KR20110129412A

KR20110129412A - 위상 재형성을 사용하여 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법 및 전송기

Info

Publication number: KR20110129412A
Application number: KR1020117022018A
Authority: KR
Inventors: 후아 짜오
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2011-12-01
Also published as: US8401112B2; CN102246424A; BRPI0924473A2; WO2010096948A1; CN102246424B; EP2403155A1; JP2012518959A; EP2403155A4; KR101200707B1; US20110305298A1; JP5340422B2

Abstract

전송기 측에서 위상 재형성(phase reshaping)을 사용함으로써 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법(dirty paper precoding method)은, 차 신호를 획득하기 위해 의도된 신호로부터 간섭 신호를 제거하는 단계; 간섭 신호와 의도된 신호의 진폭 관련 정보(amplitude-related information)에 따라 컨스털레이션 확장(constellation extension)을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하는 단계; 컨스털레이션 확장을 위한 상기 결정된 컨스털레이션 사이즈에 따라, 상기 차 신호의 원래 컨스털레이션 블록을, 컨스털레이션 확장 프로세싱에 의해 상기 결정된 컨스털레이션 사이즈를 갖는 확장된 컨스털레이션 블록으로 확장하여 매핑하는 단계로서, 상기 확장된 컨스털레이션 블록은 원래 컨스털레이션 블록에 비해, 컨스털레이션 좌표의 원점에 가깝도록 비례적으로 확대되는, 상기 매핑 단계; 및 상기 차 신호에 대응하는 확장된 컨스털레이션 블록의 각각의 컨스털레이션 지점의 위상 재형성을 수행하는 단계로서, 상기 위상 재형성은, 의도된 신호의 특정한 컨스털레이션 지점에 대응하는 차 신호의 확장된 컨스털레이션 블록의 컨스털레이션 지점이 상기 특정한 컨스털레이션 지점과 동일한 컨스털레이션 4분면(constellation quadrant)에 매핑되게 하는, 상기 수행 단계를 포함한다.

Description

위상 재형성을 사용하여 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법 및 전송기{DIRTY PAPER PRECODING METHOD AND TRANSMITTER IMPLEMENTED BY USING PHASE RESHAPING}

본 발명은 통신 분야, 특히 전송기 측에서 위상 재형성을 사용함으로써 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법 및 전송기에 관한 것이다. 양호한 BER(bit error rate)-Eb/N0 성능은, 간섭 신호의 진폭이 의도된 신호보다 큰지, 작은지, 또는 같은지에 무관하게 달성될 수 있다.

1983년 초에 제안된 더티 페이퍼 코딩(DPC) 원리는, 전송기 측이 이미 간섭 신호를 알고 있을 때, 채널 용량(channel capacity)이 간섭 신호의 존재에 의해 영향을 받지 않음을 가리킨다. DPC는 관심을 받고 있으며, 그것이 복수의 통신 문제점들과 연관될 때까지 다양한 통신 문제점들의 좋은 연구 모델로서 고려된다. 그것의 기본 어플리케이션은 디지털 워터마킹(digital watermarking), 간섭을 제거하기 위한 프리코딩 설계, 및 다양한 방송 전략들 등에 초점이 맞춰져 있다. 최근, DPC는 다중-사용자 통신 분야에서 폭넓게 사용되고 있다.

THP(Tomlinson-Harashima Precoding)는 우선, 심볼간 간섭(inter-symbol interference)을 제거하도록 설계되었다(Ref 1). 간섭이 존재하는 환경 하에서, 전송기 측은 간섭의 선제거(pre-subtraction)의 프로세스에 의해 수신기 측에 의도된 신호를 전송할 수 있다. 간섭의 선제거의 솔루션은 다중-사용자 간섭의 선제거와 유사하다. 그러므로, THP는 다중-사용자 인터페이스를 제거하도록 쉽게 확장될 수 있다. 2000년 후에, THP는 DPC와 연관되고, DPC의 1차원 구현으로서 해석된다(Ref 2).

