KR102455847B1 - Ftn 기반 신호 수신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

FTN 기반 신호 수신 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치는 FTN(Faster-Than-Nyquist) 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열을 등화하여 LLR(Log Likelihood ratio) 열을 생성하는 등화기; 상기 생성한 LLR 열을 디인터리빙 하는 디인터리버; 상기 디인터리빙한 LLR 열의 오류를 정정하여 디코딩하는 디코더; 상기 디코딩한 LLR 열을 인터리빙 하여 상기 등화기에 제공하는 인터리버 및 상기 인터리빙한 LLR 열을 이용하여 상기 등화기에 FTN 간섭 열이 제거된 상기 FTN 신호 열을 제공하는 FTN 간섭 추정부를 포함한다.

Description

FTN 기반 신호 수신 장치 및 방법 {APPARATUS FOR RECEIVING SIGNAL BASED ON FASTER-THAN-NYQUIST AND METHOD FOR USING THE SAME}
본 발명은 방송 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FTN(Faster-Than-Nyquist) 신호 수신 기술에 관한 것이다.
일반적인 통신 시스템은 심볼간의 간섭 없이 신호를 전송하기 위하여 나이퀴스트(Nyquist) 펄스 성형 방법을 사용한다. 나이퀴스트 펄스 성형 방법은 심볼간 간섭 없이 주어진 대역폭에서 최대 전송률을 가질 수 있도록 하는 펄스 성형 방법이다. 하지만 최근 통신 시스템에서는 주파수 효율 증대에 대한 요구사항이 증대되고 있으며 나이퀴스트 펄스 성형 방법은 전송 효율 측면에서 한계가 있어 이를 개선하기 위한 방법 중 하나로 FTN(Faster-Than-Nyquist) 전송 기법이 등장하였다.
FTN 전송 기법은 주파수 대역폭에 의해 주어지는 펄스 성형 형태를 그대로 유지하면서 펄스 성형 주기를 더 빠르게 하는, 즉 심볼 간의 간격을 좁혀 펄스가 중첩되도록 신호를 전송하는 방법이다. FTN 전송 기법은 필연적으로 송신 신호에 ISI(Inter Symbol Interference)를 발생시키지만, 동일한 대역폭에서 나이퀴스트 펄스 성형 방법보다 송신 신호의 전송 속도를 높일 수 있다.
이와 같이, FTN 전송 기법은 전송 속도를 높일 수 있지만 나이퀴스트 전송 기법에서는 발생하지 않는 ISI가 신호 생성 과정에서 포함되어 송신 되므로 수신 장치에서 오류 없이 데이터를 복원하기 위해서는 FTN으로 인해 발생하는 ISI (이후 FTN 간섭으로 표기)를 제거하여야 한다.
FTN 간섭은 송신 신호 생성 과정에서 인위적으로 발생한 간섭이기 때문에 그 패턴을 정확히 알고 있어 수신 신호에서 제거할 수 있는 특징이 있다. 즉, 수신 장치는 원래의 데이터에 FTN으로 인한 인위적인 간섭이 포함된 기준 신호를 생성하고, 수신 신호와 기준 신호를 비교하여 간섭이 제거된 데이터 복원이 가능하다. 또한 펄스 성형 필터는 대역 제한된 신호를 생성하기에 충분한 길이의 탭(tap)수를 가지며, 이러한 긴 길이의 필터 탭을 갖는 FTN 간섭은 넓은 범위의 이웃 심볼에 간섭을 발생시킨다. 수신기에서 이를 충분히 제거하지 못하면 수신 성능을 높이기 어려우며, 반면에 처리하는 이웃 심볼의 간섭을 넓은 범위까지 고려하면 수신 성능은 향상되지만 복잡도가 크게 증가하는 문제가 있다.
한편, 한국공개특허 제 10-2015-0097048 호 "ＦＴＮ 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 복호화 방법"는 FTN 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 복호화 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 장치는, FTN(Fast to Nyquist)으로 샘플링된 신호가 통신 채널 상에서 수신된 경우, BCJR 알고리즘을 통해 상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하고, 산출된 사후 확률을 이용하여 로그 우도비를 산출하는 등화기, 상기 등화기로부터 출력된 비트 데이터를 디인터리빙 하는 디인터리버, 상기 로드 우도비를 이용하여 상기 디인터리버에 의해 디인터리빙된 데이터비트의 신호 간섭을 보상하여 복호화하는 복호기, 및 상기 복호기로부터 출력된 데이터를 인터리빙 하여 상기 등화기로 제공하는 인터리버를 포함하는 FTN 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 복호화 방법에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 한국공개특허 제 10-2015-0097048 호는 FTN 기반 신호 수신 장치에서 발생하는 FTN 간섭에 관한 문제점에 대해서는 침묵하고 있다.
본 발명은 FTN을 사용하는 디지털 통신시스템에서 상대적으로 낮은 복잡도를 갖는 등화기의 등화 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 FTN을 사용하는 디지털 통신시스템에서 상대적으로 낮은 복잡도의 등화 과정에서 정확하게 전송 신호를 검출하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복잡도 문제로 인해 등화기에서 반영하지 못하는 간섭 성분을 제거하여 FTN 신호를 효과적으로 수신하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 등화기 및 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코더를 이용하는 신호 수신 장치를 구현하는 경우, 인터리버를 위한 리소스를 감소시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 BCJR 등화기에서 반영되지 않은 간섭 탭 계수로 인하여 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하여 BCJR 등화기의 등화 성능을 향상시키고, LDPC 디코더의 오류 정정 가능성을 향상시켜 정확하게 FTN 신호를 수신하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치는 FTN(Faster-Than-Nyquist) 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열을 등화하여 LLR(Log Likelihood ratio) 열을 생성하는 등화기; 상기 생성한 LLR 열을 디인터리빙 하는 디인터리버; 상기 디인터리빙한 LLR 열의 오류를 정정하여 디코딩하는 디코더; 상기 디코딩한 LLR 열을 인터리빙 하여 상기 등화기에 제공하는 인터리버 및 상기 인터리빙한 LLR 열을 이용하여 상기 등화기에 FTN 간섭 열이 제거된 상기 FTN 신호 열을 제공하는 FTN 간섭 추정부를 포함한다.
