KR20130078958A - 계층 변조 및 복조 장치 및 이의 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 네트워크에서 계층 변조 및 복조 장치 및 방법에 관한 것으로, 계층 변조 장치는 정보 비트들을 기 설정된 레벨 맵에 기초하여 복수의 레벨들로 맵핑하고, 상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들에 기초하여 레벨 별로 에러 검증 코드를 생성하며, 상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들 및 상기 레벨 별로 생성된 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성하고, 상기 레벨 별로 부호화된 정보 비트들 중 소정 위치의 비트들을 레벨 순서대로 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑한다.

Description

계층 변조 및 복조 장치 및 이의 방법{HIERARCHICAL MODULATION AND DEMODULATION APPARATUS AND METHOD THEREOF}
기술분야는 무선 통신 네트워크에서 계층 변조 및 복조 장치 및 방법에 관한 것이다.
센서 네트워크(sensor network)는 무선 네트워크기술의 급속한 발전과 상용화에 따라 빠르게 확산되고 있다. 무선 센서 디바이스는 홈 시큐리티, 의료분야, mobile healthcare, 화학적/생물학적 이상 감시, 기계의 이상/고장 진단, 환경감시, 재난관련 정보 센싱, 지능형 물류관리, 실시간 보안, 원격감시 등 다양한 응용분야에 적용될 수 있다.
다양한 무선 센서 네트워크(WSN, Wireless Sensor Network) 및 근거리 통신망에서 센서들의 크기는 소형이어야 하고, 많은 수의 센서들이 오랜 시간 동작하기 위해서는 저전력 및 저복잡도의 조건이 만족될 필요가 있다.
특히 인체에 설치되는 센서는 주위의 모바일 기기 또는 다른 인체의 센서와 무선으로 통신이 이루어지는 wireless body area network (WBAN) 에서 보다 엄격한 저복잡도, 저전력의 조건이 요구된다.
일 측면에 있어서, 계층 변조 장치는 정보 비트들을 기 설정된 레벨 맵에 기초하여 복수의 레벨들로 맵핑하는 레벨 맵핑부, 상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들에 기초하여 레벨 별로 에러 검증 코드를 생성하는 에러 제어부, 상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들 및 상기 레벨 별로 생성된 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성하는 부호화부 및 상기 레벨 별로 부호화된 정보 비트들 중 소정 위치의 비트들을 레벨 순서대로 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑하는 심볼 맵핑부를 포함한다.
상기 레벨 맵핑부에서 상기 정보 비트들을 레벨 1부터 레벨 N까지 N개의 레벨들로 맵핑하는 경우에, 상기 에러 제어부는 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 레벨 N에 맵핑된 정보비트들까지 모두 누적하여 레벨 N의 에러 검증 코드를 생성할 수 있다.
상기 부호화부는 상기 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들 및 상기 레벨 N의 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 N의 패리티(parity)를 생성하고, 상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들과 상기 레벨 N의 에러 검증 코드 및 상기 레벨 N의 패리티를 연접(concatenation)하여 상기 레벨 N의 부호화된 정보 비트들을 생성할 수 있다.
상기 심볼 맵핑부는 상기 레벨 1부터 상기 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 상기 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑할 수 있다.
상기 펄스 위치 변조 심볼들은 레벨의 개수에 관계없이 일정한 주기를 가질 수 있다.
상기 펄스 위치 변조 심볼들은 레벨의 개수에 관계없이 일정한 펄스 구간의 길이를 가질 수 있다.
상기 심볼 맵핑부는 상기 레벨 1부터 상기 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 상기 펄스 위치 변조 심볼들로 그레이(Gray) 맵핑할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 계층 변조 장치는 상기 복수의 레벨들은 변조차수에 대응하고, 상기 변조차수에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 전송하는 전송부 및 에러 발생 정보와 복조차수에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 수신하는 수신부를 더 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 계층 변조 장치는 상기 수신부에서 수신한 에러 발생 정보 및 상기 복조차수에 기초하여 상기 복조차수와 동일한 변조차수의 펄스 위치 변조 심볼로 재전송을 요청 받은 정보 비트들을 맵핑하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 계층 복조 장치는 수신 신호를 복조차수에 기초하여 복조하고, 부호화된 정보 비트들을 복호하는 복조 및 복호부 및 상기 부호화된 정보 비트들에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여 수신 신호의 에러를 검출하는 에러 검출부를 포함한다.
상기 복조 및 복호부는 상기 복조차수에 기초한 펄스 위치 변조 심볼들을 사용하여 상기 수신 신호를 복조하고, 복조된 신호에서 레벨 1부터 상기 복조차수에 대응하는 레벨까지의 비트 값들을 추정할 수 있다.