THP는 그것의 간단한 구현으로 인해 매력적이다. 도 1은 간섭 및 부가적인 가우시안 노이즈(Gaussian noise)를 갖는 THP 방법의 원리 다이어그램을 도시한다. 이 기술로, 더티 페이퍼 프리코딩의 의도된 신호(v)는 전송기 측에서 간섭 신호(s)를 선제거하고, 차 신호(difference signal)(d)를 얻는다. 이어서, d 모듈로(modulo)-M(정수) 신호가 양자화기(Q)에 의한 양자화 처리를 통해 얻어진다. 전송기가 전송하는 것은 Q의 출력 신호이고, 또한, 파워 제한 내에서 출력 신호를 보장하기 위해 차 신호(d) 대신에 d 모듈로-M(정수)이다. 수신기 측에서, 의도된 신호는

, 즉 수신 신호(y)가 동일한 양자화기(Q)에 의해 양자화된 후, 의도된 신호의 추정 신호로서 재구성될 수 있다.

하지만, 종래 기술들(Ref 1,2)은 단지, 진폭의 관점으로부터 문제점을 논하고 해결한다. 본 출원의 발명자는, 변조 위상이 선택적으로, 수신된 신호(y)로부터 v를 재구성하기 위해 또한 고려되어야 함을 생각한다. 특히, 간섭 신호(s)가 의도된 신호(v)보다 큰 진폭을 갖는 경우에, 종래 기술들은 의도된 신호의 위상을 재구성하기 매우 어렵다. 도 2 및 도 3은 각각 BPSK 및 QPSK의 경우에 종래 기술의 문제점을 도시한다. 간단히, v 및 s가 동일한 변조 컨스털레이션(modulation constellation)을 갖는다고 가정한다. 간섭 신호(s)는 의도된 신호(v)보다 큰 진폭을 갖는다. 도 2에서, v의 상이한 컨스털레이션 지점들은 상이한 모양들로써 구별되는 반면에, s의 다른 컨스털레이션 지점들은 상이한 쉐도우 필링들(different shadow fillings)에 의해 구별된다. 도 1의 동작(v-s)은 도 2(c)에서 도시된 바와 같이, 컨스털레이션 지점들에 기인한다. 도 2(c)에 도시된 각각의 컨스털레이션 지점은 의도된 신호(v)와 간섭 신호(s)의 둘 모두의 정보(진폭 및 위상 정보를 포함함)를 갖는다. 이어서, 차 신호(v-s)의 모듈로 동작은 동일한 4분면(quadrant)에서 상이한 컨스털레이션 지점들 간의 거리를 감소시킨다. 그러므로, 수신된 신호(y)의 가능한 컨스털레이션 지점들이 도 2d에 도시되어 있다. 수신된 신호(y)의 컨스털레이션이 QPSK에서 16QAM로 신호(v)의 확대된 컨스털레이션임을 이해할 수 있다. 더욱이, 수신된 신호(y)에 대해, 동일한 모양들 및 상이한 쉐도우 필링들을 갖는 상이한 컨스털레이션 지점들은 상이한 4분면들에서 분리된다. 명백히, 수신된 신호(y)로부터의 의도된 신호(v)의 위상 재구성은 거의 달성될 수 없다. QPSK의 경우가 도 2에 대한 유사한 문제점을 갖는 도 3에 도시되어 있다.

Ref3은 SDPC(Structural Dirty Paper Coding)로서 명명되어 있는 Ref 1 및 2에서 설명된 THP 방법의 개선이다. 이 방법은, 수신자 측이 간섭 신호의 변조 구조를 알고 있다는 가정 하에 THP 방법의 개선을 논의한다. 도 4는 SPDC의 원리적인 구조를 도시하며, 여기에서, 소스 신호(u)는 구적 진폭 변조(quadrature amplitude modulation)에 의해 수행된다. 변조된 신호(v)를 프리코딩함으로써, 수신기 측이 간섭 신호의 변조 구조에 대한 지식을 가지며, 수신기가 또한 수신된 신호(y)의 컨스털레이션에 대한 사전 지식을 갖기 때문에; 그러므로 SDPC는 THP보다 양호한 복조 성능(demodulation performance)을 갖는다. 하지만, 위상 재구성 문제점은, 수신기가 간섭 신호의 변조 구조를 알고 있는 경우에는 약간 확장하도록 해소된다. 이 문제점이 도 5에 도시되어 있다. 게다가, 소스 신호와 간섭 신호 둘 모두가 QPSK인 경우에, 수신기 측은, 컨스털레이션이 소스 신호의 위상을 재구성하도록 확대되는 수신된 신호(y) 상에 16QAM 디코딩을 수행해야 한다.