이 때, 상기 FTN 간섭 추정부는 상기 인터리빙한 LLR 열을 변조하여 상기 FTN 신호 열의 심볼 열을 추정하는 변조부 및 상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 간섭 열을 추정하고, 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하여 상기 등화기에 제공하는 FTN 간섭 필터를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 필터는 상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 신호 열의 FTN 간섭 필터 탭 계수 열에서 상기 등화기에서 심볼 복원을 위하여 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들을 '0'으로 설정할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 필터는 상기 추정한 심볼 열과 상기 FTN 간섭 필터 탭 계수 열을 컨볼루션하여 상기 FTN 간섭 열을 추정할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 필터는 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하여, 상기 FTN 신호 열에서 상기 등화기에 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수들로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 필터는 상기 FTN 신호 열의 심볼 열에서 상기 추정한 심볼 열을 감산한 결과가 기설정된 조건을 만족할 때까지 복조복호 과정을 반복하여, 상기 FTN 신호 열에서 상기 등화기에 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수들로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분들을 제거할 수 있다.
이 때, 상기 디코더는 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 정보 비트열로 출력할 수 있다.
이 때, 상기 디코더는 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 상기 인터리버에 제공하여 상기 복조복호 과정을 반복할 수 있다.
이 때, 상기 등화기는 상기 복조복호 과정의 반복 횟수를 고려하여 상기 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정할 수 있다.
이 때, 상기 디인터리버는 상기 등화기가 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 수행하는 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코딩을 수행하는 LDPC 디코더에 상응하는 경우, 상기 BCJR 등화기가 생성한 LLR 열에서 상기 인터리버가 산출한 상기 디코더 외부 정보 열을 제거한 상기 등화기 외부 정보 열을 디인터리빙 할 수 있다.
이 때, 상기 인터리버는 상기 등화기가 상기 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 상기 LDPC 디코더에 상응하는 경우, 상기 인터리빙한 LLR 열에서 상기 등화기 외부 정보 열을 제거한 상기 디코더 외부 정보 열을 상기 BCJR 등화기에 제공할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법은 FTN 기반 신호 수신 장치를 이용하는 방법에 있어서, 등화기가 FTN(Faster-Than-Nyquist) 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열을 등화하여 LLR(Log Likelihood ratio) 열을 생성하는 단계; 디인터리버가 상기 생성한 LLR 열을 디인터리빙 하는 단계; 디코더가 상기 디인터리빙한 LLR 열의 오류를 정정하여 디코딩하는 단계; 인터리버가 상기 디코딩한 LLR 열을 인터리빙 하는 단계 및 FTN 간섭 추정부가 상기 인터리빙한 LLR 열을 이용하여 상기 등화기에 일부 FTN 간섭 열이 제거된 상기 FTN 신호 열을 제공하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 FTN 신호 열을 제공하는 단계는 상기 인터리빙한 LLR 열을 변조하여 상기 FTN 신호 열의 심볼 열을 추정하는 단계; 상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 간섭 열을 추정하는 단계; 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하는 단계 및 상기 추정한 FTN 간섭 열이 제거된 상기 FTN 신호 열을 상기 등화기에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 열을 추정하는 단계는 상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 신호 열의 FTN 간섭 필터 탭 계수 열에서 상기 등화기에서 심볼 복원을 위하여 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들을 '0'으로 설정할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 열을 추정하는 단계는 상기 추정한 심볼 열과 상기 FTN 간섭 필터 탭 계수 열을 컨볼루션하여 상기 FTN 간섭 열을 추정할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 열을 제거하는 단계는 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하여, 상기 등화기에서 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수들로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거할 수 있다.
이 때, 상기 FTN 간섭 열을 제거하는 단계는 상기 FTN 신호 열의 심볼 열에서 상기 추정한 심볼 열을 감산한 결과가 기설정된 조건을 만족할 때까지 복조복호 과정을 반복하여, 상기 FTN 신호 열에서 상기 등화기에 반영되지 못하는 FTN 간섭 성분을 제거할 수 있다.
이 때, 상기 디코딩하는 단계는 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 정보 비트열로 출력할 수 있다.
이 때, 상기 디코딩하는 단계는 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 상기 인터리버에 제공하여 상기 복조복호 과정을 반복할 수 있다.
이 때, 상기 디인터리빙 하는 단계는 상기 등화기가 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 수행하는 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코딩을 수행하는 LDPC 디코더에 상응하는 경우, 상기 BCJR 등화기가 생성한 LLR 열에서 상기 인터리버가 산출한 상기 디코더 외부 정보 열을 제거한 상기 등화기 외부 정보 열을 디인터리빙 할 수 있다.
이 때, 상기 인터리빙 하는 단계는 상기 등화기가 상기 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 상기 LDPC 디코더에 상응하는 경우, 상기 인터리빙한 LLR 열에서 상기 등화기 외부 정보 열을 제거한 상기 디코더 외부 정보 열을 상기 BCJR 등화기에 제공할 수 있다.
