KR20000042651A - Demapping apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 통신에서 전송된 데이터를 디매핑하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 송신단에서 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 맵핑하여 전송하였을 경우에 이를 수신하여 다시 디매핑시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for demapping data transmitted in digital communication. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for receiving and remapping when a transmitter maps and transmits a quadrature amplitude modulation (QAM) scheme. .
일반적으로 디지털 통신의 목적은, 송신단에서 전송하려는 디지털 데이터를 어떠한 전송 방식에 따라 변형(이를 변조라 함)시켜서 채널을 통해 전송하고, 수신단에서는 송신단에서 사용한 전송 방법의 역과정을 수행(이를 복조라 함)하여 보내고자 하는 데이터를 잃어버림없이 수신하고자 하는 것이다.In general, the purpose of digital communication is to transmit the digital data to be transmitted through the channel by modifying (called modulation) the digital data to be transmitted by the transmitting end, and the receiving end performs a reverse process of the transmission method used by the transmitting end (demodulation of this). To receive data without losing it.
이때, 전송시 채널상에서 생길 수 있는 오류를 보상하기 위해 송신단에서는 전송 데이터에 대해 오류 정정 부호화(FEC)를 한 후 변조 방법에 따라 데이터를 일정한 별자리에 매핑을 하여 송신을 한다. 상기 송신단에서 매핑시 주로 사용되는 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64-QAM이다. 특히, 복수의 다중 캐리어를 사용하는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division ; OFDM)도 매핑 방법은 QAM을 사용한다.At this time, in order to compensate for errors that may occur on the channel during transmission, the transmitter performs error correction coding (FEC) on the transmission data, and then maps the data to a predetermined constellation according to a modulation method for transmission. The modulation scheme mainly used in mapping at the transmitting end is Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM), and 64-QAM. In particular, an orthogonal frequency division (OFDM) mapping method using a plurality of multiple carriers uses QAM.
그러므로, 전송된 데이터는 수신단에서 송신단의 역 과정을 거치게 되는데 먼저 등화기를 거친 후 디매핑 장치로 입력되고, 디매핑 장치에서는 전송된 데이터의 매핑 방법에 따라 이를 역으로 디매핑한다.Therefore, the transmitted data is subjected to the reverse process of the transmitting end at the receiving end. First, the data is passed through the equalizer and then input to the demapping apparatus. The demapping apparatus demaps the data according to the mapping method of the transmitted data.
이때, 전송하고자 하는 채널에 잡음이나 기타 여러 가지 요인에 의해 보낸 데이터의 왜곡이 생기고 이러한 왜곡된 데이터를 수신단에서 수신하여 복조를 행하면 채널에 의해 생긴 여러 가지 원인에 의해 송신단에서 보낸 데이터와는 다른 데이터를 얻게된다.At this time, the data to be transmitted is distorted due to noise or other factors, and when the receiver receives and demodulates the distorted data, data different from the data sent by the transmitter due to various causes caused by the channel are generated. You get
따라서, 송신단에서 1 또는 0의 데이터를 채널을 통해 송신을 하면 채널의 잡음에 의해 송신된 데이터가 변형이 생기므로 수신단에서는 이런 변형된 데이터를 제대로 판단하여야 한다. 이때, 변형된 데이터를 판단하기 위해 사용되는 방법은 디지털 통신에서 크게 2가지로 분류할 수 있다. 하나는 송신단에서 송신한 1 또는 0의 데이터를 수신단에서 일정한 임계값(threshold value)에 따라 0과 1을 판단하는 것이고, 다른 하나는 송신단에서 전송한 데이터가 수신단에서 수신되었을 경우 과연 얼마만큼 0과 1에 근접한 데이터인지를 각각 여러 비트로 나타내는 방법이다. 이러한 2가지 방법 중 전자의 방법은 흔히 하드 디시젼(hard decision)이라 불리고, 후자의 방법은 소프트 디시젼(soft decision)이라 불린다. 이때, 하드 디시젼 또는 소프트 디시젼을 위해서 수신단에서는 우선 등화기로부터 출력되는 데이터를 전송된 일정한 별자리에 따라 적절히 수신된 데이터의 영역을 구분해 주어야 한다.Therefore, when the transmitting end transmits 1 or 0 data through the channel, the data transmitted by the noise of the channel may be deformed. Therefore, the receiving end should properly determine the deformed data. At this time, the method used to determine the modified data can be largely classified into two types in digital communication. One is to determine 0 and 1 based on a certain threshold value at the receiving end of 1 or 0 data transmitted from the transmitting end, and the other is how much 0 and 0 when the transmitting data is received at the receiving end. This is a method of indicating whether the data is close to 1 by several bits. The former of these two methods is often called a hard decision, and the latter method is called a soft decision. In this case, for the hard decision or the soft decision, the receiving end must first distinguish the region of the appropriately received data according to a predetermined constellation transmitted from the data output from the equalizer.
도 1은 상기에서 설명한 이러한 하드 디시젼과 소프트 디시젼의 방법을 설명하고 있다. 즉, 송신단에서 전송하려는 1 또는 0의 데이터 중, 1은 +1로, 0은 -1로 전송하였을 경우를 가정하고 채널이 가우시안 채널인 경우 수신단에서 수신된 신호 Z(T)는 도 1과 같은 분포를 나타내게 된다.Figure 1 illustrates the method of such hard and soft decision described above. That is, it is assumed that 1 is transmitted as +1 and 0 is transmitted as -1 among 1 or 0 data to be transmitted by the transmitter, and when the channel is a Gaussian channel, the signal Z (T) received at the receiver is as shown in FIG. Will be distributed.
이때, 도 1에서 p(z｜s1)은 송신단에서 s1 즉, 1을 송신하였을 경우의 수신단에서의 수신 신호를 나타내고, p(z｜s2)은 송신단에서 s2 즉, -1을 송신하였을 경우의 수신단에서의 수신 신호를 나타내고 있다.At this time, in FIG. 1, p (z | s1) represents a reception signal at the receiver when s1, that is, 1 is transmitted from the transmitter, and p (z | s2) represents s2, that is, -1 when the transmitter is transmitted. The receiving signal at the receiving end is shown.