Ref 1,2,3이 아래와 같이 열거된다.

Ref 1: 1972년 8월, IEEE Trans. Commun., vol20, 774 내지 780 페이지에서, 에이치. 하라시마(H. Harashima)와 에이치. 미야카와(H. Miyakawa)의 "심볼간 간섭을 갖는 채널들에 대한 매칭된 전송 기술(Matched Transmition technique for channels with intersymbol interference)"

Ref 2: Proc. IEEE Global Telecommunications Conf.(GLOBLECOM'2001)에서, 더블유, 유(W. Yu)와 제이.엠. 시오피(J.M. Cioffi)의 "방송 채널에 대한 트렐리스 프리코딩(Trellis precoding for the broadcast channel)"

Ref 3: 2005년, IEEE Signal Systems and Computers에서, 빈 리우(Bin Liu), 후이 리우(Hui Liu), 수미트 로이(Sumit Roy)의 "수신기에서 공지된 간섭 구조를 갖는 구조된 더티 페이터 코딩(Structured dirty paper coding with known Interference structure at receiver)".

본 발명은 상술한 단점들을 해소하기 위해 제안된다. 그러므로, 본 발명의 목적은 전송기 측에서 위상 재형성을 사용함으로써 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법 및 전송기이다. 양호한 BER-Eb/N0 성능은, 간섭 신호의 진폭이 의도된 신호보다 크거나, 작거나, 동일한지에 무관하게 달성될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 전송기 측에서 위상 재형성을 사용함으로써 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법이 본 발명에 따라 제안되며, 상기 방법은: 차 신호를 획득하기 위해 의도된 신호로부터 간섭 신호를 제거하는 단계; 간섭 신호와 의도된 신호의 진폭 관련 정보에 따라, 컨스털레이션 확장(constellation extension)을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하는 단계; 컨스털레이션 확장을 위한 결정된 컨스털레이션 사이즈에 따른 컨스털레이션 확장 프로세싱에 의해 결정된 컨스털레이션 사이즈를 갖는 확장된 컨스털레이션 블록에 차 신호의 원래 컨스털레이션 블록을 확장하여 매핑하는 단계로서, 상기 확장된 컨스털레이션 블록은 원래 컨스털레이션 블록에 비해 컨스털레이션 좌표의 원점에 가깝도록 비례적으로 확대되는, 상기 매핑 단계; 및 차 신호에 대응하는 확장된 컨스털레이션 블록의 각각의 컨스털레이션 지점의 위상 재형성을 수행하는 단계로서, 상기 위상 재형성은 의도된 신호의 특정한 컨스털레이션 지점에 대응하는 차 신호의 확장된 컨스털레이션 블록의 컨스털레이션 지점이 특정한 컨스털레이션 지점과 동일한 컨스털레이션 4분면(constellation quadrant)에 매핑되게 하는, 상기 위상 재형성 수행 단계를 포함한다.

바람직하게는, 진폭 관련 정보는 의도된 신호와 간섭 신호의 진폭들이다.

바람직하게는, 진폭 관련 정보는 간섭 신호의 컨스털레이션 블록 사이즈와 의도된 신호의 컨스털레이션 블록 사이즈이다.

바람직하게는, 의도된 신호는 변조된 신호이다.