본 발명은 FTN을 사용하는 디지털 통신시스템에서 상대적으로 낮은 복잡도를 갖는 등화기의 등화 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 FTN을 사용하는 디지털 통신시스템에서 상대적으로 낮은 복잡도의 등화 과정에서 정확하게 전송 신호를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 복잡도 문제로 인해 등화기에서 반영하지 못하는 간섭 성분을 제거하여 FTN 신호를 효과적으로 수신할 수 있다.
또한, 본 발명은 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 등화기 및 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코더를 이용하는 신호 수신 장치를 구현하는 경우, 인터리버를 위한 리소스를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 BCJR 등화기에서 반영되지 않은 간섭 탭 계수로 인하여 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하여 BCJR 등화기의 등화 성능을 향상시키고, LDPC 디코더의 오류 정정 가능성을 향상시켜 정확하게 FTN 신호를 수신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 모델을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도2c는 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 인자 τ 별 FTN 간섭필터 탭 계수를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 FTN 간섭 추정부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 BCJR 등화기와 LDPC 디코더를 사용하는 FTN 기반 신호 수신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 FTN 간섭 열 제거 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 모델을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 모델은 송신하고자 하는 길이 K 의 정보 비트 열(bit sequence)에 상응하는 u ={u 0, u 1, …, u (k-1)} 은 부호화율 R 로 채널부호화되어 N=K/R 길이의 비트 열 c ={c 0, c 1, …, c (N-1)}로 부호화될 수 있다. 부호화된 비트 열 c 는 인터리빙 과정을 통해 v ={v 0, v 1, …, v (N-1)}로 순서가 변경될 수 있고, 변조 과정(본 발명의 일실시예에 따르면 변조 방식은 M진 변조방식을 이용할 수 있고, m=log 2 M 를 이용할 수 있다.)을 통해 L=N/m 길이의 심볼 열(symbol sequence) a ={a 0, a 1, …, a (L-1)} 로 맵핑(mapping)된 후, 각 심볼을 ?T의 주기로 출력되는 하기 수학식 1의 p(t) 신호가 될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016074105581-pat00001
a l 은 길이 L 의 심볼 열 a 의 l 번째 심볼에 상응할 수 있다.
δ(t)는 디락 델타 함수(Dirac delta function)에 상응할 수 있다.
이 때, T 는 p(t) 를 대역 제한하는 송신 필터의 나이퀴스트 전송 조건을 만족하는 심볼 주기에 상응할 수 있고, τ 는 FTN 인자(factor)에 상응할 수 있다. FTN 인자 τ는 0<τ≤1 인 값이 사용될 수 있으며, 역수 1/τ 에 비례하여 심볼의 전송 속도가 증가할 수 있다. 특히, τ=1 일 때는 나이퀴스트 율을 만족하는 전송 주기가 될 수 있다.
변조 신호 p(t) 는 임펄스 응답 h(t) 를 가지는 송신 필터를 통과한 후 송신될 수 있으며, 송신 신호 x(t) 는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016074105581-pat00002
여기서 송신 필터 h(t) 는 RRC(Root Raised Cosine) 필터를 사용한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, * 연산자는 컨볼루션(convolution) 연산자에 상응할 수 있다.
송신 신호 x(t) 가 가산 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise, AWGN) 채널을 통과하여 수신된 수신 신호 r(t) 는 수신 필터링 과정에서 송신 신호에 정합되는 필터를 통해 하기 수학식 3의 y(t) 로 출력될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016074105581-pat00003
이 때, g(t) 는 h(t)*h *(-t) 에 상응할 수 있고, h(t) 가 RRC(root raised cosine) 필터의 임펄스 응답이기 때문에 g(t) 는 RC(Raised Cosine) 필터의 임펄스 응답이 될 수 있다. ω(t)는 가산 백색 가우시안 잡음에 상응할 수 있고,
Figure 112016074105581-pat00004
는 ω(t)가 수신 필터에 의해 필터링된 잡음 신호로 FTN의 경우 유색 잡음(colored noise) 특성을 가질 수 있다.
y(t) 를 심볼 위치에 동기를 맞춰 τT 주기로 샘플링(sampling)한 신호 y(kτT) 를 y k 로 정의하면 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112016074105581-pat00005
여기서 a k 는 수신하려고 하는 심볼이고
Figure 112016074105581-pat00006
는 t=kτT 에서 샘플링된 y k 신호에 포함된 잡음에 상응할 수 있다. g(kτT) 는 g k 로 정의하며 본 발명의 일실시예에 따르면, g k 를 FTN 간섭 필터 탭 계수라 명명한다. 수학식 4를 심볼 a k 수신 관점에서 다시 정리하면 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112016074105581-pat00007
위 식에서 z k 는 t=kτT 에서 샘플링된 y k 신호에 포함된 FTN 간섭이며, 심볼 a k 수신에 오류를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 즉, τ=1일 때 g k 는 g(t)를 나이퀴스트 전송 주기 T로 샘플링된 값이며 g 0(g(t)가 RC 필터인 경우 1)을 제외한 나머지 FTN 간섭 필터 탭 계수가 모두 0이기 때문에 FTN 간섭 z k 이 없다.
그러나, 0<τ<1이면 대부분의 FTN 간섭 필터 탭 계수 g k 가 0이 아닌 값을 갖게 되므로, y k 신호에 FTN 간섭 z k 이 더해져서 수신 오류가 발생할 수 있다.
따라서, FTN 신호 수신 시에는 이러한 FTN 간섭 성분을 제거해야 전송된 심볼을 정확히 검출 할 수 있다.
도 2a 내지 도2c는 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 인자 τ 별 FTN 간섭필터 탭 계수를 나타낸 그래프이다.