상기 에러 검출부는 상기 레벨 1부터 상기 복조차수에 대응하는 레벨까지 추정된 비트 값들에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여 상기 수신 신호의 에러를 검출할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 계층 복조 장치는 송신 장치의 변조차수와 수신 장치의 복조차수의 차이에 기초하여 발생하는 노이즈를 추정하고 제거하는 노이즈 추정 및 제거부를 더 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 계층 복조 장치는 상기 수신 신호에서 에러가 검출되면 송신 장치로 상기 에러가 검출된 레벨 이상의 정보 비트들의 재전송 요청여부를 결정하는 재전송 요청 결정부를 더 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 계층 복조 장치는 펄스 위치 변조 심볼들을 수신하는 수신부 및 에러가 검출된 레벨 및 상기 복조차수에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 전송하는 전송부를 더 포함할 수 있다.
상기 복조 및 복호부는 상기 복조차수가 K인 경우에, K개의 브렌치 복조 및 복호부들을 포함하고, 상기 K개의 브렌치 복조 및 복호부들은 서로 부가 정보(extrinsic information)들을 주고 받는 반복 복호 방식을 이용하여 각각 순차적으로 레벨 1부터 레벨 K까지의 비트들을 추정할 수 있다.
상기 에러 검출부는 상기 K개의 브렌치 복조 및 복호부들 각각과 연결되는 브렌치 에러 검출부들을 포함하고, 상기 브렌치 에러 검출부들 각각은 브렌치 복조 및 복호부에서 추정된 비트들에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여, 레벨 별 비트의 오류를 검출할 수 있다.
일 측면에 있어서, 계층 변조 방법은 정보 비트들을 기 설정된 레벨 맵에 기초하여 복수의 레벨들로 맵핑하는 단계, 상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들에 기초하여 레벨 별로 에러 검증 코드를 생성하는 단계, 상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들 및 상기 레벨 별로 생성된 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성하는 단계 및 상기 레벨 별로 부호화된 정보 비트들 중 소정 위치의 비트들을 레벨 순서대로 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 레벨들로 맵핑하는 단계에서 상기 정보 비트들을 레벨 1부터 레벨 N까지 N개의 레벨들로 맵핑하는 경우에, 상기 에러 검증 코드를 생성하는 단계는 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 레벨 N에 맵핑된 정보비트들까지 모두 누적하여 레벨 N의 에러 검증 코드를 생성할 수 있다.
상기 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성하는 단계는 상기 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들 및 상기 레벨 N의 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 N의 패리티(parity)를 생성하고, 상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들과 상기 레벨 N의 에러 검증 코드 및 상기 레벨 N의 패리티를 연접(concatenation)하여 상기 레벨 N의 부호화된 정보 비트들을 생성할 수 있다.
상기 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑하는 단계는 상기 레벨 1부터 상기 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 상기 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑할 수 있다.
일 측면에 있어서, 계층 복조 방법은 수신 신호를 복조차수에 기초하여 복조하는 단계, 부호화된 정보 비트들을 복호하는 단계 및 상기 부호화된 정보 비트들에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여 수신 신호의 에러를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 복조하는 단계는 상기 복조차수에 기초한 펄스 위치 변조 심볼들을 사용하여 상기 수신 신호를 복조하고, 상기 복호하는 단계는 복조된 신호에서 레벨 1부터 상기 복조차수에 대응하는 레벨까지의 비트 값들을 추정할 수 있다.
일 측면에 있어서, 계층 변조 장치는 펄스 위치 변조(PPM, Pulse Position Mudulation) 신호에 레벨 별 정보들을 맵핑함으로써, noncoherent 방식의 송신기를 제공할 수 있다.
일 측면에 있어서, 계층 복조 장치는 수신기의 성능에 따라 결정된 복조차수를 이용하여 복조 및 복호를 수행함으로써, 구조와 성능에 제한이 있는 수신기에서도 계층 변조를 활용한 서비스를 이용할 수 있다.
펄스 위치 변조를 사용하는 네트워크 환경에서 통신 환경과 디바이스의 기능면에서 차이가 있는 복수의 수신기들에게 동시에 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 브렌치 복조 및 복호기들을 이용하여 반복 복호를 수행함으로써, 수신 성능 향상과 재전송 회수 감소의 효과를 획득할 수 있다.
또한, 에러가 검출되지 않는 채널 상황에서는 마지막 브렌치 복조 및 복호기의 복조 및 복호만을 수행함으로써 수신기의 복잡도를 낮출 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 계층 변조 장치의 블록도이다.