더욱이, 위상 재형성을 사용함으로써 더티 페이퍼 프리코딩 방법을 구현하기 위한 전송기가 본 발명에 따라 제안되며, 상기 전송기는: 차 신호를 획득하기 위해 의도된 신호로부터 간섭 신호를 제거하기 위한 차 신호 획득 수단; 간섭 신호와 의도된 신호의 진폭 관련 정보에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하는 컨스털레이션 사이즈 결정 수단; 컨스털레이션 확장을 위한 결정된 컨스털레이션 사이즈에 따라, 차 신호의 원래 컨스털레이션 블록을, 컨스털레이션 확장 프로세싱에 의해 결정된 컨스털레이션 사이즈를 갖는 확장된 컨스털레이션 블록으로 확장하여 매핑하기 위한 확장된 컨스털레이션 매핑 수단으로서, 상기 확장된 컨스털레이션 블록은 원래 컨스털레이션 블록에 비해 컨스털레이션 좌표의 원점에 가깝도록 비례적으로 확대되는, 상기 확장된 컨스털레이션 매핑 수단; 및 차 신호에 대응하는 확장된 컨스털레이션 블록의 각각의 컨스털레이션 지점을 위상 재형성을 수행하기 위한 위상 재형성 수단으로서, 상기 위상 재형성은 의도된 신호의 특정한 컨스털레이션 지점에 대응하는 차 신호의 확장된 컨스털레이션 블록의 컨스털레이션 지점이 특정한 컨스털레이션 지점과 동일한 컨스털레이션 4분면에 매핑되게 하는, 상기 위상 재형성 수단을 포함한다.

바람직하게는, 전송기는 의도된 신호를 획득하기 위해 소스 신호를 변조하기 위한 변조 수단을 더 포함한다.

아래의 도면들을 참조하여 사용된 바람직한 실시예들의 상세한 설명에 따라, 본 발명의 상기 목적들, 이점들 및 특징들이 명백해 진다.

본 발명은 양호한 성능을 갖는 더티 페이퍼 프리코딩을 달성하고; 컨스털레이션 사이즈 및 위상을 고려함으로써 THP 프리코딩 방법을 개선하고; 기존의 THP 프리코딩에 비해, 수신기 측에서의 모듈로 동작이 필요하지 않고, 간섭 신호의 진폭이 의도된 신호보다 큰지, 작은지, 또는 같은지에 무관하게 잘 적용될 수 있고; 수신기는 간섭 신호의 변조 구조를 알고 있을 필요가 없으며, 간섭 신호의 변조 구조가 어플리케이션 씬들(application scenes)을 협소하게 할 것임을 알고 있고; 수신기만이 전송된 신호의 변조 구조에 따라 수신된 신호를 복조하는 것을 필요로 하고, 컨스털레이션이 전송된 신호에 비해 확대되는 수신된 신호의 실제 변조 구조를 복조할 필요가 없고; 수신된 신호로 하여금, 그것에 의해 전달되는 의도된 신호와 동일한 위상 특징을 유지하도록 하고, 그래서, 본 발명은 종래 기술들에 비해 양호한 복조 성능을 가지며; 본 발명은 DPC의 보다 적용가능한 구현예이고, 종래 기술들에 비해 양호한 BER-Eb/N0 성능을 갖는다.

도 1은 종래의 THP(Tomlinson-Harashima Precoding)를 구현하기 위한 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 BPSK(Binary Phase Shift Keying)의 경우에 THP의 각 신호에 대한 컨스털레이션을 도시하는 도면.
도 3은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)의 경우에 THP의 각 신호에 대한 컨스털레이션을 도시하는 도면.
도 4는 종래 기술에서 SDPC 프리코딩의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)의 경우에 SDPC의 각 신호에 대한 컨스털레이션을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 전송기 측에서 위상 재형성을 사용함으로써 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법의 흐름도.
도 7은 본 발명에 따라 위상 재형성을 사용함으로써 더티 페이퍼 프리코딩을 구현하는 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하는 다이어그램을 개략적으로 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 각각의 신호의 컨스털레이션을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하는 다이어그램을 개략적으로 도시하는 도면.
도 11은 종래 기술에서 SDPC와 본 발명의 방법 간의 BER 성능 비교에 대한 곡선 그래프를 도시하는 도면.

아래에서, 본 발명의 바람직한 실시예들은 도면들을 참조하여 설명된다.