도 2a 를 참조하면, τ=1 일 때, FTN 간섭 필터 탭 계수 g k 를 나타낸 것을 알 수 있다. g k 가 g 0 인 경우를 제외하고, 나머지 FTN 간섭 필터 탭 계수가 모두 0 인 것을 알 수 있다.
도 2b 를 참조하면, τ=0.9 일 때, FTN 간섭 필터 탭 계수 g k 를 나타낸 것을 알 수 있다. g -9 내지 g 9 에서 FTN 간섭 필터 탭 계수가 0이 아닌 값을 갖는 것을 알 수 있고, 이로 인해 수신 오류가 발생할 수 있다.
도 2c 를 참조하면, τ=0.8 일 때, FTN 간섭 필터 탭 계수 g k 를 나타낸 것을 알 수 있다. 도 2b에 비해 g k 값이 크게 나타나는 것을 알 수 있어 τ 가 0에 가까워 질수록, 수신 오류가 크게 발생할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치를 나타낸 블록도이다. 도 4는 도 3에 도시된 FTN 간섭 추정부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치는 등화기(110), 디인터리버(120), 디코더(130), 인터리버(140) 및 FTN 간섭 추정부(150)를 포함한다.
등화기(110)는 수신 필터 출력이 FTN (Faster-Than-Nyquist) 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열 y 을 주어진 FTN 간섭 패턴을 이용하여 등화하여 왜곡된 심볼을 복원할 수 있고, 복원된 심볼을 복조하여 수신 비트에 대한 연판정 정보(soft information)의 LLR(log likelihood ratio) 열
Figure 112016074105581-pat00008
을 생성할 수 있다.
Figure 112016074105581-pat00009
는 도 1에 도시된 인터리빙 출력 비트 열 v 에 대응되는 수신 비트의 LLR 열에 상응할 수 있다.
디인터리버(120)는 등화기(110)가 생성한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00010
을 송신부 인터리빙의 역과정으로 순서를 복원하는 디인터리빙을 수행하여 디인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00011
을 출력할 수 있다.
디코더(130)는 채널복호화 과정을 통해 디인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00012
의 오류를 정정하여 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00013
을 출력할 수 있다.
인터리버(140)는 디코더(130)에서 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00014
을 송신부 인터리빙 과정과 동일한 순서로 인터리빙을 수행하여 인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00015
을 출력할 수 있다.
반복적인 복조복호를 위하여 등화기(110)는 등화 및 복조 과정에 수신 비트에 대한 사전확률로 인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00016
을 적용하여 보다 정확한 연판정 정보를 얻을 수 있다. 디코더(130)는 복조복호 과정을 반복적으로 수행하여 보다 정확한 수신 비트의 확률 정보를 얻을 수 있으며, 기설정된 반복 조건이 만족되면 최대한 오류가 정정된 정보 비트 열
Figure 112016074105581-pat00017
를 출력할 수 있다.
하지만 FTN 간섭으로 왜곡된 심볼을 복원하는 과정에서 등화 과정의 복잡도로 인해 충분한 길이의 FTN 간섭 필터 탭 계수를 반영하지 못하는 문제가 있다. 예를 들어, 등화기(110)에서 일부 FTN 간섭 필터 탭 계수 {g - J , …, g 0, …, g J } 만 반영하여 y k 에서 a k 를 복원하는 경우, 노이즈 뿐만 아니라 반영되지 않은 탭 계수 {…, g -( J +2}, g - ( J +1} , g ( J +1}, g ( J +1}, …} 로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하지 못하고, 따라서 반복적으로 신호를 등화 하면서 복조복호를 하더라도 정확한 정보 비트 열을 수신할 수 없다. 이것은 상기 수학식 4를 변형하여 하기 수학식 6으로 정리할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112016074105581-pat00018
상기 문제점을 해결하기 위하여, FTN 간섭 추정부(150)는 인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00019
을 이용하여 등화기(110)에 FTN 간섭 열이 제거된 FTN 신호 열을 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, FTN 간섭 추정부(150)는 변조부(151) 및 FTN 간섭 필터(152)를 포함할 수 있다.
변조부(151)는 인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00020
을 송신부 변조 과정과 동일하게 변조하여 심볼 열
Figure 112016074105581-pat00021
을 추정할 수 있다.
이 때, 변조부(151)는 M진 변조 방식을 이용할 수 있고, m=log 2 M 를 이용하여 심볼 열의 길이를 추정할 수 있다.
FTN 간섭 필터(152)는 등화기(110)에서 반영되지 않은 FTN 간섭 필터 탭 계수로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 계산하여 하기 수학식 7과 같이 추정된 FTN 간섭 열 을 추정할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112016074105581-pat00022
Figure 112016074105581-pat00023
는 FTN 간섭 필터 탭 계수 중 등화기(110)에 반영되는 탭 계수가 '0'으로 설정된 것으로, FTN 간섭 필터(152)는 추정한 심볼 열
Figure 112016074105581-pat00024
을 이용하여 등화기에서 심볼 복원을 위하여 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들을 '0'으로 설정할 수 있다.
이 때, FTN 간섭 필터(152)는 상기 수학식 7과 같이, 추정한 심볼 열
Figure 112016074105581-pat00025
과 등화기에서 심볼 복원을 위하여 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들을 '0'으로 설정한
Figure 112016074105581-pat00026
를 컨볼루션하여 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00027
을 추정할 수 있다.
등화기(110)가 탭 계수 {g - J , …, g 0, …, g J } 만 심볼 복원에 반영하는 경우,
Figure 112016074105581-pat00028
의 k 번째 FTN 간섭 필터 탭 계수
Figure 112016074105581-pat00029
는 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112016074105581-pat00030
또한, FTN 간섭 필터(150)는 수신한 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00031
에서 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00032
을 제거하여 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00033
이 제거된 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00034
를 생성하여, 등화기(110)에 제공할 수 있다.