따라서, 수신단에서 도 1과 같이 수신된 신호를 가지고 송신단에서 1 또는 -1로 보냈는지의 판단은 하드 디시젼일 경우에는 두 신호의 평균값(도 1에서는 각각의 수신 신호의 평균값을 1과 -1로 가정)의 중간값이 되는 0이 각각의 신호를 판별하는 임계값이 될 것이다. 즉, 수신된 Z(T) 신호가 0보다 크면 송신단에서 1을 송신한 것으로 판단하고, 0보다 작으면 -1을 송신한 것으로 판단한다. 이렇게 수신된 신호 레벨의 중간값을 임계값으로 하여 하드 디시젼을 하는 것이 가장 일반적인 방법이고 이러한 두 신호의 중간값은 역시 소프트 디시젼의 경우에도 그대로 적용된다.Therefore, in the case of a hard decision, it is determined whether the receiver has sent the signal received as 1 or -1 with the received signal as shown in FIG. 0, which is the median value of (assuming), will be a threshold value for determining each signal. That is, if the received Z (T) signal is greater than zero, it is determined that the transmitting end has transmitted 1, and if less than zero, it is determined that -1 is transmitted. The hard decision using the intermediate value of the received signal level as a threshold is the most common method, and the intermediate value of these two signals also applies to the soft decision.
소프트 디시젼의 경우는 수신 신호의 값이 상기에서 설명한 하드 디시젼의 경우, 즉 임계값보다 크면 단순히 1로 또는 임계값보다 작은면 -1로 판정하는 것이 아니라 임계값과 수신 신호의 평균값과의 거리의 차이를 일정한 구간으로 나누고(이를 양자화라 함) 이를 세분화하여 단순히 1 또는 -1이 수신되었다고 판단하기 보다는 수신된 값이 얼마나 -1 또는 1에 가까운지를 좀더 세분화하여 표현하는 방법이다.In the case of soft decision, the value of the received signal is not determined as 1 in the case of the hard decision described above, i.e., if it is larger than the threshold value, or -1 if it is smaller than the threshold value. It is a method of dividing the difference in distance into a certain interval (called quantization) and subdividing it so that the received value is closer to -1 or 1 rather than simply determining that 1 or -1 is received.
이렇게 좀더 세분화하여 판정하는 소프트 디시젼 방법이 단순히 수신된 레벨로부터 1 또는 -1의 2개의 값으로 판정하는 하드 디시젼 방법에 비해 가우시안 채널의 경우 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio ; SNR) 측면에서 약 2dB정도 우수한 것으로 알려져 있기에 통상, 하드 디시젼보다 소프트 디시젼 방법을 주로 사용한다. 도 1은 이러한 소프트 디시젼의 경우 수신된 신호와 임계값과의 거리의 차이를 8 레벨로 표현하는 3비트 소프트 디시젼의 경우와 단순히 2레벨로 판단하는 하드 디시젼의 경우를 나타내고 있다.In this case, the signal-to-noise ratio (SNR) aspect of the Gaussian channel is much lower than that of the soft decision method, which is determined by the granularity. Since it is known to be superior to about 2dB, the soft decision method is usually used rather than the hard decision method. FIG. 1 shows a case of a 3-bit soft decision that represents the difference between the received signal and a threshold value in eight levels and a hard decision that is simply determined at two levels.
한편, 도 1은 송신단에서 1 또는 -1을 송신하는 2레벨의 경우를 도시한 것이고, 2레벨이 아닌 여러 레벨로 송신되는 다치변조 시스템의 경우에도 이러한 원리를 단순히 확장을 하면 쉽게 여러 수신 레벨로 송신되어 수신단에 입력되는 경우에도 그 수신된 데이터로부터 송신된 데이터를 쉽게 판정해낼 수 있다. 이때, 도 1에서 그 양자화 구간을 좀더 많이 세분화하면 좀더 세분화된 정보를 얻을 수 있으나 4비트 소프트 디시젼 이상의 경우는 그 양자화하는 구간에 비해 별다른 SNR의 이득이 없는 것으로 알려져 있다.On the other hand, Figure 1 shows a case of two levels of transmitting 1 or -1 at the transmitting end, even in the case of a multi-value modulation system that is transmitted at several levels other than the second level, simply extending this principle to multiple reception levels. Even when transmitted and input to the receiving end, the transmitted data can be easily determined from the received data. In FIG. 1, when the quantization section is further subdivided, more detailed information can be obtained. However, in the case of more than 4 bits of soft decision, it is known that there is no gain of SNR compared to the quantization section.
도 2는 송신단에서 4비트가 한 심볼로 이루어지는 16-QAM으로 데이터를 매핑시켜 송신한 경우에 수신단에서의 소프트 디시젼 방법을 나타낸 것으로서, 서로 직교 관계에 있는 I축과 Q축의 전송 비트의 값을 -3,-1,1,3에 따라서 각각 10,11,01,00으로 매핑한 경우의 예를 나타내고 있다. 이때, 16-QAM으로 전송된 경우 1 심볼은 4비트로 이루어져 있으므로 실수축과 허수축으로 각각 2비트씩 구분을 할 수 있다.FIG. 2 shows a soft decision method at a receiving end when data is transmitted by 16-QAM consisting of one symbol of 4 bits at the transmitting end. The transmission bit values of the I and Q axes which are orthogonal to each other are shown. An example of mapping to 10, 11, 01, 00 according to -3, -1,1,3 is shown. In this case, since one symbol consists of four bits when transmitted in 16-QAM, two bits may be distinguished from each of a real axis and an imaginary axis.