도 6은 본 발명에 따라 전송기 측에서 위상 재형성을 사용함으로써 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법의 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 스텝 601에서는, 차 신호(b)를 얻기 위해 의도된 신호(v)로부터 간섭 신호(s)를 제거한다.

스텝 603에서는, 의도된 신호(v)와 간섭 신호(s)의 진폭 관련 정보에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정한다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하는 개략적인 다이어그램이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 전송기는 의도된 신호(v)와 간섭 신호(s)의 진폭(도 8에서 v1과 s1)에 따라 차 신호(b)의 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정한다. 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 예로부터, 두 개의 의도된 신호와 간섭 신호가 QPSK 변조됨을 볼 수 있다. 의도된 신호(v)와 간섭 신호(s) 간의 컨스털레이션 사이즈는 진폭(v1 및 s1)을 통해 결정될 수 있다.

차 신호(b)의 컨스털레이션 사이즈는 ±L1 및 ±L2로써 결정된다. 달리 말해서, 예컨대 제 1의 4분면에서, 차 신호(b)의 컨스털레이션 지점의 x 좌표와 y 좌표는 범위 [L2,L1] 내에 있다.

s1 = αㆍν1 이고, α>0, L1 및 L2가 아래 규칙들에 따라 결정된다고 가정한다:

컨스털레이션 사이즈의 결정 프로세스는, 의도된 신호(v)와 간섭 신호(s) 간의 파워 비가 어떻든지 간에 적용가능하다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정의 개략적인 다이어그램이다. 여기에서, 의도된 신호(v)와 간섭 신호(s) 중 하나 또는 둘 모두는 QPSK보다 높은 QAM 변조이다.

도 10(a)에 도시된 바와 같이, 의도된 신호(v)의 컨스털레이션 블록은 각 4분면에서 컨스털레이션 센터의 위치(location) 및 컨스털레이션 블록 사이즈(즉, v1 및 v2)의 파라미터들에 의해 결정될 수 있다. 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 간섭 신호(s)의 컨스털레이션 블록은 각 4분면에서 컨스털레이션 센터의 위치 및 컨스털레이션 블록 사이즈(즉, s1 및 s2)의 파라미터들에 의해 결정될 수 있다. 여기에서, 컨스털레이션 블록은 임의의 4분면에서 신호의 모든 컨스털레이션 지점들의 좌표들로써 정의된 세트이다.

s1 = α1ㆍν1 이고, s2 = α2ㆍν2이고, 여기에서α1,α2 > 0, L1 및 L2가 아래 규칙들에 따라 결정된다고 가정한다:

스텝 605에서는, 차 신호(b)의 원래 컨스털레이션 블록을 확장된 컨스털레이션 블록, 즉 출력 신호(c)의 컨스털레이션 블록으로 확장하여 매핑하고, 컨스털레이션 확장을 위한 결정된 컨스털레이션 사이즈(±L1 및 ±L2)에 따라, 컨스털레이션 확장 프로세스에 의한 결정된 컨스털레이션 사이즈(±L1 및 ±L2)를 갖는다. 컨스털레이션 확장 프로세싱에 의해, 확장된 컨스털레이션 블록이 원래 컨스털레이션 블록에 비해 컨스털레이션 좌표의 원점에 가깝도록 비례적으로 확대되는 것을 볼 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, x 좌표와 y 좌표에서 차 신호(b)의 원래 컨스털레이션 사이즈는 범위 [｜α- 1｜ㆍν1, (1+α)ㆍν1] 내에 있다. 원래 컨스털레이션 블록은 컨스털레이션 확장에 의해 출력 신호(c)(예컨대, 제 1의 4분면에서, 컨스털레이션 지점의 x 좌표와 y 좌표는 범위 [L2,L1] 내에 있음)의 확장된 컨스털레이션 블록에 비례적으로 매핑된다. 여기에서, 출력(c)의 차후에 설명되는 위상 재형성을 통해 획득되는 출력 신호(d)의 컨스털레이션 블록이 출력 신호(c)의 확장된 컨스털레이션 블록과 동일한 사이즈를 가짐을 미리 가리킬 필요가 있다.

