KR20130014502A - 가변 심도의 비트 로딩 및 주파수 인터리빙을 이용한 ｏｆｄｍ - Google Patents

가변 심도의 비트 로딩 및 주파수 인터리빙을 이용한 ｏｆｄｍ

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KR20130014502A
KR20130014502A KR1020127022746A KR20127022746A KR20130014502A KR 20130014502 A KR20130014502 A KR 20130014502A KR 1020127022746 A KR1020127022746 A KR 1020127022746A KR 20127022746 A KR20127022746 A KR 20127022746A KR 20130014502 A KR20130014502 A KR 20130014502A
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소니 주식회사
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Abstract

통신 장치(100)에 있어서, 그룹핑 유닛(152)은 데이터 비트들을 다수의 상이한 컨스텔레이션 그룹들에 매핑할 때 채널 상태 정보를 이용한다. 각각의 컨스텔레이션 그룹은 다른 변조 방식에 할당된다. 다수의 서브-캐리어들은 컨스텔레이션 그룹들 중 어느 것에도 할당되지 않거나 한 그룹에 할당되며 각각의 변조는 컨스텔레이션 그룹들 중 다른 그룹을 사용한다. 통신 장치(100)는 다수의 스케일러블 인터리버 유닛들(156)을 포함하며, 각각의 인터리버 유닛(156)은 컨스텔레이션 그룹들 중 한 그룹에 할당되며, 각각의 컨스텔레이션 그룹에 매핑된 데이터 비트들 및 데이터 비트들로부터 유도된 심볼 정보를 반송하는 서브-캐리어들의 할당을 인터리빙한다. 예를 들어, 인터리버 유닛(156)은 컨스텔레이션 레벨에서 심볼 정보를 반송하는 서브-캐리어들을 인터리빙함으로써 주파수 인터리빙을 수행한다.

Description

가변 심도의 비트 로딩 및 주파수 인터리빙을 이용한 ＯＦＤＭ{OFDM WITH BIT LOADING AND FREQUENCY INTERLEAVING OF VARIABLE DEPTH}
본 발명의 실시예는 서브-캐리어들마다 다수의 상이한 변조 방식을 이용하여 적응적 OFDM(직교 주파수 분할 다중)을 지원하는 통신 장치에 관한 것이다. 추가 실시예는 적응적 OFDM을 지원하는 통신 시스템을 운용하며 서브-캐리어들마다 다수의 상이한 변조 방식을 이용하는 방법에 관한 것이다.
OFDM은 데이터를 많은 수의 직교 서브-캐리어들을 통해 분배한다. 수신기 측에서 복조기들은 자신들이 복조하려는 서브-캐리어 이외의 다른 서브-캐리어를 고려하지 못하므로, 수신기 측에서는 서브-캐리어들의 직교성에 의해 캐리어별로 복조가 가능하다. OFDM은 높은 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 제공하며 서브-캐리어 선택 및 변조를 송신 채널 특성에 맞게 해준다.
본 발명의 목적은 송신 성능이 향상된 통신 장치 및 통신 시스템에서 송신 성능이 향상된 운용 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립항의 청구 대상에 의해 달성된다. 또한, 실시예들은 각기 종속항들에서 구체화된다. 본 발명의 상세 내용은 첨부 도면과 관련하여 다음의 실시예들의 설명으로부터 더욱 자명해질 것이며, 여러 실시예들의 특징은 서로 배제하지 않는 한 조합될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제1 통신 장치가 송신기 유닛을 포함하고 제2 통신 장치가 수신 유닛을 포함하는 통신 시스템을 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 송신기 유닛을 더 상세히 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 3a는 실시예에 따라 컨스텔레이션 레벨에서 인트라-출력 주파수 인터리빙(intra-output frequency interleaving)을 제공하는 통신 장치를 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 3b는 다른 실시예에 따라 컨스텔레이션 레벨에서 인터-출력 주파수 인터리빙(inter-output frequency interleaving)을 제공하는 통신 장치를 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 3c는 다른 실시예에 따라 비트 또는 심볼 레벨에서 인트라-출력 주파수 인터리빙을 제공하는 통신 장치를 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 3d는 다른 실시예에 따라 비트 또는 심볼 레벨에서 인터-출력 주파수 인터리빙을 제공하는 통신 장치를 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 4a는 각각의 서브-캐리어에 대해 결정된 SNR(신호 대 잡음 비)에 따라 서브-캐리어들을 컨스텔레이션 경로들로 그룹화하는 것을 예시하는 개략적인 도면이며 다른 실시예에 따른 통신 시스템의 운용 모드를 예시한다.
도 4b는 도 4b의 서브-캐리어들이 SNR에 따라 상이한 컨스텔레이션 경로들로 그룹화되는 것을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 4c는 도 4b의 그룹화된 서브-캐리어들이 컨스텔레이션 레벨에서 주파수-인터리빙되는 것을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 4d는 도 4c의 변조된 서브-캐리어들을 재결합하여 시간 도메인에서 신호를 생성하는 IFFT(역고속 푸리에 변환) 유닛에 제공되는 순서대로 도 4c의 서브-캐리어들을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따라 회전된 컨스텔레이션(rotated constellations)용 변조 유닛을 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예의 효과를 예시하는 직교 컨스텔레이션 맵을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 6b는 본 발명의 실시예의 효과를 예시하는 회전된 컨스텔레이션 맵을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 수신 유닛의 개략적인 블록도이다.