도 2는 다른 일 실시예에 다른 계층 변조 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 부호화 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 계층 변조 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 계층 복조 장치의 블록도이다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 계층 복조 장치의 블록도이다.
도 7 내지 도 10은 심볼 주기가 일정한 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 14는 펄스 구간의 길이가 일정한 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 계층 변조 및 복조 시스템에서 재전송이 가능한 경우에 송신단과 수신단의 동작을 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 계층 변조 및 복조 시스템에서 재전송이 불가능한 경우에 다양한 복조차수를 가지는 수신단들의 복조 및 복호 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)와 같은 디지털 방송 표준에서 사용되는 계층 변복조 기법은 PSK(Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 변조 기법을 사용하는 coherent방식의 송수신기를 기반으로 한다.
그러나, WBAN 및 WSN에서는 송수신기의 단가, 전력소모 및 복잡도를 줄일 필요가 있기 때문에 coherent 방식을 이용할 수 없다. 대신, coherent 방식에 비해 상대적으로 복잡도가 낮은 noncoherent 방식의 변복조 기법을 사용할 수 있다. Noncoherent 방식의 변복조 기법의 대표적인 예로는 펄스 위치 변조(PPM, Pulse Position Modulation) 기법이 있다.
일 측면에 있어서, 계층 변복조 시스템은 무선 신체 영역 네트워크(WBAN) 및 무선 센서 네트워크(WSN)와 같이 form factor 및 단가 등의 제한으로 인해 펄스 위치 변조(PPM)를 사용하는 단순한 구조의 송수신기가 이용되는 무선 통신 시스템에서 사용될 수 있다.
일 측면에 있어서, 계층 변복조 시스템은 PPM이 사용되는 시스템에서 복조차수를 수신기의 기기 별 복조차수와 대역폭 등에 따라 선택하게 함으로써 계층 변복조를 구현할 수 있다. 따라서 각각 다른 복조차수를 가지는 수신기들은 송신기에서 하나의 변조차수로 펄스 위치 변조된 신호를 이용할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 계층 변조 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 계층 변조 장치는 레벨 맵핑부(110), 에러 제어부(120), 부호화부(130), 심볼 맵핑부(140), 제어부(150), 전송부(160) 및 수신부(170)를 포함한다. 도 1에서 계층 변조 장치는 계층 변복조 시스템의 송신단에 대응한다.
레벨 맵핑부(110)는 정보 비트들을 기 설정된 레벨 맵에 기초하여 복수의 레벨들로 맵핑한다. 정보 비트들은 저장 공간에 저장될 수 있다. 예를 들면 정보 비트들은 Queue에 저장될 수 있다. 정보 비트들은 영상, 음성, 데이터 등 정보를 포함하고 있는 매체들의 정보를 담고 있는 비트들을 의미할 수 있다. 예를 들면, 정보 비트들은 영상의 색채에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
또한, 각각의 Queue에 저장되는 정보는 동일한 소스에 대한 정보일 수도 있고, 서로 다른 소스에 대한 정보일 수도 있다.
레벨 맵핑부(110)는 각각의 Queue에 저장된 정보 비트들을 레벨 맵에 기초하여 레별 별로 맵핑할 수 있다. 예를 들면, 레벨 맵핑부(110)는 Queue1에 저장된 정보 비트들을 레벨 4로, Queue2에 저장된 정보 비트들을 레벨 5로 맵핑할 수 있다. 레벨은 변조차수에 기초하여 결정될 수 있다.
에러 제어부(120)는 레벨 맵핑부(110)에서 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들에 기초하여 레벨 별로 에러 검증 코드를 생성할 수 있다. 에러 검증 코드는 일 예로 CRC(Cyclic Redundancy Check) 코드가 사용될 수 있다. 에러 제어부(120)는 레벨이 증가함에 따라, 작은 레벨들에 맵핑된 정보 비트들을 누적하여 에러 검증 코드를 생성할 수 있다.
부호화부(130)는 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들 및 레벨 별로 생성된 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성할 수 있다. 이때, 레벨 별로 부호화된 정보 비트들에는 패리티(Parity)가 포함될 수 있다. 부호화부(130)는 하나의 레벨에서 부호화된 정보 비트들을 생성하는 경우에, 현재 레벨보다 작은 레벨들에 맵핑된 정보 비트들 및 현재 레벨에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여 패리티를 생성할 수 있다.