스텝 607에서는, 차 신호(b)에 대응하는 확장된 컨스털레이션 블록(c)의 각각의 컨스털레이션 지점의 위상 재형성을 수행한다. 여기에서, 신호의 위상은, 컨스털레이션의 어느 4분면에서 그것의 컨스털레이션 지점이 위치되는지를 나타낸다. 위상 재형성은, 의도된 신호(v)의 특정한 컨스털레이션 지점에 대응하는 차 신호(b)의 확장된 컨스털레이션 블록의 컨스털레이션 지점(출력 신호의 컨스털레이션 지점)이 출력 신호(d)의 컨스털레이션 지점을 획득하기 위해, 특정한 컨스털레이션 지점과 동일한 컨스털레이션 4분면에 매핑되게 한다.

차 신호(b)의 확장된 컨스털레이션 블록의 각 컨스털레이션 지점의 위상은 아래 방식에서 의도된 신호(v)의 위상에 따라 재형성된다:

real(d) = sign(real(ν))*real(b) (5)

imag(d) = sign(imag(v))*imag(b) (6)

달리 말해서, 이것은 신호(d)의 컨스털레이션 지점을 확보하기 위해, 신호(v)와 동일한 컨스털레이션 4분면에 신호(v)를 포함하는 신호(c)의 매핑 컨스털레이션 지점을 의미한다.

도 7은 본 발명에 따라 위상 재형성을 사용함으로써 더티 페이퍼 프리코딩을 구현하는 구조 다이어그램이다. 실선은 도 1에 도시된 것과 동일한 데이터 흐름을 나타낸다. 점선 블록(P)에서의 기능 블록은 전송 전에 설계된 더티 페이퍼 프리코딩 전략을 나타내고, 도트 및 점선(dot and dash line)은 제어 정보를 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전송기는: 변조 수단(701), 차 신호를 획득하기 위한 수단(703), 컨스털레이션 사이즈를 결정하기 위한 수단(705), 확장된 컨스털레이션 매핑을 위한 수단(707), 및 위상 재형성을 위한 수단(709)을 포함한다. 변조 수단(701)은 의도된 신호를 획득하기 위해 소스 신호를 변조하는데 사용된다. 차 신호를 획득하기 위한 수단(703)은 차 신호를 획득하기 위해 의도된 신호로부터 간섭 신호를 제거한다. 컨스털레이션 사이즈를 결정하기 위한 수단(705)은 간섭 신호와 의도된 신호의 진폭 관련 정보에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정한다. 확장된 컨스털레이션 매핑을 위한 수단(707)은 컨스털레이션 확장을 위한 결정된 컨스털레이션 사이즈에 따라, 차 신호의 원래 컨스털레이션 블록을 컨스털레이션 확장 프로세싱에 의해 결정된 컨스털레이션 사이즈를 갖는 확장된 컨스털레이션 블록에 매핑하고, 확장된 컨스털레이션 블록은 원래 컨스털레이션 블록에 비해 컨스털레이션 좌표의 원점에 가깝도록 비례적으로 확대된다. 위상 재형성을 위한 수단(709)은 차 신호에 대응하는 확장된 컨스털레이션 블록의 각각의 컨스털레이션 지점의 위상 재형성을 수행하고, 위상 재형성은 의도된 신호의 특정한 컨스털레이션 지점에 대응하는 차 신호의 확장된 컨스털레이션 블록의 컨스털레이션 지점이 특정한 컨스털레이션 지점과 동일한 컨스털레이션 4분면에 매핑되게 한다.

더욱이, 도 9에 도시된 바와 같이, 수신기 측에서 수신된 신호(y)는 본 발명에 따라, 전송기 측에서 위상 재형성의 이유로, 의도된 신호(v)의 위상 특징(phase feature)을 유지한다. 그러므로, 종래 기술에 비해, 수신기는 본 발명에 따른 의도된 신호를 재구성하면서, 간섭 신호의 변조 구조를 알고 있을 필요가 없다. 더욱이, 수신기는, 간섭 신호의 변조 구조가 어플리케이션 시나리오들을 협소(narrow)하게 할 것임을 알고 있다. 다중-사용자 간섭을 제거하기 위해 THP 코딩을 사용하는 동안, 수신기가 간섭 신호의 변조 구조를 안다는 것은 거의 불가능하다. 한편, 본 발명에 따라, 수신기는 변조 확장 후에 변조된 컨스털레이션(출력 신호들(c,d)의 컨스털레이션)를 복조하지 않는다.