이 때, 추정한 간섭 열이 제거된 FTN 신호 열의 k 번째 항에 대한 식은 하기 수학식 9와 같다.
[수학식 9]
Figure 112016074105581-pat00035
수학식 9의 <1>항은 등화기(110)에서 심볼 복원에 반영되는 FTN 간섭 탭 계수로 복원 가능한 부분이고, <2>항은 등화기(110)에서 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수로 인한 FTN 간섭 성분을 추정된 심볼 열로 제거하는 부분이다. <2>항을 0으로 만들기 위해서는,
Figure 112016074105581-pat00036
과
Figure 112016074105581-pat00037
이 같아질수록 0 에 가까워진다.
Figure 112016074105581-pat00038
은 변조부(151)가 변조한 추정 심볼로 채널복호화 결과가 정확한 경우
Figure 112016074105581-pat00039
과 같아진다. 따라서 <2>항은 복조복호 과정을 반복함에 따라 채널복호화 결과가 정확해지면 0으로 수렴할 수 있다.
즉, FTN 간섭 추정부(150)는 반복적인 복조복호 수신구조에서 FTN 간섭 추정으로 얻어지는 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00040
을 FTN 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00041
에서 제거하는 과정을 통해, 복잡도 문제로 인해 등화기(110)에서 반영하지 못하는 간섭을 제거할 수 있다.
이 때, 등화기(110)는 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정하는 J를 복조복호 과정의 반복 횟수에 따라 변경하는 가변적인 간섭 탭을 사용할 수 있다.
즉, 등화기(110)는 복조복호 과정의 초기에는 등화기 복잡도가 조금 높더라도 보다 정확한 등화를 위해 넓은 범위의 간섭 탭을 반영하여 FTN 간섭 성분을 제거할 수 있다.
이 때, 등화기(110)는 반복적 복조복호 과정을 통해 디코더(130)의 출력을 이용하여 정확하게 간섭 추정을 수행할 수 있다.
따라서, 등화기(110)는 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정하는 J를 감소시켜도 충분한 등화 성능을 얻으면서 등화 복잡도를 낮출 수 있다.
이 때, 등화기(110)는 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정하는 J를 0이 될 때까지 줄일 수 있다.
나아가, 등화기(110)는 J가 0인 경우 M-ary 복조기와 동일한 기능을 수행할 수 있다.
즉, 등화기(110)는 복조복호 과정이 반복될수록 등화 성능이 향상 되어서 FTN 간섭 신호를 효과적으로 수신할 수 있다.
또한, 디코더(130)는 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00042
에서 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00043
을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우, 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00044
을 정보 비트열
Figure 112016074105581-pat00045
로 출력할 수 있다.
이 때, 디코더(130)는 는 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00046
에서 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00047
을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00048
을 인터리버(140)에 제공하여 복조복호 과정을 반복할 수 있다.
이 때, 복조복호 과정 반복은
Figure 112016074105581-pat00049
과
Figure 112016074105581-pat00050
이 최대한 같아져서 0으로 수렴하거나 기설정된 값 미만이 되는 조건을 만족할 때까지 반복될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 BCJR 등화기와 LDPC 디코더를 사용하는 FTN 기반 신호 수신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 BCJR 등화기와 LDPC 디코더를 사용하는 FTN 기반 신호 수신 장치는 도 3에 도시된 FTN 기반 신호 수신 장치의 등화기(110)가 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 수행하는 BCJR 등화기(111)에 상응하고, 디코더(130)가 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코딩을 수행하는 LDPC 디코더에 상응할 수 있다.
BCJR 등화기(111)와 LDPC 디코더(131)는 각각의 출력 LLR 열에서 입력 LLR 열을 빼준 외부 정보(extrinsic information) 열을 사용할 수 있다.
이 때, BCJR 등화기(111)와 LDPC 디코더(131)의 외부 정보 열 사용은 복조복호 과정 반복에 따른 LLR 값의 안정된 수렴을 위한 것일 수 있다.
FTN 간섭 추정부(150)는 도 3에 도시된 FTN 간섭 추정부(150)와 동일한 것으로, BCJR 등화기(111)에서 심볼 복원을 위해 반영되는 간섭 탭 계수를 '0'으로 설정하기 위하여 수학식 8의 FTN 필터 탭 계수가 사용될 수 있다.
또한, FTN 간섭 추정부(150)는 반복적인 복조복호 과정을 통해 추정된 심볼 열을 이용하여 BCJR 등화기(111)에서 반영되지 않은 FTN 간섭 탭 계수로 인하여 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하여 BCJR 등화기(111)의 등화 성능을 향상시키고 LDPC 디코더(131)의 오류 정정 성능을 향상 시켜 보다 정확한 FTN 신호를 수신할 수 있다.
그러나, BCJR 등화기(111)와 LDCP 디코더(131)를 사용하는 FTN 수신 장치는 BCJR등화기(111)에 디코더 외부 정보 열을 제공하는 제1 인터리버(141)와 LDPC 디코딩된 LLR 열을 FTN 간섭 추정부(150)에 제공하는 제2 인터리버(142)가 필요한 것을 알 수 있어, 하드웨어 구현 시 인터리버를 위한 리소스가 증가하는 문제점이 존재하는 것을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 문제점을 해결하기 위하여 외부 정보 열 계산 구조를 변경한 BCJR 등화기(111)와 LDCP 디코더(131)를 사용하는 FTN 수신 장치를 나타낸 것을 알 수 있다.