도 8은 다른 실시예에 따라 통신 시스템을 운용하는 방법을 설명하는 간략화된 흐름도이다.
도 1a는 OFDM 변조 방식에 기반한 유선 또는 무선 통신 시스템(199), 예를 들어, DVB-C2 (digital video broadcasting-cable, 디지털 비디오 방송-케이블) 시스템을 도시한다. 실시예에 따르면, 통신 시스템(199)은 데이터 통신용 전력 배전선을 사용하는 시스템이다. 예를 들어, 통신 시스템(199)은, 예를 들면, 50 또는 60 Hz의 주파수를 가질 수 있는 전력선 교류(power line alternating current)에 변조 캐리어를 중첩하여 사용하는, 전력선 통신(power line communications: PLC), 본선 통신(mains communications), 전력선 통신(power line telecommunications: PLT), 광대역 전력선(broadband power line: BPL) 또는 전력 대역(power band) 또는 전력선 네트워킹(power line networking: PLN) 시스템이다.
통신 시스템(199)은 SISO(single-input-single-output, 단일-입력 단일-출력) 또는 MIMO(multiple-input-multiple-output, 다중-입력 다중-출력) 시스템으로, 하나, 두 개 또는 그 이상의 송신 포트(101-103)를 이용한 송신기 유닛(110)을 포함하는 제1 통신 장치(100), 및 적어도 하나, 예를 들어, 두 개, 세 개 또는 네 개의 수신 포트(201-203)를 이용한 수신 유닛(220)을 포함하는 제2 통신 장치(200)를 갖는다. 송신 채널(300)은 송신기 유닛(110)과 수신 유닛(220)을 연결한다.
제1 통신 장치(100)는 송신 포트(101-103)만을 갖춘 송신 전용 장치일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제1 통신 장치(100)는 송신기 유닛(110) 이외에 제2 통신 장치(200) 내의 수신 유닛(220)의 형태일 수 있는 수신 유닛(120)을 포함하는 양방향 장치이며, 여기서 포트들(101-103)은 양방향성 포트들일 수 있다. 제2 통신 장치(200)는 수신 전용 장치일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제2 통신 장치(200)는 수신 유닛(220) 이외에 제1 통신 장치(100) 내의 송신기 유닛(110)의 형태일 수 있는 송신기 유닛(210)을 포함하는 양방향 장치이며, 여기서 포트들(201-203)은 양방향 포트들일 수 있다. 통신 장치들(100, 200)은 스탠드-얼론 장치일 수 있거나, 소비자 어플리케이션, 예를 들어, 저장 유닛, 텔레비전 세트, 오디오 수신기, 또는 비디오 레코더의 전자 장치에 통합될 수 있다.
송신 채널(300)은 멀티-와이어 접속부일 수 있다. 실시예에 따르면, 송신 채널(300)은, AC(교류) 전력의 송신을 위해 사용되며 빌딩 내 영구 배선으로 배설된 또는 땅밑에 매립된 둘 이상의 전기 전도체를 갖는 전력 케이블이다. 예를 들어, 송신기 유닛(110)은 활선(live wire) 또는 위상선(phase wire)(L, P), 중성선(neutral wire)(N), 및 보호 접지(protective earth)(PE)를 이용하여 두 개의 차동 송신 신호들을 공급할 수 있으며, 여기서 차동 송신 신호들은 본선 전압의 AC 주파수에 중첩하는 캐리어를 통해 변조된다. 실시예에 따르면, 수신 유닛(220)은 활선과 중성선, 중성선과 보호 접지, 그리고 활선과 보호 접지 사이의 세 개의 차동 수신 신호들을 수신한다. 다른 실시예에 따르면, 수신 유닛(220)은 세 개의 차동 수신 신호들, 및 배선으로부터의 누설 전류로 인해 발생하는 하나의 공통 모드 신호를 제4 수신 신호로서 수신할 수 있다.
도 2는 도 1의 송신기 유닛(110)을 더욱 상세히 도시한다. 송신기 유닛(110)은 송신 채널을 통해 송신될 페이로드 데이터를 포함하는 입력 데이터 스트림(d1)을 수신한다. FEC(forward error correction, 순방향 오류 정정) 유닛(115)은 수신기 측에서의 에러 정정을 용이하게 하기 위한 에러 검출 방식에 따라 코드 리던던시를 입력 데이터 스트림(d1)에 삽입한다. FEC 유닛(115)은 인코딩된 데이터 스트림(d2)을 출력한다.
송신기 유닛(110)은, 인코딩된 데이터 스트림(d2)을 수신하고 인코딩된 데이터 스트림(d2)을 사전 규정된 개수의 병렬 데이터 스트림(d3)으로 분할 또는 다중화하는 직렬-병렬 멀티플렉서 유닛(130)을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 데이터 스트림(d3)은 다수의 신호 경로들 중 하나에 할당되며, 각 신호 경로는 송신 포트들 중 하나에 대응한다. SISO 시스템에 관련된 실시예에서, 멀티플렉서 유닛(130)은 생략되며 인코딩된 데이터 스트림(d2)은 제1 변조기 유닛(150)으로 직접 송신된다.