즉, 송신단에서 송신된 s1 데이터(1+j1을 전송)는 채널을 거쳐 수신단에는 z1으로 수신된다고 가정한다. 이때, 송신단에서 각각 I축과 Q축으로 데이터를 -3,-1,1,3을 송신하였기 때문에 도 2에 나타난 바와 같이, 각각의 축에 대해 각기 3개의 임계값 축이 존재하며 각각의 임계값 축은 도 1에서 설명한 바와 같이 서로의 별자리의 거리의 중간 값인 -2,0,2가 된다. 따라서, 수신단에 수신된 데이터 z1을 올바르게 판정하기 위해서는 우선 수신된 별자리가 어느 부분에 해당하는지 각각의 임계값 축을 보고 판정을 한다.That is, it is assumed that s1 data (transmitting 1 + j1) transmitted from the transmitting end is received as z1 at the receiving end through the channel. At this time, since the transmitting end transmits -3, -1,1,3 data to the I-axis and the Q-axis, respectively, as shown in FIG. 2, three threshold axes exist for each axis, and each threshold The value axis becomes -2,0,2, which is an intermediate value of the distance between the constellations as described with reference to FIG. Therefore, in order to correctly determine the data z1 received at the receiving end, it is first determined by looking at each threshold axis which portion the received constellation corresponds to.
도 2에 표시한 수신된 신호 z1의 경우는 우선 I축에 대해서는 임계값 2보다 작으며 Q축에 대해서도 2보다 작은 영역에 해당이 된다. 따라서, 도 2와 같이 수신된 16-QAM의 경우에 있어서 수신된 레벨로부터 올바르게 전송된 16-QAM의 4개의 비트를 판단하려면 우선 I축에 대한 첫 번째 비트의 판단은 수신된 신호 z1의 값이 첫 번째 비트의 임계값 0보다 크며 또한, 실제 전송된 데이터의 I축의 값 1보다 크므로 송신된 데이터는 3비트 소프트 디시젼일 경우 000으로 판단을 내린다. 그리고, 두 번째 비트에 대해서는 다시 두 번째 비트의 임계값인 2를 기준으로 하여 실제 송신된 I축의 값 1과의 거리의 차이 dx를 구한 다음 임계값과 1과의 거리의 차 즉, 1과의 거리를 4구간으로 양자화한 후 dx에 이 4구간중 어느 구간에 해당하는 가를 판단하여 소프트 디시젼을 수행한다. 도 2에서는 dx의 거리가 3비트 소프트 디시젼의 경우에 임계값과 송신된 심볼과의 거리의 차이 1의 3/4 이상이므로 100로 수신된 비트를 소프트 디시젼할 수 있다.In the case of the received signal z1 shown in Fig. 2, it first corresponds to an area smaller than the threshold value 2 for the I axis and smaller than 2 for the Q axis. Therefore, in the case of 16-QAM received as shown in FIG. 2, in order to determine four bits of 16-QAM transmitted correctly from the received level, the determination of the first bit on the I-axis is first performed. Since the first bit is larger than the threshold value 0 and larger than the value 1 of the I axis of the actually transmitted data, the transmitted data is determined to be 000 in the case of a 3-bit soft decision. Then, for the second bit, the difference dx of the distance between the actually transmitted I-axis value 1 is calculated based on the threshold value 2 of the second bit, and then the difference between the distance between the threshold value and 1, that is, 1 After quantizing the distance into four sections, the decision is made on which section of the four sections dx is used for soft decision. In FIG. 2, since the distance of dx is 3/4 or more of the difference 1 between the threshold and the transmitted symbol in the case of a 3-bit soft decision, the bit received at 100 may be soft decision.
마찬가지로, Q축의 경우에 있어서도 역시 첫 번째 비트는 첫 번째 비트의 임계값 0보다 크며 더욱이 송신된 데이터 1보다는 크므로 000으로 디매핑하며, 두 번째 비트의 경우에는 I축과 같은 방법에 의해 역시 100으로 판정을 한다.Similarly, in the case of the Q axis, the first bit is also demapping to 000 because it is greater than the threshold value 0 of the first bit and more than the transmitted data 1, and in the case of the second bit, it is also 100 by the same method as the I axis. The judgment is made by
이러한 방법에 의한 도 2는 두 사분면의 이웃하는 별자리의 거리와 한 사분면 내에서의 별자리의 거리의 비를 나타내는 별자리 비(constellation ratio) α가 1인 경우를 나타낸 것이다.2 by this method shows a case where the constellation ratio α representing the ratio of the distances of neighboring constellations in two quadrants and the distance of the constellations in one quadrant is 1.
그리고, 이러한 별자리 비가 1인 경우가 일반적으로 널리 사용되나 그 이외에 2 또는 4로 데이터를 매핑하여 전송하는 경우가 있다.In addition, the constellation ratio of 1 is generally widely used, but in addition, data may be transmitted by mapping data to 2 or 4.
도 3은 별자리 비가 2인 경우의 16-QAM 매핑 예를 도시한 것이고, 도 4는 별자리 비가 4인 경우의 16-QAM 매핑 예를 도시한 것이다. 도 3에서 보듯이, 두 사분면의 이웃하는 별자리의 거리는 4이고, 각각의 사분면 내에서의 거리의 비는 2가 되므로 상기에서 언급한 별자리 비는 2가 된다.3 illustrates an example of 16-QAM mapping when the constellation ratio is 2, and FIG. 4 illustrates an example of 16-QAM mapping when the constellation ratio is 4. As shown in FIG. 3, the distance between the neighboring constellations of the two quadrants is 4, and the ratio of the distances in each quadrant becomes 2, so the above-mentioned constellation ratio becomes 2.
도 4에서도 역시 두 사분면의 이웃하는 별자리의 거리는 8이 되며 각각의 사분면 내에서의 별자리 거리는 2가 되므로 역시 별자리 비는 4가 된다.In FIG. 4, the distance between neighboring constellations of the two quadrants is 8, and the constellation distance in each quadrant becomes 2, so the constellation ratio becomes 4.