도 11은 종래 기술에서 SDPC 프리코딩과 본 발명의 방법 간의 BER 성능 비교에 대한 곡선 그래프이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 성능 곡선은 OFDM 신호의 Eb/N0에 대한 BER이다. 시뮬레이션에서, DPC의 의도된 신호 및 간섭 신호는 QPSK 변조된 신호이고, 전송기 측에서 α=1.5, 코딩 방식은 코드 레이트 1/3으로 터보 코드(turbo code)를 사용하고, 채널에서의 전송 신호는 OFDM 신호이다. 수신기 측은 효과적인 로그 최대(efficient logarithm maximum) 사후 확률 기준 디코딩 알고리즘(posteriori probability criteria decoding algorithm), 즉 Max-log-MAP 디코딩 알고리즘을 사용한다. 다른 시뮬레이션 파라미터들은 다음과 같다: OFDM 신호의 FFT 사이즈가 512 포인트들이고, 채널 추정 알고리즘이 이상적인 채널 추정을 사용하고, 채널 타입이 AWGN 단일 입력 단일 출력 채널(single input single output channel)이고, 시스템 대역폭이 5M이고, 서브캐리어 OFDM 구간은 15Hz이다. 참조로서, 간섭 없는 AWGN 채널의 경우에 성능이 도 11에 도시되어 있다. 그 결과는, 본 발명에 따른 방법이 종래 기술들의 SDPC에 비해 약 4dB 개선을 갖는다.

본 발명의 상세한 이점들은 아래와 같이 열거된다:

1) 양호한 성능을 갖는 더티 페이퍼 프리코딩을 달성하고;

2) 본 발명은 컨스털레이션 사이즈 및 위상을 고려함으로써 THP 프리코딩 방법을 개선하고;

3) 기존의 THP 프리코딩에 비해, 수신기 측에서의 모듈로 동작이 필요하지 않고,

4) 본 발명은, 간섭 신호의 진폭이 의도된 신호보다 큰지, 작은지, 또는 같은지에 무관하게 잘 적용될 수 있고;

5) 수신기는 간섭 신호의 변조 구조를 알고 있을 필요가 없다. 더욱이, 수신기는, 간섭 신호의 변조 구조가 어플리케이션 씬들(application scenes)을 협소하게 할 것임을 알고 있고;

6) 수신기만이 전송된 신호의 변조 구조에 따라 수신된 신호를 복조하는 것을 필요로 하고, 컨스털레이션이 전송된 신호에 비해 확대되는 수신된 신호의 실제 변조 구조를 복조할 필요가 없고;

7) 본 발명은 수신된 신호로 하여금, 그것에 의해 전달되는 의도된 신호와 동일한 위상 특징을 유지하도록 하고, 그래서, 본 발명은 종래 기술들에 비해 양호한 복조 성능을 가지며;

8) 본 발명은 DPC의 보다 적용가능한 구현예이고, 종래 기술들에 비해 양호한 BER-Eb/N0 성능을 갖는다.

본 발명이 본 발명의 바람직한 실시예들과 연계하여 설명되었지만, 기술분야의 당업자는, 본 발명이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 수정, 교체, 및 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명은 상술한 실시예들에 의해 제한되지 않고, 첨부된 청구범위 및 그것들의 등가물에 의해 정의된다.