예시된 실시예에 따르면, 병렬 데이터 스트림(d3)은 제1 변조기 유닛(150)으로 송신된다. 제1 변조기 유닛(150)은, 각 신호 경로마다, 다수의 변조를 포함한다. 각각의 변조는 하나의 컨스텔레이션 그룹(constellation group)에 할당되며, 각 컨스텔레이션 그룹은 다른 변조 방식을 이용한다. 변조 방식은 캐리어당 1 비트부터 x 비트까지의 임의의 변조 방식, 예를 들어, PSK(Phase-Shift Keying, 위상-시프트 키잉), QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying, 직교 위상-시프트 키잉), 4-QAM(Quadrature Amplitude Modulation, 직교 진폭 변조), 8-QAM, 64-QAM, 256-QAM, 1024-QAM, 4096-QAM, 다른 임의의 2n-QAM, 또는 임의의 2n-PAM(Pulse Amplitude Modulation, 펄스 진폭 변조)일 수 있다. 각 서브-캐리어 별로 결정된 SNR에 따라, 제어 유닛(195)은 각 신호 경로마다 서브-캐리어들을 컨스텔레이션 그룹들 중 하나에 할당한다. 각 신호 경로에서의 각 변조는 데이터 비트들을 각 컨스텔레이션 그룹의 컨스텔레이션 포인트들을 어드레싱하기 위한 심볼들에 결합하고 심볼 정보(d4)를 반송하는 변조된 서브-캐리어들을 출력한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 변조기 유닛(150)의 각각의 컨스텔레이션 그룹, 또는 각각의 변조는 각각의 변조 경로에서 비트 레벨, 심볼 레벨 또는 컨스텔레이션 레벨에서 인터리빙을 수행하는 데 적합한 인터리빙 프로세스와 병행되며, 여기서 각각의 인터리빙 프로세스는 가변 크기를 가지며 각각의 컨스텔레이션 그룹 별로 이용가능한 서브-캐리어들의 개수에 적응될 수 있다. 예를 들어, 컨스텔레이션 그룹의 심볼들은 여러 주파수 캐리어들에 매핑될 수 있다.
제2 변조기 유닛(170)은 각 신호 경로의 각종 변조들의 심볼 정보(d4)를 메인 캐리어로 반송하는 서브-캐리어들을 변조하여 각 신호 경로마다 하나의 디지털 송신 스트림(d5)을 생성할 수 있다. 이러한 동작들은 주파수 도메인에서 수행될 수 있으며, IFT(역 푸리에 변환) 유닛(180)은 디지털 송신 스트림(d5)을 시간 도메인으로 변환하여 각 신호 경로마다 디지털 신호(d6)를 획득할 수 있다. 변환기 유닛(190)은 디지털 신호(d6)를 아날로그 송신 신호(d7)로 변환할 수 있고 각 아날로그 송신 신호(d7)를 송신 포트들 중 하나에 연결한다.
도 3a는 두 개의 신호 경로(131, 132)를 갖는 송신기 유닛(110)에 관련되며 도 2의 제1 변조기 유닛(150)의 실시예를 상세히 도시한다. 각각의 신호 경로(131, 132)에서, 그룹핑 유닛(152)은 신호 경로(131, 132)에 할당된 데이터 스트림(d3)에 포함된 데이터 비트들을 다수의 변조 경로들에 매핑할 수 있으며, 여기서 각각의 변조 경로는 하나의 컨스텔레이션 그룹에 할당된다. 다수의 서브-캐리어들의 각각은 다른 컨스텔레이션 그룹들 중 어느 곳에도 할당되지 않거나 하나에 할당된다. 실시예에 따르면, 서브-캐리어들을 컨스텔레이션 그룹에 할당하는 것은, 서브-캐리어에 적용된 변조 방식이 각각의 송신 경로 상의 이러한 서브-캐리어의 전류 송신 채널 특성을 따르도록 주파수 종속 채널 특성을 기술하는 채널 상태 정보에 따라 수행될 수 있다. 송신 채널 특성은 시간에 따라 변동할 수 있으며, 서브-캐리어들을 컨스텔레이션 그룹들에 할당하는 것은 지속적으로 적응될 수 있다.
컨스텔레이션 제어 유닛(195)은 송신기 유닛(110)이 그 송신기 유닛(110)이 통신하는 다른 통신 장치로부터 수신할 수 있는 피드백 정보로부터 채널 상태 정보를 수신 또는 유도할 수 있다. 송신기 유닛(110)이 도 1에 도시된 바와 같은 수신 유닛(120)을 또한 포함하는 통신 장치(100) 내에 포함된 경우, 수신 유닛은 피드백 정보를 수신하는 데 사용될 수 있다.