심볼 맵핑부(140)는 레벨 별로 부호화된 정보 비트들 중 소정 위치의 비트들을 레벨 순서대로 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑한다. 예를 들면, 심볼 맵핑부(140)는 레벨 별로 첫 번째 위치의 정보 비트들을 첫 번째 펄스 위치 변조 심볼에 맵핑할 수 있다. 심볼 맵핑부(140)는 레벨 별로 두 번째 위치의 정보비트들을 두 번째 펄스 위치 변조 심볼에 맵핑할 수 있다.
레벨 맵핑부(110)에서 정보 비트들을 레벨 1부터 레벨 N까지 N개의 레벨들로 맵핑하는 경우에, 에러 제어부(120)는 레벨 1에 맵핑된 정보 비트들부터 레벨 N에 맵핑된 정보 비트들까지 모두 누적하여 레벨 N의 에러 검증 코드를 생성할 수 있다.
부호화부(130)는 레벨 1에 맵핑된 정보 비트들부터 레벨 N에 맵핑된 정보비트들 및 레벨 N의 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 N의 패리티(parity)를 생성할 수 있다.
부호화부(130)는 레벨 N에 맵핑된 정보 비트들과 레벨 N의 에러 검증 코드 및 레벨 N의 패리티를 연접(concatenation)하여 레벨 N의 부호화된 정보 비트들을 생성할 수 있다.
심볼 맵핑부(140)는 레벨 1부터 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑할 수 있다.
펄스 위치 변조 심볼들은 레벨의 개수에 관계없이 일정한 주기를 가질 수 있다. 즉, 전체 펄스 위치 변조 심볼들의 총 주기는 변조차수에 관계없이 일정할 수 있다. 도 7 내지 도 10에 일 예들이 도시되어 있다.
펄스 위치 변조 심볼들은 레벨의 개수에 관계없이 일정한 펄스 구간의 길이를 가질 수 있다. 즉, 펄스 위치 변조 심볼 각각의 펄스 구간은 일정한 길이를 가질 수 있다. 도 11 내지 도 14에 일 예들이 도시되어 있다.
심볼 맵핑부(140)는 레벨 1부터 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 펄스 위치 변조 심볼들로 그레이(Gray) 맵핑할 수 있다. 그레이 맵핑은 인접하는 심볼들의 심볼 비트들 간에 한 비트 차이가 발생하도록 맵핑하는 방식이다.
전송부(160)는 복수의 레벨들은 변조차수에 대응하고, 변조차수에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 전송할 수 있다. 전송부(160)는 계층 변복조 시스템에서 송신단의 변조차수에 대한 정보를 수신단으로 전송할 수 있다.
수신부(170)는 에러 발생 정보와 복조차수에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 수신할 수 있다. 수신부(170)는 수신단으로부터 에러가 발생한 에러 검증 코드에 대한 정보 및 수신단의 복조차수에 대한 정보를 수신할 수 있다.
제어부(150)는 수신부(170)에서 수신한 에러 발생 정보 및 복조차수에 기초하여 복조차수와 동일한 변조차수의 펄스 위치 변조 심볼로, 수신단으로부터 재전송을 요청 받은 정보 비트들을 맵핑할 수 있다. 예를 들면, 수신단에서는 111을 수신해야 하는데, 110을 수신한 경우, 3번째 레벨에서 에러가 발생하였다는 정보를 전송할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 3번째 레벨에 대한 정보 비트 1을 펄스 위치 변조 심볼에 맵핑할 수 있다. 전송부(160)는 펄스 위치 변조 심볼에 맵핑된 정보 비트 1을 수신단으로 전송할 수 있다.
제어부(150)는 계층 변조 장치의 전반적인 제어를 담당하고, 레벨 맵핑부(110), 에러 제어부(120), 부호화부(130), 심볼 맵핑부(140), 전송부(160) 및 수신부(170)의 기능을 수행할 수 있다. 도 1의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(150)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(150)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
도 2는 다른 일 실시예에 다른 계층 변조 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 계층 변조 장치는 계층 변복조 시스템의 송신단에 대응한다.
계층 변조 장치의 각 Queue(211, 213, 215)에 저장된 로우 정보 비트들(raw information bits)은 계층 변복조 시스템에 의해 기 설정된 레벨 맵(level map)(220)에 따라 N개의 level로 맵핑될 수 있다.
여기서 각 Queue(211, 213, 215)에 저장된 로우 정보 비트들은 하나의 소스에 대한 정보를 가지고 있을 수도 있고, 서로 다른 소스에 대한 정보를 가지고 있을 수도 있다.
