각 0.5 dB, 0.8 dB, 0.9 dB의 성능 이득을 갖는 것을 확인할 수 있다.7, 8 and 9, in the AWGN channel And modulation order M=64, 256, 1024, circular hierarchical modulation constellation (4/M-CTQAM) according to an embodiment of the present invention and bit error probability of HP and LP bits of conventional 4/M-QAM This is a graph showing the performance of (BER; Bit Error Rate). 7 to 9, when M = 64, 256, 1024, in the case of the HP bit, 4/M-CTQAM is 0.5 dB, 0.8 dB, respectively, than 4/M-QAM at BER = 10-5, It can be seen that it has a performance gain of 0.9 dB.
본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The apparatus and method according to an embodiment 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 computer-readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in the computer software field. 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. -Includes magneto-optical media and hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The above-described hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around the embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
100: 성상도 생성 장치
410: 초기 성상도 생성부
420: 신호점 재배치부
430: 메모리
440: 프로세서100: constellation generating device
410: initial constellation generator
420: signal point rearrangement unit
430: memory
440: processor
Claims (11)
(b) 상기 초기 성상도에서 각 신호점의 이웃한 빈 위치에 후보 신호점을 설정하는 단계;
(c) 상기 초기 성상도에서 각 사분면에 배치된 신호점의 개수가 동일하도록 적어도 상기 후보 신호점들 중 일부를 재배치하는 단계를 포함하되,
상기 (c) 단계는,
홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많은지 여부를 판단하는 단계;
상기 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 상기 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많으면, 상기 홀수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하는 단계; 및
상기 짝수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 계층 변조 성상도 생성 방법.
(a) generating an initial constellation including M (M is a natural number) signal points-the initial constellation is a circular orthogonal amplitude modulated signal constellation;
(b) setting a candidate signal point at an adjacent empty position of each signal point in the initial constellation diagram;
(c) relocating at least some of the candidate signal points so that the number of signal points arranged in each quadrant in the initial constellation is the same,
The step (c),
Determining whether the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants;
If the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants, removing a signal point having the largest magnitude among signal points in each of the odd-numbered quadrants; And
And setting a candidate signal point having the smallest magnitude among candidate signal points in each of the even-numbered quadrants as a new signal point.
상기 (c) 단계는,
상기 초기 성상도에서 일부 사분면의 신호점 중 일부를 제거하며 인접한 다른 사분면의 후보 신호점 중 일부를 신규 신호점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 원형 계층 변조 성상도 생성 방법.
The method of claim 1,
The step (c),
A method for generating a circular hierarchical modulation constellation, comprising removing some of the signal points of some quadrants from the initial constellation and setting some of the candidate signal points of other adjacent quadrants as new signal points.
상기 (c) 단계는,
상기 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 작으면, 상기 짝수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하는 단계; 및
상기 짝수번째 사분면에 인접한 상기 홀수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정하는 단계를 포함하는 원형 계층 변조 성상도 생성 방법.
The method of claim 1,
The step (c),
If the number of signal points in the odd-numbered quadrants is smaller than the number of signal points in the even-numbered quadrants, removing a signal point having the largest magnitude among the signal points in each of the even-numbered quadrants; And
And setting a candidate signal point having the smallest magnitude among candidate signal points of each of the odd-numbered quadrants adjacent to the even-numbered quadrant as a new signal point.
A computer-readable recording medium on which a program code for performing the method according to claim 1 is recorded.
상기 초기 성상도에서 각 신호점의 이웃한 빈 위치에 후보 신호점을 설정하고, 상기 초기 성상도에서 각 사분면에 배치된 신호점의 개수가 동일하도록 상기 후보 신호점들 중 일부를 재배치하는 신호점 재배치부를 포함하되,
상기 신호점 재배치부는,
홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많은지 여부를 판단하여, 상기 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 상기 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 많으면, 상기 홀수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하고, 상기 짝수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 성상도 생성 장치.
An initial constellation generating unit for an initial constellation including M (M is a natural number) signal points-the initial constellation is a circular orthogonal amplitude modulated signal constellation; And
A signal point for setting a candidate signal point at an empty position adjacent to each signal point in the initial constellation and rearranging some of the candidate signal points so that the number of signal points arranged in each quadrant in the initial constellation is the same Including a relocation unit,
The signal point rearrangement unit,
It is determined whether the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants, and if the number of signal points in the odd-numbered quadrants is greater than the number of signal points in the even-numbered quadrants, the signal points of each of the odd-numbered quadrants A constellation diagram generation characterized in that the signal point having the largest magnitude among them is removed, and the candidate signal point having the smallest magnitude among the candidate signal points in each of the even-numbered quadrants is set as a new signal point. Device.
상기 신호점 재배치부는,
상기 초기 성상도에서 일부 사분면의 신호점 중 일부를 제거하며 인접한 다른 사분면의 후보 신호점 중 일부를 신규 신호점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 성상도 생성 장치.
The method of claim 7,
The signal point rearrangement unit,
And removing some of the signal points of some quadrants from the initial constellation map and setting some of the candidate signal points of other adjacent quadrants as new signal points.
상기 신호점 재배치부는,
상기 홀수번째 사분면들의 신호점 개수가 상기 짝수번째 사분면들의 신호점 개수보다 작으면, 짝수번째 사분면 각각의 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 큰 신호점을 제거하고, 상기 짝수번째 사분면에 인접한 상기 홀수번째 사분면 각각의 후보 신호점들 중 매그니튜드(magnitude)가 가장 작은 후보 신호점을 신규 신호점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 성상도 생성 장치.
The method of claim 7,
The signal point rearrangement unit,
If the number of signal points in the odd-numbered quadrants is less than the number of signal points in the even-numbered quadrants, the signal point having the largest magnitude among the signal points in each of the even-numbered quadrants is removed, and the signal point adjacent to the even-numbered quadrant is removed. A constellation generating apparatus, characterized in that, among candidate signal points of each odd-numbered quadrant, a candidate signal point having the smallest magnitude is set as a new signal point.
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2019
- 2019-11-19 KR KR1020190148436A patent/KR102249583B1/en active IP Right Grant
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