각각의 변조 경로마다, 변조기 유닛(150)은 각각의 컨스텔레이션 그룹을 실현하면서 구성가능한 개수의 서브-캐리어들을 이용하여 변조된 출력 신호를 생성하는 변조 유닛(154a-154f)을 포함하며, 변조된 출력 신호는, 예를 들어, PSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM, 1024-QAM, 4096-QAM, 다른 임의의 2n-QAM 이나 2-PAM 또는 다른 임의의 2n-PAM 신호일 수 있다. 각각의 변조 유닛(154a-154f)은 컨스텔레이션 그룹들 중 다른 한 그룹을 사용한다. 변조 유닛들(154a-154f)의 출력은 변조된 서브-캐리어들을 나타낸다. 그룹핑 유닛(152)에 의해 전달된 데이터 스트림에 포함된 비트들은 QAM 심볼들에 매핑된다. 송신 채널 특성에 따라, 각각의 변조 유닛(154a-154f)은 상이한 개수의 심볼들을 처리한다. 각각의 변조 유닛(154a-154f)은 사용되는 서브-캐리어들의 개수 및 주파수에 대해 적응적이며 프로그래밍 가능하다. 예를 들어, 컨스텔레이션 제어 유닛(195)은 전류 송신 채널 특성에 따라 각각의 변조 유닛(154a-154f)에서 사용된 서브-캐리어들의 개수 및 주파수를 결정할 수 있다.
실시예에 따르면, 각각의 변조기 경로마다, 인터리빙 유닛(156)은 컨스텔레이션 레벨에서 각각의 변조기 경로에 있는 서브-캐리어들을 인터리빙하는 인터리버 유닛들(156a)을 포함한다. 인터리버 유닛들(156a)은 의사-난수 발생기, 예를 들어, 시프트 레지스터에 기반할 수 있으며, 여기서 레지스터 입력은 두 개의 레지스터 셀 출력들의 배타적-or 함수로부터 유도된다. 인터리버 유닛들(156a)은, 각각의 인터리버 유닛(156a)이 동일 컨스텔레이션 그룹 내의 다른 개수의 서브-캐리어들을 다룰 수 있도록 확장성을 갖는다. 이러한 방식으로, 인터리버 유닛(156a)은 적응적 변조 유닛들(154a-154f)과 결합될 수 있으며 각각의 인터리버 유닛(156a)은 할당된 변조 유닛(154a-154f)의 모드에 따라 제어될 수 있다.
각각의 신호 경로(131, 132)에서, 디그룹핑(degrouping) 유닛(158a)은 QAM 변조기 경로로부터 주파수 인터리빙된 서브-캐리어 그룹들을 재결합할 수 있으며, 이 경우 인터리빙된 서브-캐리어 그룹들은 이들의 원래 위치로 재정렬되지만 각각의 QAM 컨스텔레이션 그룹들 내의 서브-캐리어들은 인터리빙 프로세스로 인해 확산된다. 그 결과, 주파수 다이버시티가 상당히 증가된다. 주파수 다이버시티가 증가하면 특히 협대역 간섭의 경우 시스템 비트 에러 성능이 개선된다. 인터리버 유닛들(156a)의 확장성은 적응적 OFDM 시스템의 결합을 가능하게 한다.
다른 실시예에 따르면, 변조기 유닛(150)은 앞의 실시예에서와 같이 캐리어들의 그룹을 병렬이 아닌 직렬로 처리하기 위해 오버 샘플링될 수 있는 하나의 단일 변조 유닛을 포함할 수 있다. 각각의 컨스텔레이션 그룹의 심볼들은 여러 주파수 캐리어들에 매핑될 수 있다. MIMO 시스템에서, 컨스텔레이션 그룹의 여러 캐리어들은 상이한 통신 경로들로 분할될 수 있다.
도 3b의 송신기 유닛(110)은 전적으로 MIMO 시스템에 관련되며, 하나의 단일 디그룹핑 유닛(158b)이 적어도 두 신호 경로들(131, 132)의 주파수 인터리빙된 그룹들을 결합한다는 점에서 도 3a에 예시된 것과는 다르다. 실시예에 따르면, 하나의 단일 결합된 디그룹핑 유닛(158b)은 송신기 유닛(110)의 모든 신호 경로들, 예를 들어, 세 개 또는 네 개의 신호 경로들(131, 132)의 주파수 인터리빙된 그룹들을 결합한다. 이렇게 함으로써 다이버시티의 정도를 더욱 높여주는데, 이것은, 그렇게 하지 않은 경우 하나의 송신 경로에서 인코딩되었을 정보가, 하나의 송신 경로에서 일어나는 간섭들에 대해 송신이 더욱 강인해지도록 하나보다 많은 송신 경로를 통해 송신될 수 있기 때문이다.
도 3c는 적어도 두 신호 경로들(131, 132)을 갖는 송신기 유닛(110)의 다른 실시예에 관련된다. 각각의 신호 경로(131,132)에서, 그룹핑 유닛(152)은 각 데이터 스트림(d3)에 포함된 데이터 비트들을 다수의 변조 경로들 중 하나에 매핑하며, 여기서 각각의 변조 경로는 서로 다른 컨스텔레이션 그룹에 할당된다.