즉, 디인터리버(120)는 BCJR 등화기(111)가 생성한 LLR 열에서 상기 인터리버가 산출한 상기 디코더 외부 정보 열을 제거한 등화기 외부 정보 열을 디인터리빙 할 수 있다.
디코더 외부 정보 열은 이전 이터레이션에서 계산 후 저장된 값이 사용되며 디코더 외부 정보 열의 초기 값은 모두 0으로 설정될 수 있다.
인터리버(140)는 LDPC 디코더(131)가 LDPC 디코딩한 LLR 열을 인터리빙한 LLR 열에서 등화기 외부 정보 열을 제거한 디코더 외부 정보 열을 BCJR 등화기(111)에 제공할 수 있다.
이 때, 인터리버(140)는 LDPC 디코더(131)가 LDPC 디코딩한 LLR 열을 FTN 간섭 추정부(150)에도 제공할 수 있으므로, 하나의 인터리버(140)를 사용하기 때문에 도 5에 도시된 BCJR 등화기(111) 및 LDCP 디코더(131)을 사용한 FTN 기반 신호 수신 장치에 비해 하드웨어 구현 시 인터리버(140)를 위한 리소스를 감소시킬 수 있다.
또한, 디코더 외부 정보 열은 현재 루프의 LDPC 디코더(131)의 입출력을 사용하여 외부 정보 열을 계산될 수 있다. 이 때, 디코더 외부 정보 열은 다음 이터레이션에서 BCJR 등화기(111)의 등화 과정에 사전 확률로도 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법을 나타낸 동작흐름도이다. 도 8은 도 7에 도시된 FTN 간섭 열 제거 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법은 먼저 LLR 열을 생성할 수 있다(S210).
즉, 단계(S210)는 등화기(110)가 수신 필터 출력이 FTN (Faster-Than-Nyquist) 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열 y 을 주어진 FTN 간섭 패턴을 이용하여 등화하여 왜곡된 심볼을 복원할 수 있고, 복원된 심볼을 복조하여 수신 비트에 대한 연판정 정보(soft information)의 LLR(log likelihood ratio) 열
Figure 112016074105581-pat00051
을 생성할 수 있다.
Figure 112016074105581-pat00052
는 도 1에 도시된 인터리빙 출력 비트 열 v 에 대응되는 수신 비트의 LLR 열에 상응할 수 있다.
또한, 단계(S210)는 등화기(110)가 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정하는 J를 복조복호 과정의 반복 횟수에 따라 변경하는 가변적인 간섭 탭을 사용할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 등화기(110)가 복조복호 과정의 초기에는 등화기 복잡도가 조금 높더라도 보다 정확한 등화를 위해 넓은 범위의 간섭 탭을 반영할 수 있다.
이 때, 등화기(110)는 반복적 복조복호 과정을 통해 디코더(130)의 출력을 이용하여 정확하게 간섭 추정을 수행할 수 있다.
따라서, 단계(S210)는 등화기(110)에서 반영하는 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정하는 J를 감소시켜도 충분한 등화 성능을 얻으면서 등화 복잡도를 낮출 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 등화기(110)에서 반영하는 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정하는 J를 0이 될 때까지 줄일 수 있다.
나아가, 단계(S210)는 J가 0인 경우, 등화기(110)가 M-ary 복조기와 동일한 기능을 수행할 수 있다.
즉, 단계(S210)는 등화기(110)가 복조복호 과정이 반복될수록 등화 성능이 향상 되어서 FTN 간섭 신호를 효과적으로 수신할 수 있다.
또한, 단계(S210)는 등화기(110)가 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 수행하는 경우, BCJR 알고리즘을 통해 수신한 FTN 신호 열을 등화하여 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00053
을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법은 디인터리빙을 수행할 수 있다(S220).
즉, 단계(S220)는 등화기(110)가 생성한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00054
을 디인터리버(120)가 송신부 인터리빙의 역과정으로 순서를 복원하는 디인터리빙을 수행하여 디인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00055
을 출력할 수 있다.
또한, 단계(S220)는 도 3에 도시된 FTN 기반 신호 수신 장치의 등화기(110)가 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 수행하는 BCJR 등화기(111)에 상응하고, 디코더(130)가 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코딩을 수행하는 LDPC 디코더에 상응하는 경우, 디인터리버(120)가 BCJR 등화기(111)에서 생성한 LLR 열에서 상기 인터리버가 산출한 상기 디코더 외부 정보 열을 제거한 등화기 외부 정보 열을 디인터리빙 할 수 있다.
디코더 외부 정보 열은 이전 이터레이션에서 계산 후 저장된 값이 사용되며 디코더 외부 정보 열의 초기 값은 모두 0으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법은 디코딩을 수행할 수 있다(S230).
즉, 단계(S230)는 디코더(130)가 채널복호화 과정을 통해 디인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00056
의 오류를 정정하여 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00057
을 출력할 수 있다.
또한, 단계(S230)는 디코더(130)가 LDCP 디코더(131)에 상응하는 경우, 등화기 외부 정보 열을 디인터리빙한 비트 열을 LDPC 디코딩하여 LLR 열을 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법은 인터리빙을 수행할 수 있다(S240).
즉, 단계(S240)는 인터리버(140)가 디코더(130)에서 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00058
을 송신부 인터리빙 과정과 동일한 순서로 인터리빙을 수행하여 인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00059
을 출력할 수 있다.
또한, 단계(S240)는 인터리버(140)가 LDPC 디코더(131)에서 LDPC 디코딩한 LLR 열을 인터리빙한 LLR 열에서 등화기 외부 정보 열을 제거한 디코더 외부 정보 열을 BCJR 등화기(111)에 제공할 수 있다.