그러나, 도 3이나 도 4와 같이 별자리 비가 1이 아닌 경우는 도 2와는 달리 두 사분면의 이웃하는 별자리의 거리가 각각의 사분면 내에서의 별자리의 거리의 비와 서로 같지 않기 때문에 도 2에서 설명한 소프트 디시젼 방법을 동일하게 적용할 수 없게 된다. 즉, 도 2는 수신된 신호의 값이 I,Q 각각의 축에 대해 1이 넘었을 경우에도 이를 반영하지 않고 양자화를 행한다.However, unlike FIG. 2, when the constellation ratio is not 1 as shown in FIG. 3 or 4, the distances of neighboring constellations of the two quadrants are not the same as the ratio of the distances of the constellations in each quadrant. The decision method cannot be applied equally. That is, FIG. 2 performs quantization without reflecting this even when the value of the received signal exceeds 1 for each of I and Q axes.
예를 들어, 1+j1을 송신한 경우를 가정하고 이 송신된 데이터는 전송되는 채널에 의해 송신된 데이터의 크기와 위상이 랜덤하게 바뀌게 되며 이때 I축만 고려해보면 1이라는 값이 각기 +방향과 -방향으로 동일한 확률로 바뀌게 되며 그 크기가 거의 1정도 바뀌었다고 가정하자. 그러면, 도 2의 경우에 수신된 데이터는 -방향으로 바뀔때에는 임계값인 원점 근방에 위치하게 되고 +방향으로 바뀔때에는 임계값 2에 가까이 근접하게 된다. 그러나, 도 3의 경우에는 - 방향으로 1정도 바뀌어도 +1 근처에 있게되어 역시 임계값 0보다는 훨씬 크게 되며, +방향으로 바뀌게 되면 +3 근처에 있게되어 임계값 +3 근처에 있게 된다.For example, assuming that 1 + j1 is transmitted, the size and phase of the data transmitted by the transmitted channel are randomly changed. In this case, the value of 1 is + direction and-respectively when considering only the I axis. Suppose that there is an equal probability in the direction and that the magnitude has changed by about one. Then, in the case of FIG. 2, the received data is located near the origin, which is a threshold value when the direction is changed in the-direction, and is close to the threshold value 2 when the direction is changed in the + direction. However, in the case of FIG. 3, even if it is changed by about 1 in the − direction, it is near +1, which is also much larger than the threshold 0, and when it is changed in the + direction, it is near +3 and thus near the threshold +3.
즉, 동일한 크기의 왜곡을 받은 경우라도 그 송신되는 데이터가 어떠한 방법으로 매핑이 되어 전송되었느냐에 따라 수신측에서는 다르게 영향을 받기 때문에 별자리 비가 도 3 또는 도 4와 같이, 2 또는 4 아니면, 그 이상의 값으로 전송된 경우에는 도 2와 같은 소프트 디시젼을 사용한 디매핑 방법보다 효율적인 디매핑 방법이 필요하다.That is, even if the same magnitude of distortion is received, the receiving side is differently affected depending on how the transmitted data is mapped and transmitted, and thus the constellation ratio is 2 or 4 or more, as shown in FIG. 3 or 4. In case of transmission, the demapping method needs to be more efficient than the demapping method using the soft decision shown in FIG.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 두 사분면의 이웃하는 별자리의 거리와 각각의 사분면 내에서의 별자리의 비가 다른 경우에 수신된 데이터를 효율적으로 소프트 디시젼하는 디매핑 방법 및 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to efficiently soft-receive received data when the ratio of the constellations in two quadrants and the ratio of the constellations in each quadrant are different. The present invention provides a mapping method and apparatus.
도 1은 수신되는 데이터에 대해 하드 디시젼과 소프트 디시젼을 행하는 일반적인 예를 그래프로 나타낸 도면BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a graph showing a general example of performing hard decision and soft decision on received data;
도 2는 송신단에서 16-QAM으로 매핑시키고 별자리 비가 1인 경우에 일반적인 소프트 디시젼 방법을 나타낸 도면2 is a diagram illustrating a general soft decision method in the case where the transmitter maps to 16-QAM and the constellation ratio is 1;
도 3은 별자리 비가 2인 경우의 일반적인 16-QAM 매핑상태를 나타낸 도면3 is a diagram illustrating a general 16-QAM mapping state when the constellation ratio is 2.
도 4는 별자리 비가 4인 경우의 일반적인 16-QAM 매핑상태를 나타낸 도면4 is a diagram illustrating a general 16-QAM mapping state when the constellation ratio is 4.
도 5는 본 발명에 따른 디매핑 장치의 구성 블록도5 is a block diagram illustrating a demapping apparatus according to the present invention.
도 6은 별자리 비가 2이면서 16-QAM으로 전송 데이터를 매핑시켰을 때 각 좌표축에서 첫 번째, 세번째 비트에 해당하는 본 발명의 데이터 영역 구분 방법을 나타낸 그래프FIG. 6 is a graph illustrating a method of distinguishing data regions of the present invention corresponding to the first and third bits of each coordinate axis when the constellation ratio is 2 and the transmission data are mapped with 16-QAM. FIG.
도 7은 별자리 비가 2이면서 16-QAM으로 전송 데이터를 매핑시켰을 때 각 좌표축에서 두 번째, 네번째 비트에 해당하는 본 발명의 데이터 영역 구분 방법을 나타낸 그래프7 is a graph illustrating a method of identifying data regions of the present invention corresponding to the second and fourth bits in each coordinate axis when the constellation ratio is 2 and the transmission data are mapped with 16-QAM.
도 8은 별자리 비가 4이면서 16-QAM으로 전송 데이터를 매핑시켰을 때 각 좌표축에서 첫 번째, 세번째 비트에 해당하는 본 발명의 데이터 영역 구분 방법을 나타낸 그래프FIG. 8 is a graph illustrating a method of distinguishing data regions of the present invention corresponding to the first and third bits of each coordinate axis when constellation ratio 4 and transmitted data are mapped to 16-QAM. FIG.