다수의 서브-캐리어들의 각각은 컨스텔레이션 그룹들 중 어느 곳에도 할당되지 않거나 한 그룹에 할당된다. 실시예에 따르면, 서브-캐리어들을 컨스텔레이션 그룹들에 할당하는 것은 전류 송신 채널의 주파수 종속 특성을 기술하는 톤맵(tonemap) 정보에 따라 수행된다. 컨스텔레이션 제어 유닛(195)은 톤맵 정보를 수신하고 관리할 수 있다.
각각의 변조기 경로에서, 인터리버 유닛(156b)은 데이터 비트들이 심볼들로 그룹화되기 전에 각각의 변조기 경로에서 데이터 비트들을 인터리빙하거나, 데이터 비트들이 각각의 컨스텔레이션 그룹의 여러 컨스텔레이션 포인트들을 어드레싱하는 데 사용되기 전에 또는 사용될 때 심볼들을 인터리빙할 수 있다.
각각의 신호 경로(131,132)에서, 변조 유닛들(154a-154f)은 각각의 컨스텔레이션 그룹별로 제공된다. 각각의 변조 유닛(154a-154f)은 구성가능한 개수의 서브-캐리어들 및 인터리빙된 데이터 비트들 또는 심볼들을 사용하여 심볼 정보를 반송하는 변조된 서브-캐리어들을 생성하며, 예를 들어, PSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM, 1024-QAM, 4096-QAM, 다른 임의의 2n-QAM 또는 임의의 2n-PAM 방식을 이용할 수 있다. 각각의 변조 유닛(154a-154f)은 컨스텔레이션 그룹들 중 다른 한 그룹을 이용한다. 각각의 변조 유닛(154a-154f)은 사용된 서브-캐리어들의 개수 및 주파수에 대해 적응적이며 프로그래밍 가능하다. 예를 들어, 컨스텔레이션 제어 유닛(195)은 전류 송신 채널 특성에 따라 각 변조 유닛(154a-154f)에서 사용되는 서브-캐리어들의 개수 및 주파수를 결정할 수 있다.
인터리버 유닛들(156b)은 각각의 인터리버 유닛(156b)이 상이한 개수의 서브-캐리어들을 다룰 수 있도록 확장가능하다. 그러므로, 인터리버 유닛들(156b)은 적응적 변조 유닛들(154a-154f)과 결합될 수 있으며, 여기서 각각의 인터리버 유닛(156b)은 각기 할당된 변조 유닛(154a-154f)의 모드에 따라 제어된다.
각각의 신호 경로(131,132)에서, 디그룹핑 유닛(158a)은 각각의 신호 경로(131,132)의 변조기 경로들의 인터리빙된 서브-캐리어 그룹들을 재결합할 수 있으며, 여기서 인터리빙된 서브-캐리어 그룹들은 이들의 원래 위치로 재정렬되지만, 상이한 컨스텔레이션 그룹들의 서브-캐리어들은 주파수 인터리빙으로 인해 확산된다.
도 3d의 송신기 유닛(110)은 전적으로 MIMO 시스템에 관련되며, 단일의 결합된 디그룹핑 유닛(158b)이 적어도 두 신호 경로들(131,132)의 주파수 인터리빙된 그룹들을 결합하는 점에서 도 3c에 예시된 것과 다르다. 실시예에 따르면, 결합된 디그룹핑 유닛(158b)은 송신기 유닛(110)의 세 개, 네 개 또는 모든 신호 경로들의 주파수 인터리빙된 그룹들을 결합한다.
송신기 유닛(110)의 각각의 서브-유닛은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 실시예에 따르면, 송신기 유닛(110)의 서브-유닛들 중 적어도 일부는 집적 회로 내에 집적된 디지털 신호 처리 회로로서 실현된다. 다른 실시예에 따르면, 송신기 유닛은 시뮬레이션 프로그램의 소프트웨어 모듈이다.
도 4a 내지 도 4d의 도면은 도 3a의 송신 유닛(110)에 의해 이루어지는 신호 처리 방법을 설명 예를 통해 예시한다. 전류 송신 채널의 채널 특성이 평가되어, 예를 들어, 송신에 사용된 각 서브-캐리어 주파수의 신호 대 잡음비를 기술하는 채널 상태 정보를 생성한다.