이 때, 단계(S240)는 인터리버(140)가 LDPC 디코더(131)에서 LDPC 디코딩한 LLR 열을 FTN 간섭 추정부(150)에도 제공할 수 있으므로, 하나의 인터리버(140)를 사용하기 때문에 도 5에 도시된 BCJR 등화기(111) 및 LDCP 디코더(131)을 사용한 FTN 기반 신호 수신 장치에 비해 하드웨어 구현 시 인터리버(140)를 위한 리소스를 감소시킬 수 있다.
또한, 디코더 외부 정보 열은 현재 루프의 LDPC 디코더(131)의 입출력을 사용하여 외부 정보 열을 계산될 수 있다. 이 때, 디코더 외부 정보 열은 다음 이터레이션에서 BCJR 등화기(111)의 등화 과정에 사전 확률로도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 방법은 FTN 간섭 열을 제거할 수 있다(S250).
도 8을 참조하면, 단계(S250)는 먼저 심볼 열을 추정할 수 있다(S251).
즉, 단계(S251)는 FTN 간섭 추정부(150)의 변조부(151)가 인터리버(140)에서 인터리빙한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00060
을 송신부 변조 과정과 동일하게 변조하여 심볼 열
Figure 112016074105581-pat00061
을 추정할 수 있다.
이 때, 단계(S251)는 변조부(151)가 M진 변조 방식을 이용할 수 있고, m=log 2 M 를 이용하여 심볼 열의 길이를 추정할 수 있다.
또한, 단계(S250)는 FTN 간섭 열을 추정할 수 있다(S252).
즉, 단계(S252)는 FTN 간섭 추정부(150)의 FTN 간섭 필터(152)가 등화기(110)에서 반영되지 않은 FTN 간섭 필터 탭 계수로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 계산하여 상기 수학식 7과 같이 추정된 FTN 간섭 열 을 추정할 수 있다.
이 때, 단계(S252)는 FTN 간섭 필터(152)가 상기 수학식 7과 같이, 변조부(151)에서 추정한 심볼 열
Figure 112016074105581-pat00062
과 등화기에서 심볼 복원을 위하여 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들을 '0'으로 설정한
Figure 112016074105581-pat00063
를 컨볼루션하여 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00064
을 추정할 수 있다.
또한, 단계(S250)는 FTN 간섭 열을 제거할 수 있다(S253).
즉, 단계(S253)는 FTN 간섭 필터(150)가 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00065
에서 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00066
을 제거하여 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00067
이 제거된 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00068
를 생성할 수 있다.
이 때, 추정한 간섭 열이 제거된 FTN 신호 열의 k 번째 항에 대한 식은 상기 수학식 9와 같다.
수학식 9의 <1>항은 등화기(110)에서 심볼 복원에 반영되는 FTN 간섭 탭 계수로 복원 가능한 부분이고, <2>항은 등화기(110)에서 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수로 인한 FTN 간섭 성분을 추정된 심볼 열로 제거하는 부분이다. <2>항을 0으로 만들기 위해서는,
Figure 112016074105581-pat00069
과
Figure 112016074105581-pat00070
이 같아질수록 0 에 가까워진다.
Figure 112016074105581-pat00071
은 변조부(151)가 변조한 추정 심볼로 채널복호화 결과가 정확한 경우
Figure 112016074105581-pat00072
과 같아진다. 따라서 <2>항은 복조복호 과정을 반복함에 따라 채널복호화 결과가 정확해지면 0으로 수렴할 수 있다.
즉, 단계(S253)는 FTN 간섭 추정부(150)가 반복적인 복조복호 수신구조에서 FTN 간섭 추정으로 얻어지는 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00073
을 FTN 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00074
에서 제거하는 과정을 통해, 복잡도 문제로 인해 등화기(110)에서 반영하지 못하는 간섭을 제거할 수 있다.
또한, 단계(S250)는 FTN 간섭 열이 제거된 FTN 신호 열을 제공할 수 있다(S254).
즉, 단계(S254)는 FTN 간섭 필터(152)가 FTN 간섭 열이 제거된 FTN 신호 열을 등화기(110)에 제공하여, 등화기(110)는 복조복호 과정이 반복될수록 등화 성능이 향상 되어서 FTN 간섭 신호를 효과적으로 수신할 수 있다.
이 때, 단계(S254)는 디코더(130)가 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00075
에서 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00076
을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우, 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00077
을 정보 비트열
Figure 112016074105581-pat00078
로 출력할 수 있다.
이 때, 단계(S254)는 디코더(130)가 FTN 신호 열
Figure 112016074105581-pat00079
에서 추정한 FTN 간섭 열
Figure 112016074105581-pat00080
을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 디코딩한 LLR 열
Figure 112016074105581-pat00081
을 인터리버(140)에 제공하여 복조복호 과정을 반복할 수 있다.