701: QAM 변조 705: 컨스털레이션 사이즈 결정
707: 컨스털레이션 매핑 709: 위상 재형성

Claims

전송기 측에서 위상 재형성(phase reshaping)을 사용함으로써 구현되는 더티 페이퍼 프리코딩 방법(dirty paper precoding method)에 있어서,
차 신호(difference signal)를 획득하기 위해 의도된 신호로부터 간섭 신호를 제거하는 단계;
상기 간섭 신호와 상기 의도된 신호의 진폭 관련 정보(amplitude-related information)에 따라 컨스털레이션 확장(constellation extension)을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하는 단계;
컨스털레이션 확장을 위한 상기 결정된 컨스털레이션 사이즈에 따라, 상기 차 신호의 원래 컨스털레이션 블록을, 컨스털레이션 확장 프로세싱에 의해 상기 결정된 컨스털레이션 사이즈를 갖는 확장된 컨스털레이션 블록으로 확장하여 매핑하는 단계로서, 상기 확장된 컨스털레이션 블록은 원래 컨스털레이션 블록에 비해, 컨스털레이션 좌표의 원점에 가깝도록 비례적으로 확대되는, 상기 매핑 단계; 및
상기 차 신호에 대응하는 확장된 컨스털레이션 블록의 각각의 컨스털레이션 지점의 위상 재형성을 수행하는 단계로서, 상기 위상 재형성은, 상기 의도된 신호의 특정한 컨스털레이션 지점에 대응하는 차 신호의 확장된 컨스털레이션 블록의 컨스털레이션 지점이 상기 특정한 컨스털레이션 지점과 동일한 컨스털레이션 4분면(constellation quadrant)에 매핑되게 하는, 상기 수행 단계를 포함하는, 더티 페이퍼 프리코딩 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 진폭 관련 정보는 상기 간섭 신호와 상기 의도된 신호의 진폭들인 것을 특징으로 하는, 더티 페이퍼 프리코딩 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 진폭 관련 정보는 상기 간섭 신호의 컨스털레이션 블록 사이즈 및 상기 의도된 신호의 컨스털레이션 블록 사이즈인 것을 특징으로 하는, 더티 페이퍼 프리코딩 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 의도된 신호는 변조된 신호인 것을 특징으로 하는, 더티 페이퍼 프리코딩 방법.
위상 재형성을 사용함으로써 더티 페이퍼 프리코딩 방법을 구현하기 위한 전송기에 있어서,
차 신호를 획득하기 위해 의도된 신호로부터 간섭 신호를 제거하기 위한, 차 신호 획득 수단;
상기 간섭 신호와 상기 의도된 신호의 진폭 관련 정보에 따라 컨스털레이션 확장을 위한 컨스털레이션 사이즈를 결정하기 위한, 컨스털레이션 사이즈 결정 수단;
컨스털레이션 확장을 위한 상기 결정된 컨스털레이션 사이즈에 따라, 상기 차 신호의 원래 컨스털레이션 블록을, 컨스털레이션 확장 프로세싱에 의해 상기 결정된 컨스털레이션 사이즈를 갖는 확장된 컨스털레이션 블록으로 확장하여 매핑하는, 확장된 컨스털레이션 매핑 수단으로서, 상기 확장된 컨스털레이션 블록은 원래 컨스털레이션 블록에 비해, 컨스털레이션 좌표의 원점에 가깝도록 비례적으로 확대되는, 상기 확장된 컨스털레이션 매핑 수단; 및
상기 차 신호에 대응하는 확장된 컨스털레이션 블록의 각각의 컨스털레이션 지점의 위상 재형성을 수행하기 위한, 위상 재형성 수단으로서, 상기 위상 재형성은, 의도된 신호의 특정한 컨스털레이션 지점에 대응하는 차 신호의 확장된 컨스털레이션 블록의 컨스털레이션 지점이 상기 특정한 컨스털레이션 지점과 동일한 컨스털레이션 4분면에 매핑되게 하는, 상기 위상 재형성 수단을 포함하는, 전송기.
제 5 항에 있어서,
상기 진폭 관련 정보는 상기 의도된 신호와 상기 간섭 신호의 진폭들인 것을 특징으로 하는, 전송기.
제 5 항에 있어서,
상기 진폭 관련 정보는 상기 간섭 신호의 컨스털레이션 블록 사이즈 및 상기 의도된 신호의 컨스털레이션 블록 사이즈인 것을 특징으로 하는, 전송기.
제 5 항에 있어서,
상기 의도된 신호를 획득하기 위해 소스 신호를 변조하기 위한 변조 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전송기.