도 4a는 예시적인 톤맵(400)을 서브-캐리어들의 이산 주파수들에 대해 SNR을 작성한 도면으로서 도시한다. 톤맵 정보에 기반하여, 컨스텔레이션 제어 유닛은 각각의 서브-캐리어를 다수의 변조 경로들 중 어느 곳에도 할당하지 않거나 한 변조 경로에 할당할 수 있으며, 여기서 각각의 변조 경로는 다른 컨스텔레이션 그룹에 대응한다. 예를 들어, 총 SNR 범위는 다수의 연속 범위들(401-406)로 분할된다. SNR이 동일한 범위에 속하는 서브-캐리어들은 동일한 변조 경로에 할당된다. 높은 SNR의 범위에 속하는 서브-캐리어들은 컨스텔레이션 포인트들 사이의 거리가 작은 변조 방식, 예를 들어, 4096-QAM을 이용한 변조 경로에 할당될 수 있다. 낮은 SNR의 범위에 속하는 서브-캐리어들은 컨스텔레이션 포인트들 사이의 거리가 먼 변조 방식, 예를 들어, QPSK를 이용한 변조 경로에 할당될 수 있으며, SNR이 사전 규정된 임계치 미만인 서브-캐리어들은 사용이 배제될 수 있다. 송신 채널의 송신 경로들의 톤맵들은 서로 다를 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, SNR이 제1 범위(401)에 속하는 서브-캐리어들은 4096-QAM 변조 경로에 할당되고, SNR이 제2 범위(402)에 속하는 서브-캐리어들은 1024-QAM 변조 경로에 할당되고, SNR이 제3 범위(403)에 속하는 서브-캐리어들은 256-QAM 변조 경로에 할당되고, SNR이 제4 범위(404)에 속하는 서브-캐리어들은 64-QAM 변조 경로에 할당되고, SNR이 제5 범위(405)에 속하는 서브-캐리어들은 16-QAM 변조 경로에 할당되며, SNR이 제6 범위(406)에 속하는 서브-캐리어들은 QPSK 변조 경로에 할당되거나 송신에서 생략될 수 있다.
도 4b는 각각의 변조 경로에서 사용된 서브-캐리어 그룹들을 도시한다. 예를 들어, 제1 서브-캐리어 그룹(411)은 4096-QAM 변조 경로에서 사용되고, 제2 서브-캐리어 그룹(412)은 1024-QAM 변조 경로에서 사용되고, 제3 서브-캐리어 그룹(413)은 256-QAM 변조 경로에서 사용되며, 제4 서브-캐리어 그룹(414)은 16-QAM 변조 경로에서 사용된다. 도 4b에서, 서브-캐리어에 할당된 화살표의 높이는 단지 서브-캐리어를 식별하고 그룹핑 및 인터리빙의 효과를 가시화하기 위해 도 4a의 화살표 높이에 대응하며, 서브-캐리어의 진폭에는 관련되지 않는다.
도 4c는 도 3a의 인터리버 유닛들(156a)의 효과를 도시한다. 각각의 인터리버 유닛(156a)은 그룹 내 서브-캐리어들의 시퀀스가 변동되도록 서브-캐리어들을 인터리빙한다. 그 결과, 연속하는 데이터 비트들 또는 심볼들은 이격된 서브-캐리어들을 사용하는 반면, 인터리빙 없이, 연속하는 데이터 비트들 또는 심볼들을 가리키는 심볼 정보를 반송하는 서브-캐리어들은 바로 인접하는 서브-캐리어들을 사용한다.
도 4d는 도 3a의 디그룹핑 유닛(158a)의 효과를 도시한다. 디그룹핑 유닛(158a)은 모든 변조 경로들의 서브-캐리어들을 결합하며, 그룹핑 유닛(152)에 의해 사용된 그룹핑 방식의 역방식을 이용하며 그룹핑 유닛(152)에 의해 수행된 그룹핑을 반대로 한다. 도 4d에 예시된 바와 같이, 각각의 서브-캐리어는 도 4a에 대하여 그 서브-캐리어 그룹 내에서 자신의 위치가 변동되었다.
변조 유닛들(154a-154f)은 직교 컨스텔레이션들을 이용할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 각각의 변조 유닛들(154a-154f)은 회전된 컨스텔레이션을 이용할 수 있다. 회전된 컨스텔레이션들은 단일의 QAM 변조기 대신 두 개의 상이한 PAM(phase amplitude modulation, 위상 진폭 변조) 디코더를 허용한다.
도 5는 회전된 컨스텔레이션을 위한 변조 유닛(554g)을 도시한다. 회전 컨스텔레이션 유닛(554a)은 회전된 컨스텔레이션의 직교 I 및 Q 성분을 생성한다. 지연 유닛(554b)은 성분들 중 하나, 예를 들어, Q 성분을 하나의 셀/심볼 만큼 지연한다. 변조기 유닛의 각각의 변조 유닛은 같은 성분을 같은 양만큼 지연할 수 있다. 실시예에 따르면, 후속하는 인터리버 유닛들은 이러한 관련된 성분들이 구별된 서브-캐리어들로 확실히 전달되게 한다. 실시예에 따르면, 컨스텔레이션 회전 및 Q 성분의 지연은 각각의 신호 경로의 모든 컨스텔레이션 그룹들에서 수행된다. 그렇지 않고 혼재된 QAM 컨스텔레이션들을 이용하는 경우, QAM 컨스텔레이션단의 출력은 최종 선정된 서브-캐리어의 SNR 특성과 일치하지 않는 상이한 컨스텔레이션 크기를 갖는 I 및 Q 성분을 포함할 것이다.
주파수 인터리빙과 함께 회전 컨스텔레이션을 사용하면 다중 경로 및 소위 소거 채널(eraser channels)에 대한 성능이 상당히 개선된다.
도 6a는 16-QAM의 직교 컨스텔레이션 맵을 도시한다. 각각의 경우에 있어서, 네 개의 컨스텔레이션 포인트들(601)이 I 및 Q 축 상의 동일한 투영 포인트들(611)에 투영된다.