계층 변조 장치는 각 레벨에 맵핑된 로우 정보 비트들(231, 233, 235)에 기초하여 레벨 별로 에러 검증 코드 비트들(241, 243, 245)을 생성할 수 있다. 에러 검증 코드로는 CRC가 사용될 수 있다. 이때, 계층 변조 장치는 레벨 1에 대해서는 레벨 1의 로우 정보 비트들(231)에 기초하여 CRC1 비트들(241)을 생성할 수 있고, 레벨 n에 대해서는 레벨 1의 로우 정보 비트들(231)로부터 레벨 n의 로우 정보 비트들(233)을 모두 누적하여 CRCn 비트들(243)을 생성할 수 있고, 레벨 N에 대해서는 레벨 1의 로우 정보 비트들(231)로부터 레벨 N의 로우 정보 비트들(235)을 모두 누적하여 CRCN 비트들(245)을 생성할 수 있다.
CRC1 비트들(241)은 레벨 1의 로우 정보 비트들(231)에 추가될 수 있다. CRCn 비트들(243)은 레벨 n의 로우 정보 비트들(233)에 추가되고, CRCN 비트들(245)은 레벨 N의 로우 정보 비트들(235)에 추가될 수 있다.
계층 변조 장치는 각 레벨 별로 부호화(channel encoding)(251, 253, 255)를 수행할 수 있다. 레벨 별로 부호화된 정보 비트들은 2N-ary의 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑(260)될 수 있다. 여기서 N은 변조차수에 대응한다. 예를 들면, 변조차수가 3이라면, 3개의 레벨로 로우 정보 비트들이 부호화되고, 3개의 레벨의 로우 정보 비트들은 8개의 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 부호화 과정을 나타낸 도면이다.
보다 구체적으로 도 3은 레벨 n에 대해서, 에러 검증 코드를 생성하고, 부호화를 통해서 패리티(parity)를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
에러 검증 코드로는 CRC가 사용될 수 있으며, 레벨 n의 에러 검증 코드는 CRCn(310)이다. CRCn(310)은 레벨 n에 추가된 CRC 비트들을 의미하며, Parityn(320)은 부호화에 의해 레벨 n에 추가된 parity 비트들을 의미한다. 여기서 부호화는 채널 인코딩을 의미한다.
CRCn(310)는 레벨 1부터 레벨 n까지의 로우 정보 비트들(Raw information bits)이 모두 누적되어 계산될 수 있다.
Parityn(320)는 레벨 1부터 레벨 n까지의 로우 정보 비트들 및 CRCn(310)이 모두 누적되어 계산될 수 있다.
레벨 n의 부호화된 정보 비트들(Coded information bits)은 CRCn(310)와 Parityn(320)을 레벨 n의 로우raw 정보 비트들과 연접함으로써 생성될 수 있다. 이러한 CRC 비트들의 추가와 부호화 과정이 각 레벨 별로 진행되며, 각 레벨 별로 부호화된 정보 비트들이 생성될 수 있다.
각 레벨의 로우 정보 비트들은 레벨에 따른 잡음 및 동기 오류에 대한 강인한(robustness) 경향이 있다. 예를 들면, CRC1과 Parity1은 레벨 1의 로우 정보 비트들만을 고려하여 계산된다. CRCN과 ParityN은 레벨 1부터 레벨 N까지의 로우 정보 비트들도 모두 계산 과정에 고려된다. 이러한 차이는 레벨 1의 로우 정보 비트들이 낮은 부호화율을 가지는 것으로 볼 수 있고, 따라서 레벨 1의 로우 정보 비트들은 잡음에 대한 높은 강인함을 가지게 된다. 또한 레벨이 1에 가까워질수록 해당 레벨의 로우 정보 비트는 펄스 위치 변조 심볼의 MSB에 가깝게 위치하게 되고, 수신단에서 낮은 복조차수로 복조하기 때문에 부정확한 시간 동기에 대해 높은 강인함을 갖게 된다.
도 4는 일 실시예에 따른 계층 변조 과정을 나타낸 도면이다.
보다 구체적으로 도 4는 부호화 된 정보 비트들을 펄스 위치 심볼들에 맵핑하는 과정을 나타낸다. 계층 변조 장치는 레벨 1부터 레벨 N까지의 부호화 된 정보 비트들에서 1 비트씩 선택하여 레벨 순서대로 연접한 후, 2N-ary 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑할 수 있다.
이때, 펄스 위치 변조 심볼에 맵핑된 비트들을 살펴보면, 레벨 1로부터 선택된 비트가 MSB(most significant bit)에 위치하며, 레벨 N으로부터 선택된 비트가 LSB(least significant bit)에 위치하게 된다.
레벨 1의 부호화 된 정보 비트들 중 첫 번째 비트(411), 레벨 2의 부호화 된 정보 비트들 중 첫 번째 비트(413), 레벨 N의 부호화 된 정보 비트들 중 첫 번째 비트(415)는 레벨 순서대로 연접하여 첫 번째 펄스 위치 변조 심볼(410)로 맵핑될 수 있다.