도 9는 별자리 비가 4이면서 16-QAM으로 전송 데이터를 매핑시켰을 때 각 좌표축에서 두 번째, 네번째 비트에 해당하는 본 발명의 데이터 영역 구분 방법을 나타낸 그래프9 is a graph illustrating a method of identifying data regions of the present invention corresponding to the second and fourth bits in each coordinate axis when the constellation ratio is 4 and the transmission data are mapped by 16-QAM.
도 10은 별자리 비가 2인 경우의 본 발명의 양자화 방법을 나타낸 그래프10 is a graph showing a quantization method of the present invention when the constellation ratio is two
도 11은 별자리 비가 4인 경우의 본 발명의 양자화 방법을 나타낸 그래프11 is a graph showing a quantization method of the present invention when the constellation ratio is 4
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
501 : 영역 검출기 502 : 제어 인터페이스501: area detector 502: control interface
503 : 양자화기 504 : 곱셈기503: quantizer 504: multiplier
600 : FEC부600: FEC part
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디매핑 방법은, 변조 방법에 따라 전송 데이터를 일정한 별자리에 매핑한 후 송신한 데이터가 수신되면 별자리 비에 따라 입력되는 실수축과 허수축 데이터의 영역을 각각 구분하는 단계와, 상기 단계의 영역 구분값을 소정 양자화 레벨로 양자화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Demapping method according to the present invention for achieving the above object, the area of the real and imaginary axis data input according to the constellation ratio when the transmitted data is received after mapping the transmission data to a certain constellation according to the modulation method And quantizing each of the region division values of the step to a predetermined quantization level.
상기 영역 구분 단계는 실수축, 허수축 각각의 비트 값이 정해진 매핑 데이터 범위내에 있지 않을때에도 영역 구분시 강제 한정시키지 않는 것을 특징으로 한다.The area classification step is characterized by not forcibly limiting the area classification even when the bit values of the real and imaginary axes are not within a predetermined mapping data range.
상기 양자화 단계는 각각의 심볼이 어느 정도 채널에 왜곡되었는지를 나타내는 채널 상태 정보를 입력받아 상기 영역 구분 값에 곱한 후 양자화하는 것을 특징으로 한다.In the quantization step, channel state information indicating how much of each symbol is distorted in a channel is received, multiplied by the region division value, and quantized.
상기 양자화 단계는 별자리 비에 따라 양자화 구간이 달라지는 것을 특징으로 한다.The quantization step is characterized in that the quantization interval is different depending on the constellation ratio.
본 발명에 따른 디매핑 장치는, 별자리 비에 따라 입력되는 실수축과 허수축 데이터의 영역을 각각 구분하여 출력하는 영역 검출부와, 상기 영역 검출부에서 영역 구분값이 출력되면 별자리 비에 따라 달라지는 양자화 구간을 일정 레벨로 나누어 양자화하는 양자화부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The demapping apparatus according to the present invention includes a region detection unit for dividing and outputting real and imaginary axis data regions separately input according to a constellation ratio, and a quantization section that varies according to the constellation ratio when an area division value is output from the region detection unit. It is characterized in that it comprises a quantization unit for quantizing by dividing by a predetermined level.
상기 양자화부는 양자화 구간을 일정 레벨로 균등하게 나누어 균일 양자화하는 것을 특징으로 한다.The quantization unit may uniformly divide the quantization section to a predetermined level and uniformly quantize the quantization section.
상기 양자화부는 양자화 구간을 일정 레벨로 균일하게 나누어 불균일 양자화하는 것을 특징으로 한다.The quantization unit is characterized by uniformly dividing the quantization interval to a predetermined level non-uniform quantization.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 디매핑 장치의 구성 블록도로서, 등화기로부터 출력되는 데이터의 실수축과 허수축의 각각의 비트에 따라서 각각 그 영역을 구분하는 영역 검출기(501), 각각의 QAM 심볼에 대한 채널 상태 정보(CSI)를 입력으로 받아 상기 영역 검출기(501)의 영역 구분값과 곱하는 곱셈기(504), 상기 곱셈기(504)의 출력을 각기 필요한 비트의 수로 양자화하는 양자화기(503), 및 레지스터 값에 따라 양자화될 비트수를 결정하여 상기 양자화기(503)를 제어하는 제어 인터페이스(502)로 구성된다.5 is a block diagram illustrating a demapping apparatus according to the present invention, which includes an area detector 501 and a respective QAM symbol that distinguish an area according to each bit of a real axis and an imaginary axis of data output from an equalizer. A multiplier 504 that receives the channel state information (CSI) for the multiplier and multiplies the area discrimination value of the area detector 501, and a quantizer 503 for quantizing the output of the multiplier 504 to the required number of bits, And a control interface 502 for controlling the quantizer 503 by determining the number of bits to be quantized according to a register value.
이와 같이 구성된 본 발명에서, 통상적으로 채널을 통해 수신된 데이터는 먼저, 주파수와 시간의 동기를 맞춘 후 다시 등화기를 거쳐 채널에 의해 왜곡된 부분이 보상되어 도 5와 같은 디매핑 장치로 입력된다. 이때, QAM 또는 OFDM으로 전송되는 통신 시스템은 등화기의 출력이 보통 I 데이터와 Q 데이터로 출력이 되어 소프트 디시젼을 행하는 디매핑 장치로 입력된다.In the present invention configured as described above, the data received through the channel is first inputted to the demapping apparatus as shown in FIG. At this time, in a communication system transmitted by QAM or OFDM, the output of the equalizer is usually output as I data and Q data, and is input to a demapping apparatus that performs soft decision.
한편, 송신단에서 송신된 데이터 이외에도 수신된 각각의 QAM 심볼이 채널에 의해 얼마만큼 왜곡되었는지를 나타내는 채널 상태 정보(channel state information ; CSI)가 등화기로부터 함께 출력될 수 있다.Meanwhile, in addition to the data transmitted from the transmitter, channel state information (CSI) indicating how much each received QAM symbol is distorted by the channel may be output together from the equalizer.