이와 대조적으로, 도 6b의 회전된 컨스텔레이션의 경우, 각각의 컨스텔레이션 포인트(621)는 두 축 I 및 Q과 관련하여 다른 투영 포인트(631)에 투영되어, 예를 들어, 축들 중 하나의 축의 평가, 즉, 수신기 측에서의 캐리어들 중 하나의 평가를 생략하는 것이 가능해진다.
도 7은 도 1의 통신 장치(200)의 수신 유닛(220)을 상세히 도시한다. 변환기 유닛(230)은 하나 이상, 예를 들어, 두 개, 세 개, 또는 네 개의 아날로그 수신 신호(r1)을 샘플하여 디지털 수신 신호(r2)를 생성한다. 푸리에 변환 유닛(240)은 디지털 수신 신호(r2)를 주파수 도메인으로 변환할 수 있으며, 각각의 디지털 수신 신호별로 디지털 데이터 스트림(r3)이 생성될 수 있다. 제1 복조기 유닛(250)은 주파수 도메인에서 각각의 데이터 스트림을 두 개의 직교 변조된 성분들로 분해할 수 있다.
제2 복조기 유닛(260)은 각각의 디지털 데이터 스트림(r3) 별로 상이한 컨스텔레이션 그룹들을 이용하는 다수의 QAM 복조기들을 포함한다. 제2 복조기 유닛(260)은 각각의 디지털 데이터 스트림(r3) 및 각 컨스텔레이션 그룹 별로 송신 측에서 사용된 인터리빙 메커니즘에 따라 데이터 스트림(r3)을 디인터리빙할 수 있는 스케일러블 디인터리버 유닛을 포함한다. 디멀티플렉서 유닛(270)은 둘 이상의 복조된 신호(r5)를 결합된 수신 신호(r6)와 재결합할 수 있으며 순방향 오류 정정 유닛(280)은 수신기 측에서 신호에 포함된 코드 리던던시를 이용하여 수신 신호(r7)에서 데이터 에러를 검출하고 정정할 수 있다.
실시예에 따르면, 각각의 디인터리버 유닛은 컨스텔레이션 레벨에서 송신기 측에서 수행된 인터리빙 프로세스를 반대로 수행한다. 다른 실시예에 따르면, 각각의 디인터리버 유닛은 비트 레벨 또는 심볼 레벨에서 송신기 측에서 수행된 인터리빙 프로세스를 반대로 수행한다. 또 다른 실시예에 다르면, 수신 유닛(220)은 도 3b 및 도 3d에서 결합된 디그룹핑 유닛들(158a)에 관하여 기술한 바와 같이 송신 신호 내 인터-출력 다이버시티(inter-output diversity)를 반대로 하기 위한 추가 매핑 유닛을 포함한다.
수신 유닛(220)의 각각의 서브-유닛은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 실시예에 따르면, 수신 유닛(220)의 서브-유닛들의 적어도 일부는 집적 회로에 집적된 디지털 신호 처리 회로로서 실현된다.
도 8은 통신 장치를 운용하는 방법에 관련된다. 데이터 비트들은 채널 상태 정보에 따라 다수의 컨스텔레이션 그룹들에 매핑된다(802). 다수의 서브-캐리어들의 각각의 서브-캐리어는 채널 상태 정보에 따라 컨스텔레이션 그룹들 중 어느 곳에도 할당되지 않거나 하나의 컨스텔레이션 그룹에 할당된다(804). 데이터 비트들의 그룹들로부터 유도된 심볼들은 각각의 컨스텔레이션 그룹에 매핑되며 각각의 컨스텔레이션 그룹에 할당된 서브-캐리어들로 변조된다. 각각의 컨스텔레이션 그룹에 매핑된 데이터 비트들을 심볼 정보를 반송하는 서브-캐리어들에 할당하는 것은 인터리빙되며, 여기서 인터리빙의 범위, 예를 들어, 관련 서브-캐리어들의 개수는 채널 상태 정보에 따라 선택된다(806).
실시예에 따르면, 심볼 정보를 반송하는 변조된 서브-캐리어들은 컨스텔레이션 레벨에서 인터리빙된다. 다른 실시예에 따르면, 각각의 컨스텔레이션 그룹에 매핑된 데이터 비트들은 비트 레벨에서 인터리빙된 후 각각의 컨스텔레이션 그룹의 컨스텔레이션 포인트들을 어드레싱하는 데 사용되는 심볼들로 그룹화된다. 다른 실시예에 따르면, 데이터 비트들의 그룹들에 의해 형성된 심볼들은, 그 심볼들이 각각의 컨스텔레이션 그룹에 할당된 서브-캐리어들에 매핑되기 전에 또는 매핑될 때 인터리빙된다.