레벨 1의 부호화 된 정보 비트들 중 두 번째 비트(421), 레벨 2의 부호화 된 정보 비트들 중 두 번째 비트(423) 및 레벨 N의 부호화 된 정보 비트들 중 두 번째 비트(425)는 레벨 순서대로 연접하여 두 번째 펄스 위치 변조 심볼(420)로 맵핑될 수 있다.
레벨 1의 부호화 된 정보 비트들 중 마지막 비트(431), 레벨 2의 부호화 된 정보 비트들 중 마지막 비트(433) 및 레벨 N의 부호화 된 정보 비트들 중 마지막 비트(435)은 레벨 순서대로 연접하여 마지막 펄스 위치 변조 심볼(430)로 맵핑될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 계층 복조 장치의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 계층 복조 장치는 수신부(510), 노이즈 추정 및 제거부(520), 복조 및 복호부(530), 에러 검출부(540), 재전송 요청 결정부(550), 전송부(560) 및 제어부(570)를 포함한다. 도 5에서 계층 복조 장치는 계층 변복조 시스템의 수신단에 대응한다.
복조 및 복호부(530)는 수신 신호를 복조차수에 기초하여 복조하고, 부호화된 정보 비트들을 복호한다. 복조 및 복호부(530)는 수신단의 성능에 따라 결정된 복조차수에 기초하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 수신 신호는 펄스 위치 변조(PPM)된 신호이므로, 복조 및 복호부(530)는 PPM 복조 방식을 수행할 수 있다. 즉, 복조 및 복호부(530)는 수신 신호에 정보가 전달되는 펄스 위치 변조 심볼의 위치를 추정할 수 있다. 복조 및 복호부(530)는 부호화 된 정보 비트들에서 패리티를 추정할 수 있다. 복조 및 복호부(530)에서 출력된 신호에는 송신단에서 레벨 별로 연접된 정보 비트들 및 에러 검증 코드가 포함되어 있다.
에러 검출부(540)는 부호화된 정보 비트들에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여 수신 신호의 에러를 검출한다. 에러 검증 코드의 일 예로 CRC가 사용될 수 있다. 에러 검출부(540)는 CRC 비트들을 확인하여 부호화된 정보 비트들 중 에러가 발생한 정보 비트를 확인할 수 있다.
복조 및 복호부(530)는 복조차수에 기초한 펄스 위치 변조 심볼들을 사용하여 수신 신호를 복조하고, 복조된 신호에서 레벨 1부터 복조차수에 대응하는 레벨까지의 비트 값들을 추정할 수 있다.
에러 검출부(540)는 레벨 1부터 복조차수에 대응하는 레벨까지 추정된 비트 값들에 포함된 CRC(Cyclic Redundancy Check)에 기초하여 수신 신호의 에러를 검출할 수 있다.
복조 및 복호부(530)는 복조차수가 K인 경우에, K개의 브렌치 복조 및 복호부들을 포함할 수 있다. K개의 브렌치 복조 및 복호부들은 서로 부가 정보(extrinsic information)들을 주고 받는 반복 복호 방식을 이용하여 각각 순차적으로 레벨 1부터 레벨 K까지의 비트들을 추정할 수 있다. 반복 복호 방식으로는 터보 코드에 이용되는 다양한 방식들이 이용될 수 있다.
K 번째 브렌치 복조 및 복호부는 레벨 1부터 레벨 K의 비트들을 추정할 수 있다. K-1 번째 브렌치 복조 및 복호부는 레벨 1부터 레벨 K-1의 비트들을 추정할 수 있다. 이때, K-1 번째 브렌치 복조 및 복호부는 K 번째 브렌치 복조 및 복호부에서 계산된 각 비트의 사후 확률(posteriori probability)을 사전 확률(priori probability)로 사용할 수 있다. 1 번째 브렌치 복조 및 복호부는 레벨 1의 비트를 추정할 수 있다. 복조차수 K는 변조차수 N보다 작거나 같은 값으로 설정될 수 있다.
에러 검출부(540)는 K개의 브렌치 복조 및 복호부들 각각과 연결되는 브렌치 에러 검출부들을 포함할 수 있다. 브렌치 에러 검출부들 각각은 브렌치 복조 및 복호부에서 추정된 비트들에 포함된 CRC(Cyclic Redundancy Check)에 기초하여, 레벨 별 비트의 오류를 검출할 수 있다. K 번째 브렌치 복조 및 복호부에 연결된 K 번째 브렌치 에러 검출부는 추정된 레벨 1부터 레벨 K까지의 비트들에 오류가 있는지 CRC를 통해 판단할 수 있다.