이때, 수신단에서 미리 아는 일정한 데이터(이를 파일롯이라 함)를 전송 데이터에 함께 삽입하여 송신단에서 전송하였을 경우에는 이러한 파일롯 정보를 이용하여 채널 상태 정보를 알 수 있고 만약, 이러한 채널 상태 정보를 송신단에서 보내지 않은 경우라도 수신된 신호의 진폭이나 디시젼 다이렉트 방법(decision direct method)등과 같은 방법에 의해서도 채널 상태 정보의 예측이 가능하다. 또한, 채널 상태 정보를 알 수 없는 경우라도 채널 상태 정보를 1로 가정하여 본 발명을 구성할 수 있다. 따라서, 채널 상태 정보를 1로 가정한다면 본 발명에서 곱셈기(502)는 필요없게 된다. 즉, 본 발명은 채널 상태 정보를 검출할 때나 검출하지 못할때나 양쪽 다 이용 가능하다.In this case, when the transmitting end inserts certain data (which is called a pilot) previously known to the transmitting data together and transmits the data at the transmitting end, the channel state information can be known by using the pilot information. Even if not, the channel state information can be predicted by a method such as the amplitude of the received signal or the decision direct method. In addition, even if the channel state information is unknown, the present invention can be configured assuming the channel state information as 1. Therefore, if the channel state information is assumed to be 1, the multiplier 502 is unnecessary in the present invention. That is, the present invention can be used both when the channel state information is detected or not.
따라서, 등화기로부터 출력되는 I,Q 데이터가 영역 검출기(501)로 입력되면 영역 검출기(501)는 입력되는 I,Q축의 데이터가 각기 어느 부분에 해당하는지를 구분한다. 즉, 상기 영역 검출기(501)는 등화기의 출력 신호를 전송된 별자리(Constellation)에 맞게 각각의 비트에 따라 각기 필요한 영역의 값으로 출력하며, 각 영역의 값은 다시 일정한 관계식에 의해 계산이 되어 각기 어떠한 비트 1이나 0의 상태 정보로 쓰일 수 있다.Therefore, when the I and Q data output from the equalizer are input to the area detector 501, the area detector 501 distinguishes which part of the I and Q axis data is input. That is, the area detector 501 outputs the output signal of the equalizer as the value of the required area according to each bit according to the transmitted constellation, and the value of each area is calculated by a constant relational expression again. Each can be used as status information for any bit 1 or 0.
도 6은 별자리 비가 2이면서 4비트가 한 심볼로 이루어진 16-QAM으로 데이터가 매핑된 경우에 상기 4비트 중 첫 번째 비트와 세 번째 비트를 위한 영역 검출 방법을 도시하고 있다.FIG. 6 illustrates a region detection method for the first bit and the third bit of the four bits when data is mapped to 16-QAM having four symbols consisting of one symbol while the constellation ratio is two.
이때, 원점(x=0)을 기준으로 양의 데이터는 0으로 매핑을 하였고, 음의 데이터는 1로 매핑을 하였기 때문에 x=0인 직선을 기준으로 입력되는 데이터를 구분하여 입력되는 데이터가 x이고 출력되는 영역 구분 값이 y일 때 입/출력의 관계는 하기 수학식 1과 같다.In this case, since positive data is mapped to 0 based on the origin (x = 0) and negative data is mapped to 1, the input data is classified by inputting data based on a straight line of x = 0. And when the output region division value is y, the relationship between input and output is shown in Equation 1 below.
즉, 영역 검출기(501)의 입출력 관계는 y=-x로 대응되어 출력된다. 이렇게 입력되는 데이터를 포화(saturation)시킴 없이 그대로 반영하는 이유는 곱셈기(502)에서 영역 값과 곱해지는 채널 상태 정보를 위해서이기도 하며, 실제 2와 같은 어떠한 값으로 고정시키면 그 성능이 많이 저하될 여지가 있기 때문에 단순히 입력되는 신호를 y=-x의 관계식에 의해 출력시킨다.That is, the input / output relationship of the area detector 501 is outputted corresponding to y = -x. The reason for reflecting the input data as it is without saturation is for channel state information to be multiplied by the area value in the multiplier 502. If it is fixed to any value such as 2, the performance may be greatly reduced. Since the signal is simply output by the relation of y = -x.
도 7은 역시 별자리 비가 2이면서 4비트가 한 심볼로 이루어진 16-QAM으로 데이터가 매핑된 경우에 상기 4비트 중 두 번째 비트와 네 번째 비트를 위한 영역 검출 방법을 도시하고 있다.FIG. 7 illustrates a region detection method for the second and fourth bits of the four bits when data is mapped to 16-QAM having four symbols consisting of one symbol while the constellation ratio is two.
도 7에 나타낸 바와 같이 1과 0을 데이터의 변동이 각각 -3과 3을 기준으로 발생하고 또한, 수신 신호의 값이 3보다 클 경우 0으로, 3보다 작은 경우에는 1로 매핑이 되어있기 때문에 입력되는 x의 값이 0보다 크고 영역 검출기(501)에서 출력되는 영역 구분 값이 y이면 영역 검출기(501)의 입/출력 관계는 하기의 수학식 2와 같이 표현된다.As shown in FIG. 7, since 1 and 0 are mapped based on -3 and 3 data fluctuations respectively, and when the value of the received signal is greater than 3, it is mapped to 0, and smaller than 3 is mapped to 1. When the value of the input x is greater than 0 and the area discriminating value output from the area detector 501 is y, the input / output relationship of the area detector 501 is expressed as in Equation 2 below.
마찬가지 원리로, x의 값이 0보다 작고 출력되는 영역 구분 값이 y인 경우에는 하기의 수학식 3과 같은 관계에 의해 영역 검출을 한다.In the same principle, when the value of x is smaller than 0 and the output area distinguishing value is y, the area is detected by the relationship as shown in Equation 3 below.