이 때, 단계(S254)는
Figure 112016074105581-pat00082
과
Figure 112016074105581-pat00083
이 최대한 같아져서 0으로 수렴하거나 기설정된 값 미만이 되는 조건을 만족할 때까지 복조복호 과정을 반복할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
110: 등화기
111: BCJR 등화기
120: 디인터리버
130: 디코더
131: LDPC 디코더
140: 인터리버
141: 제1 인터리버
142: 제2 인터리버
150: FTN 간섭 추정부
151: 변조부
152: FTN 간섭 필터

Claims (20)

  1. FTN(Faster-Than-Nyquist) 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열을 등화하여 LLR(Log Likelihood ratio) 열을 생성하는 등화기;
    상기 생성한 LLR 열을 디인터리빙 하는 디인터리버;
    상기 디인터리빙한 LLR 열의 오류를 정정하여 디코딩하는 디코더;
    상기 디코딩한 LLR 열을 인터리빙 하여 상기 등화기에 제공하는 인터리버; 및
    상기 인터리빙한 LLR 열을 이용하여 상기 등화기에 FTN 간섭 열이 제거된 상기 FTN 신호 열을 제공하는 FTN 간섭 추정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 FTN 간섭 추정부는
    상기 인터리빙한 LLR 열을 변조하여 상기 FTN 신호 열의 심볼 열을 추정하는 변조부; 및
    상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 간섭 열을 추정하고, 상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하여 상기 등화기에 제공하는 FTN 간섭 필터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 FTN 간섭 필터는
    상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 신호 열의 FTN 간섭 필터 탭 계수 열에서 상기 등화기에서 심볼 복원을 위하여 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들을 '0'으로 설정하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 FTN 간섭 필터는
    상기 추정한 심볼 열과 상기 FTN 간섭 필터 탭 계수 열을 컨볼루션하여 상기 FTN 간섭 열을 추정하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 FTN 간섭 필터는
    상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하여, 상기 FTN 신호 열에서 상기 등화기에 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수들로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 FTN 간섭 필터는
    상기 FTN 신호 열의 심볼 열에서 상기 추정한 심볼 열을 감산한 결과가 기설정된 조건을 만족할 때까지 복조복호 과정을 반복하여, 상기 FTN 신호 열에서 상기 등화기에 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수들로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 디코더는
    상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 정보 비트열로 출력하고,
    상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 상기 인터리버에 제공하여 상기 복조복호 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 등화기는
    상기 복조복호 과정의 반복 횟수를 고려하여 상기 FTN 간섭 탭 계수들의 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 디인터리버는
    상기 등화기가 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 수행하는 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코딩을 수행하는 LDPC 디코더에 상응하는 경우,
    상기 BCJR 등화기가 생성한 LLR 열에서 상기 인터리버가 산출한 디코더 외부 정보 열을 제거한 등화기 외부 정보 열을 디인터리빙 하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 인터리버는
    상기 등화기가 상기 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 상기 LDPC 디코더에 상응하는 경우,
    상기 LDPC 디코더가 LDPC 디코딩한 LLR 열을 인터리빙한 LLR 열에서 상기 등화기 외부 정보 열을 제거한 상기 디코더 외부 정보 열을 상기 BCJR 등화기에 제공하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
  11. FTN 기반 신호 수신 장치를 이용하는 방법에 있어서,
    등화기가 FTN(Faster-Than-Nyquist) 신호 율로 샘플링된 FTN 신호 열을 등화하여 LLR(Log Likelihood ratio) 열을 생성하는 단계;
    디인터리버가 상기 생성한 LLR 열을 디인터리빙 하는 단계;
    디코더가 상기 디인터리빙한 LLR 열의 오류를 정정하여 디코딩하는 단계;
    인터리버가 상기 디코딩한 LLR 열을 인터리빙 하는 단계; 및
    FTN 간섭 추정부가 상기 인터리빙한 LLR 열을 이용하여 상기 등화기에 FTN 간섭 열이 제거된 상기 FTN 신호 열을 제공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 FTN 신호 열을 제공하는 단계는
    상기 인터리빙한 LLR 열을 변조하여 상기 FTN 신호 열의 심볼 열을 추정하는 단계;
    상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 간섭 열을 추정하는 단계;
    상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하는 단계; 및
    상기 추정한 FTN 간섭 열이 제거된 상기 FTN 신호 열을 상기 등화기에 제공하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 FTN 간섭 열을 추정하는 단계는
    상기 추정한 심볼 열을 이용하여 상기 FTN 신호 열의 FTN 간섭 필터 탭 계수 열에서 상기 등화기에서 심볼 복원을 위하여 반영되는 FTN 간섭 탭 계수들을 '0'으로 설정하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 FTN 간섭 열을 추정하는 단계는
    상기 추정한 심볼 열과 상기 FTN 간섭 필터 탭 계수 열을 컨볼루션하여 상기 FTN 간섭 열을 추정하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  15. 청구항 14에 있어서
    상기 FTN 간섭 열을 제거하는 단계는
    상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거하여, 상기 등화기에서 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수들로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  16. 청구항 15에 있어서
    상기 FTN 간섭 열을 제거하는 단계는
    상기 FTN 신호 열의 심볼 열에서 상기 추정한 심볼 열을 감산한 결과가 기설정된 조건을 만족할 때까지 복조복호 과정을 반복하여, 상기 FTN 신호 열에서 상기 등화기에 반영되지 못하는 FTN 간섭 탭 계수들로 인해 발생하는 FTN 간섭 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 디코딩하는 단계는
    상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 정보 비트열로 출력하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 디코딩하는 단계는
    상기 FTN 신호 열에서 상기 추정한 FTN 간섭 열을 제거한 결과가 기설정된 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 디코딩한 LLR 열을 상기 인터리버에 제공하여 상기 복조복호 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 디인터리빙 하는 단계는
    상기 등화기가 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 수행하는 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 LDPC(Low-Density Parity-Check) 디코딩을 수행하는 LDPC 디코더에 상응하는 경우,
    상기 BCJR 등화기가 생성한 LLR 열에서 상기 인터리버가 산출한 디코더 외부 정보 열을 제거한 등화기 외부 정보 열을 디인터리빙 하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
  20. 청구항 19에 있어서
    상기 인터리빙 하는 단계는
    상기 등화기가 상기 BCJR 등화기에 상응하고, 상기 디코더가 상기 LDPC 디코더에 상응하는 경우,
    상기 인터리빙한 LLR 열에서 상기 등화기 외부 정보 열을 제거한 상기 디코더 외부 정보 열을 상기 BCJR 등화기에 제공하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 방법.
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