노이즈 추정 및 제거부(520)는 송신 장치의 변조차수와 수신 장치의 복조차수의 차이에 기초하여 발생하는 노이즈를 추정하고 제거할 수 있다.
재전송 요청 결정부(550)는 수신 신호에서 에러가 검출되면 송신 장치로 상기 에러가 검출된 레벨 이상의 정보 비트들의 재전송 요청여부를 결정할 수 있다. 재전송 요청 결정부(550)는 송신 장치에서 수신 장치로 동일한 소스에 대한 정보의 제공이 가능한 경우에 재전송을 요청할 수 있다. 예를 들면, 실시간 방송이 소스인 경우는 시간에 따라 소스의 정보가 달라지므로, 재전송의 요청이 불가하다. 저장된 이미지의 색채 정보는 시간에 따라 변화하는 정보가 아니므로, 재전송의 요청이 가능하다. 또한, 송신 장치에서 브로드캐스트(broadcast)방식으로 신호를 송신하는 경우에는 송신 장치로 재전송을 요청할 수 없다.
수신부(510)는 펄스 위치 변조 심볼들을 수신할 수 있다. 수신부(510)는 송신 장치로부터 펄스 위치 변조 심볼들로 구성된 수신 신호를 수신할 수 있다.
전송부(560)는 에러가 검출된 레벨 및 복조차수에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 전송할 수 있다. 전송부(560)는 에러가 발생한 에러 검증 코드 및 수신 장치의 복조차수를 송신 장치로 전송할 수 있다.
예를 들면, 복조차수가 3인 경우에, 3개의 브렌치 복조 및 복호부들의 동작 결과를 확인하여 3번째 브렌치 복조 및 복호부의 출력 값에서만 에러가 발생한 경우, 3개의 추정된 정보 비트들 중 3번째 비트에서만 오류가 발생하였다고 판단할 수 있다. 전송부(560)는 3번째 비트에서 오류가 발생하였다는 정보를 포함하는 응답 신호를 전송할 수 있다.
송신 장치는 복조차수에 맞추어 변조차수를 조정하고, 오류가 발생한 정보 비트를 재전송할 수 있다.
제어부(570)는 복조차수가 K인 경우에, K 번째 브렌치 복조 및 복호부의 출력 값에서 에러가 검출되지 않는 경우, 최종 추정된 정보 비트들로 판단하고, 나머지 브렌치 복조 및 복호부가 동작하지 않도록 제어할 수 있다. K개의 브렌치 복조 및 복호부들 중에서, K 번째 브렌치 복조 및 복호부의 출력 값에 대해 먼저 에러 발생 여부를 확인함으로써, 복호에 소요되는 시간 및 에너지를 줄일 수 있다.
제어부(570)는 계층 복조 장치의 전반적인 제어를 담당하고, 수신부(510), 노이즈 추정 및 제거부(520), 복조 및 복호부(530), 에러 검출부(540), 재전송 요청 결정부(550) 및 전송부(560)의 기능을 수행할 수 있다. 도 5의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(570)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(570)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 계층 복조 장치의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 계층 복조 장치는 계층 변복조 시스템의 수신단에 대응한다.
계층 복조 장치는 수신 신호(Received signal)로부터 수신기 별 성능 및 상황에 따라 결정된 K (K ≤ N) 레벨의 정보 비트들까지 복조 및 복호를 하게 된다.
하나의 차수(N차 변조)로 변조된 펄스 위치 변조(PPM) 신호를 송신하는 송신기가 다양한 종류의 수신기에 정보를 전송하는 것이 가능해 진다.
노이즈 수준의 추정 및 노이즈 제거 기능 블록(610)은 수신 신호로부터 변조차수와 복조차수의 차이에 의해 생기는 잡음 강화 (noise enhancement) 현상을 방지하기 위해 수신 신호의 노이즈 수준을 추정하고, 추정된 노이즈를 제거할 수 있다.
노이즈가 제거된 신호는 K개의 브렌치로 입력되는데, k (1 ≤ k ≤ K)번째 브렌치는 복조차수 k의 복조기, Parityk를 위한 복호기 및 CRCk 검사기로 구성될 수 있다. 총 K개의 복조 및 복호기(621, 623, 625) 및 K개의 CRC 검사기(631, 633, 635)로 수신 신호가 입력될 수 있다.