따라서, 4비트 중 첫 번째와 세 번째 비트 영역 검출을 위한 도 6에서는 x=0인 y축이 결정축이 되며, 두 번째 비트와 네 번째 비트의 영역 검출을 위한 도 7에서는 x=3과 x=-3이 결정축이 되는 것이다.Therefore, in FIG. 6 for detecting the first and third bit regions of the 4 bits, the y-axis having x = 0 becomes the crystal axis, and in FIG. 7 for detecting the regions of the second and fourth bits, x = 3 and x =. -3 is the crystal axis.
도 8은 별자리 비가 4이면서 4비트가 한 심볼로 이루어진 16-QAM으로 데이터가 매핑된 경우에 상기 4비트 중 첫 번째 비트와 세 번째 비트를 위한 영역 검출 방법을 도시하고 있다. 상기된 도 6과 마찬가지로 x=0이 결정축이 되며 단지 도 5의 양자화기(503)에서 양자화 구간만 달라지게 된다.FIG. 8 illustrates a region detection method for the first bit and the third bit of the four bits when data is mapped to 16-QAM having 4 constellations of symbols with 4 constellation ratios. As in FIG. 6 described above, x = 0 is a crystal axis, and only the quantization section is changed in the quantizer 503 of FIG. 5.
이때, 도 8은 도 6보다 별자리 비가 2배 크므로 첫 번째 비트와 세 번째 비트의 오류 확률은 도 6의 별자리 비 2보다도 좀더 작아지게 된다.At this time, since the constellation ratio is twice as large as in FIG. 6, the error probability of the first bit and the third bit is smaller than the constellation ratio 2 of FIG. 6.
도 9는 별자리 비가 4이면서 4비트가 한 심볼로 이루어진 16-QAM으로 데이터가 매핑된 경우에 상기 4비트 중 두 번째 비트와 네 번째 비트를 위한 영역 검출 방법을 도시하고 있다.FIG. 9 illustrates a region detection method for the second bit and the fourth bit of the four bits when data is mapped to 16-QAM having four symbols consisting of one symbol while the constellation ratio is four.
도 9에서 보는 바와 같이, x=5인 결정축을 기준으로 좌측은 1로 매핑되어 있고 우측은 0으로 매핑되어 있으며, 역시 x=-5인 결정축을 기준으로 하여 좌축은 0으로, 우측은 1로 매핑되어 있기 때문에 x가 0보다 크고 영역 검출기(501)에서 출력되는 영역 구분 값이 y이면 하기의 수학식 4와 같은 관계에 의해 영역 결정이 이루어진다.As shown in FIG. 9, the left axis is mapped to 1 and the right side is mapped to 0 based on the crystal axis of x = 5, and the left axis is 0 and the right is 1 based on the crystal axis of x = -5. Since x is greater than 0 and the area discrimination value output from the area detector 501 is y, the area is determined according to the following equation (4).
마찬가지 원리로, x의 값이 0보다 작은 경우에는 하기의 수학식 5와 같은 관계에 의해 영역 결정이 이루어진다.In the same principle, when the value of x is smaller than 0, the area is determined by the relationship as shown in Equation 5 below.
또한, 본 발명에서는 도시하지 않았으나 만일 64-QAM일 경우에는 6비트가 한 심볼을 이루므로 도 6, 도 7이나 도 8, 도 9로 이루어진 영역 검출 이외에도 추가로 2비트의 영역 검출이 이루어지게 되고 그 방법은 역시 1과 0의 비트 천이가 생기는 곳이 결정축이 되어 이루어지게 된다.In addition, although not shown in the present invention, in the case of 64-QAM, since 6 bits form one symbol, in addition to the area detection consisting of FIGS. 6, 7, 8, and 9, a 2-bit area detection is performed. The method is also achieved by determining where the bit transitions of 1 and 0 occur.
즉, 송신단의 변조 방식이 64-QAM이고 별자리 비가 2인 경우에 입력되는 데이터가 x이면 수신되는 첫 번째, 네 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 -x로 출력한다.That is, when the modulation scheme of the transmitter is 64-QAM and the constellation ratio is 2, if the input data is x, the area discrimination value of the data corresponding to the first and fourth bits received is output as -x.
또한, 송신단의 변조 방식이 64-QAM이고 별자리 비가 2인 경우에 입력되는 데이터 x가 양수이면 수신되는 데이터의 두 번째, 다섯 번째에 해당하는 데이터 영역 구분값은 -x+5로, 세 번째, 여섯 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 -|x-5| + 2로 출력하고, 입력되는 데이터 x가 음수이면, 수신되는 데이터의 두 번째, 다섯 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 x+5로, 세 번째, 여섯 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 -|x+5| +2로 출력한다.In addition, when the modulation scheme of the transmitter is 64-QAM and the constellation ratio is 2, if the input data x is positive, the second and fifth data area divisions of the received data are -x + 5, and the third, The range separator of the data corresponding to the sixth bit is-| x-5 | If the input data x is negative and the input data x is negative, the area of the data corresponding to the second and fifth bits of the received data is x + 5 and the data area corresponding to the third and sixth bits. The separator is-| x + 5 | Output as +2.
그리고, 변조 방식이 64-QAM이고 별자리 비가 4인 경우에 입력되는 데이터가 x이면 수신되는 첫 번째, 네 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 -x로 출력한다.When the modulation scheme is 64-QAM and the constellation ratio is 4, if the input data is x, the region division value of the data corresponding to the first and fourth bits received is output as -x.