Claims (15)

  1. 송신 유닛(110)을 포함하는 통신 장치로서,
    데이터 비트들을 채널 상태 정보에 따라 다수의 컨스텔레이션 그룹들에 매핑하도록 구성된 그룹핑 유닛(152);
    상기 데이터 비트들을 상기 컨스텔레이션 그룹들 및 다수의 변조들을 이용하여 변조하도록 구성된 변조기 유닛(150) - 다수의 서브-캐리어들의 각각의 하나는 상기 컨스텔레이션 그룹들 중 어느 그룹에도 할당되지 않거나 한 그룹에 할당됨-; 및
    상기 컨스텔레이션 그룹들에 매핑된 데이터 비트들과 각각의 상기 데이터 비트들로부터 유도된 심볼 정보를 반송하는 상기 서브-캐리어 간의 할당을 인터리빙하도록 구성된 스케일러블 인터리빙 유닛(156)을 포함하는, 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 유닛(150)은 다수의 변조 유닛들(154a-154f, 554x)을 포함하고, 각각의 변조 유닛(154a-154f, 554x)은 상기 컨스텔레이션 그룹들 중 다른 한 그룹을 이용하며,
    상기 인터리빙 유닛(156)은 다수의 인터리버 유닛들(156a)을 포함하고, 각각의 인터리버 유닛(156a)은 상기 컨스텔레이션 그룹들 중 하나에 할당되며, 각각의 상기 컨스텔레이션 그룹에 매핑된 상기 데이터 비트들 및 상기 데이터 비트들로부터 유도된 심볼 정보를 반송하는 각각의 상기 서브-캐리어의 할당을 인터리빙하도록 구성된, 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 스케일러블 인터리버 유닛(156a)은 상기 심볼 정보를 반송하는 상기 서브-캐리어들을 인터리빙하도록 구성된, 통신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    각각의 스케일러블 인터리버 유닛(156a)은 각각의 상기 컨스텔레이션 그룹에 매핑된 단일의 데이터 비트들을 인터리빙한 후 상기 데이터 비트들을 상기 각각의 컨스텔레이션 그룹의 컨스텔레이션 포인트들을 어드레싱하는 데 사용되는 심볼들에 매핑하도록 구성된, 통신 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    각각의 스케일러블 인터리버 유닛(156a)은 데이터 비트들의 그룹들에 의해 형성된 심볼들을 인터리빙한 후 상기 심볼들을 각각의 상기 컨스텔레이션 그룹에 할당된 상기 서브-캐리어들에 매핑하도록 구성된, 통신 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보에 따라 각각의 인터리버 유닛(156)에 의해 사용되는 상기 서브-캐리어들의 개수를 프로그래밍하도록 구성된 제어 유닛(195)을 더 포함하는, 통신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 유닛(195)은 상기 채널 상태 정보에 따라 상기 서브-캐리어들의 상기 컨스텔레이션 그룹들에의 할당을 제어하도록 추가로 구성된, 통신 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 컨스텔레이션 그룹들에 대하여 심볼 정보를 반송하는 상기 서브-캐리어들을 결합하도록 구성된 디그룹핑 유닛(158a)을 더 포함하는, 통신 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨스텔레이션 그룹들은 회전된 비-직교 컨스텔레이션 그룹들(rotated, non-orthogonal constellation groups)인, 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 변조기 유닛(150)은 다수의 변조 유닛들(554x)을 포함하며,
    각각의 변조 유닛(554x)은 동일한 신호 출력 경로에서 지연 유닛(554b)을 포함하는, 통신 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신 유닛(110)의 종류의 추가 송신 유닛에 의해 생성된 신호를 디인터리빙 및 복조하도록 구성된 수신 유닛(220)을 더 포함하는, 통신 장치.
  12. 수신 유닛(220)을 포함하는 통신 장치로서,
    상기 수신 유닛은,
    상이한 컨스텔레이션 그룹들을 이용하는 다수의 QAM 변조기들을 포함하는 복조기 유닛(260)을 포함하며,
    각각의 복조기 유닛(260)은 각각의 컨스텔레이션 그룹마다 송신 측에서 사용되는 인터리빙 메커니즘에 따라 데이터 스트림을 디인터리빙할 수 있는 스케일러블 디인터리버 유닛을 포함하는, 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 스케일러블 디인터리버 유닛은 상기 데이터 스트림에 포함된 심볼 정보를 반송하는 인터리빙된 서브-캐리어들을 디인터리빙하도록 구성된, 통신 장치.
  14. 통신 시스템으로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 통신 장치; 및
    제12항 또는 제13항의 통신 장치를 포함하는, 통신 시스템.
  15. 통신 장치를 운용하는 방법으로서,
    데이터 비트들을 채널 상태 정보에 따라 다수의 컨스텔레이션 그룹들에 매핑하는 단계;
    상기 채널 상태 정보에 따라 다수의 서브-캐리어들의 각 서브-캐리어를 상기 컨스텔레이션 그룹들 중 어느 것에도 할당하지 않거나 한 그룹에 할당하는 단계;
    각각의 컨스텔레이션 그룹마다, 상기 각각의 컨스텔레이션 그룹에 매핑된 상기 데이터 비트들로부터 유도된 심볼들을 상기 각각의 컨스텔레이션 그룹에 할당된 상기 서브-캐리어들로 변조하는 단계; 및
    각각의 컨스텔레이션 그룹에 매핑된 데이터 비트들을 상기 심볼들에 관한 정보를 반송하는 상기 서브-캐리어에 할당하는 것을 인터리빙하는 단계 - 인터리빙의 범위는 상기 채널 상태 정보에 따라 프로그래밍됨 -
    를 포함하는, 통신 장치의 운용 방법.
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