또한, 변조 방식이 64-QAM이고 별자리 비가 4인 경우에 입력되는 데이터 x가 양수이면, 수신되는 데이터의 두 번째, 다섯 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 -x+7로, 세 번째, 여섯 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 -|x-7| +2로 출력하고, 입력되는 데이터 x가 음수이면 수신되는 데이터의 두 번째, 다섯 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 x+7로, 세 번째, 여섯 번째 비트에 해당하는 데이터의 영역 구분값은 -|x+7|+2로 출력한다.In addition, when the modulation method is 64-QAM and the constellation ratio is 4, if the input data x is positive, the area separation value of the data corresponding to the second and fifth bits of the received data is -x + 7, and the third , The range separator of the sixth bit of data is-| x-7 | If the input data x is negative and the input data is negative, the area division value of the data corresponding to the second and fifth bits of the received data is x + 7, and the area division of the data corresponding to the third and sixth bits is output. The value is printed as-| x + 7 | +2.
이렇게 도 6 내지 도 9와 같은 방법으로 영역 결정이 이루어진 데이터는 곱셈기(504)로 입력된다. 상기 곱셈기(504)에서는 각각의 심볼이 어느 정도 채널에 의해 왜곡되었는지를 나타내는 채널 상태 정보를 입력받아 상기 영역 검출기(501)의 출력 데이터와 각각 곱한 후 별자리 비에 따라 각기 다르게 양자화를 행하는 양자화기(503)로 출력한다.6 through 9 are inputted to the multiplier 504. The multiplier 504 receives channel state information indicating how much of each symbol is distorted by the channel, multiplies the output data of the area detector 501, and performs quantization differently according to constellation ratios. 503).
상기 양자화기(503)는 상기 곱셈기(504)의 출력 데이터를 제어 인터페이스(502)의 레지스터 값에 따라 3비트로 양자화할지 아니면, 4비트로 양자화할지를 결정한 후 각기 필요한 비트의 수로 상기 곱셈기(504)의 출력 데이터를 양자화한다.The quantizer 503 determines whether the output data of the multiplier 504 is quantized to 3 bits or 4 bits according to the register value of the control interface 502 and then outputs the multiplier 504 to the required number of bits. Quantize the data.
도 10은 별자리 비가 2인 경우의 3비트 소프트 디시젼 즉, 8 레벨로 양자화를 행하는 경우의 한 예로서, 양자화 구간은 -3에서 3까지이며, -3에서 3까지의 양자화 구간을 각기 필요한 레벨로 나누어 양자화를 행한다.FIG. 10 is a three-bit soft decision when the constellation ratio is two, that is, when quantization is performed at eight levels. The quantization interval is from -3 to 3, and the level required for each of the quantization interval from -3 to 3 is shown. Divide by to perform quantization.
도 10에서 보듯이, -3에서 3을 각기 균등하게 8 레벨로 분할한 후 양자화를 행한다. 또한, 도시되어 있지는 않지만 -3에서 3을 14 레벨로 균일하게 분할한 후 -3쪽부터 한 구간은 0으로 다시 다음 2구간은 1로, 역시 다음 2 구간은 2로, 다음 2 구간은 3으로 양자화를 행할 수도 있다. + 영역에서는 역시 처음 2 구간은 4로, 다음 2 구간은 5로, 그 다음 2 구간은 6으로 양자화를 하고, 마지막 최종 1 구간은 7로 양자화를 행하여 도 10과 다른 방법으로도 양자화를 할 수 있다.As shown in FIG. 10, quantization is performed after dividing -3 to 3 equally into 8 levels. Also, although not shown, evenly dividing 3 from -3 to 14 levels, and then from -3, one section goes back to 0, the next two sections go to 1, again the next two sections go to 2, and the next two sections go to 3. Quantization can also be performed. In the + region, the first 2 sections are quantized to 4, the next 2 sections to 5, the next 2 sections to 6, and the last 1 section is quantized to 7. have.
도 11은 별자리 비가 4인 경우의 양자화기의 구조를 나타내고 있다. 이는 도 10에 나타낸 것과 같은 방법으로 양자화를 행하며 이때, -5에서 5를 균등하게 8 구간으로 나누어 양자화를 행한다. 더불어 상기에서 설명한 것처럼 -5에서 5를 14 구간으로 나누어 양자화를 행할수도 있다.11 shows the structure of a quantizer when the constellation ratio is four. The quantization is performed in the same manner as shown in Fig. 10, in which the quantization is performed by dividing 5 from -5 to 8 equally. In addition, as described above, quantization may be performed by dividing -5 to 5 into 14 sections.
그리고나서, 상기 양자화기(503)의 출력 데이터는 채널에 생길 수 있는 오류를 정정하기 위해 FEC부(600)로 입력되어 복호화된다.Then, the output data of the quantizer 503 is input to the FEC unit 600 and decoded to correct an error that may occur in the channel.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 디매핑 방법 및 장치에 의하면, 별자리 비가 2인 경우에는 그 양자화 구간 -3에서 3을 균등하게 8 레벨로 나누어 양자화를 행하든지 아니면 14 레벨로 나누어 불균일 양자화를 행하고, 별자리 비가 4인 경우에는 -5에서 5의 구간을 8 레벨로 나누어 양자화를 행하든지 아니면 14 레벨로 나누어 불균일 양자화를 행한다. 따라서, 수신된 신호의 값이 I,Q 각각의 축에 대해 1이 넘었을 경우에도 이를 반영하여 양자화를 행함으로써, 별자리 비가 달라질 경우에 그 효과를 볼 수 있다.As described above, according to the demapping method and apparatus according to the present invention, when the constellation ratio is 2, quantization is performed by dividing 3 equally into 8 levels in the quantization interval -3 or by performing nonuniform quantization by dividing into 14 levels. If the constellation ratio is 4, the interval from -5 to 5 is divided into 8 levels for quantization, or the level is divided into 14 levels for non-uniform quantization. Accordingly, even when the value of the received signal exceeds 1 for each of I and Q axes, the quantization is performed by reflecting this value, so that the effect can be obtained when the constellation ratio is changed.
특히, 본 발명은 QAM 방식이나 OFDM 방식으로 데이터를 매핑하여 전송하는 경우에 그 효과가 더욱 커진다.In particular, the present invention is more effective when the data is mapped and transmitted in the QAM method or the OFDM method.
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