여기서, 각 브렌치의 복조 및 복호기(621, 623, 625)는 성능 향상을 위해 이웃 브렌치와 부가 정보(extrinsic information)를 주고 받는 반복 복호 기법을 사용할 수 있다.
k번째 브렌치의 복호기는 사후 확률(posteriori probability)을 계산하여 레벨 1부터 레벨 k까지의 비트 값들 b1,…, bk을 추정할 수 있다. 이렇게 계산된 사후 확률 값은 이웃 브렌치의 복호기에 부가 정보(extrinsic information)로 입력되어 사전 확률(priori probability)로 사용될 수 있다. 기 설정된 회수만큼 브렌치들 간에 부가 정보 교환 과정을 반복한 뒤, 각 브렌치의 복호기는 최종적인 추정값을 CRC 검사기로 전송할 수 있다.
수신기는 K번째 브렌치의 복조, 복호 및 CRC 검사를 가장 먼저 진행하여, 에러가 검출되지 않으면 그 외 브렌치의 복호 및 CRC 검사는 진행하지 않을 수 있다. K번째 브렌치서부터 복조, 복호 및 CRC 검사를 수행함으로써 불필요한 복잡도를 줄일 수 있다.
CRCk에서 에러가 검출되면, 수신기는 송신기에 레벨 k 이상의 정보 비트들에 대해 재전송을 요구할 수 있다. 만약 브로드캐스팅 신호와 같이 재전송이 불가능한 경우 또는 수신기가 레벨 1부터 레벨 k-1까지의 정보 비트들만으로 수신을 완료하길 원하는 경우에는 재전송을 요구하지 않을 수 있다.
재전송을 요청하는 블록(640)은 에러가 검출되지 않는 경우, 최종 추정된 정보 비트들을 수신기의 버퍼(653)로 전송할 수 있다. 재전송을 요청하는 블록(640)은 에러가 검출된 경우에도, 재전송이 불가능하거나, 재전송의 필요가 상대적으로 중요하지 않은 경우에는 재전송을 요청하지 않고, 추정된 정보 비트들을 버퍼(653)로 전송할 수 있다. 재전송을 요청하는 블록(640)은 에러가 검출되어 재전송이 필요한 경우, 송신기(651)로 재전송 요청 신호를 전송할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 심볼 주기가 일정한 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 심볼 주기가 일정한 2-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다. 1개의 레벨이 존재할 경우 2-ary PPM이 사용된다. 여기서 d1은 펄스 구간의 길이를 나타내며, P는 펄스의 파워를 나타낸다. 각 펄스에 맵핑된 부호화 된 정보 비트는 펄스 위에 표시되어 있다.
도 8은 심볼 주기가 일정한 4-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다. 2개의 레벨이 존재할 경우 4-ary PPM이 사용된다. 여기서 d2는 펄스 구간의 길이를 나타내며, d2 = 0.5 x d1을 만족한다. 각 펄스에 맵핑된 부호화 된 정보 비트는 펄스 위에 표시되어 있으며 그레이 맵핑된 경우이다. 각 비트는 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 레벨 1과 레벨 2의 부호화된 정보 비트를 의미한다.
도 9는 심볼 주기가 일정한 8-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다. 3개의 레벨이 존재할 경우 8-ary PPM이 사용된다. 여기서 d3는 펄스 구간의 길이를 나타내며, d3 = 0.5 x d2을 만족한다. 각 펄스에 맵핑된 부호화 된 정보 비트는 펄스 위에 표시되어 있으며 그레이 맵핑된 경우이다. 각 비트는 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 레벨 1, 레벨 2 및 레벨 3의 부호화된 정보 비트를 의미한다.
도 10은 심볼 주기가 일정한 16-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다. 4개의 레벨이 존재할 경우 16-ary PPM이 사용된다. 여기서 d4는 펄스 구간의 길이를 나타내며, d4 = 0.5 x d3을 만족한다. 각 펄스에 맵핑된 부호화 된 정보 비트는 펄스 위에 표시되어 있으며 그레이 맵핑된 경우이다. 각 비트는 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 레벨 1, 레벨 2, 레벨 3 및 레벨 4의 부호화된 정보 비트를 의미한다.
도 11 내지 도 14는 펄스 구간의 길이가 일정한 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸 도면이다. 도 11 내지 도 14에서 d는 펄스 구간의 길이를 나타내며 모든 변조차수에서 일정하게 유지된다. P는 펄스의 파워를 나타낸다. 각 펄스에 맵핑된 부호화 된 정보 비트는 펄스 위에 표시되어 있다.
도 11은 펄스 구간의 길이가 일정한 2-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타내고, 도 12는 펄스 구간의 길이가 일정한 4-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타내고, 도 13은 펄스 구간의 길이가 일정한 8-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타내고,도 14는 펄스 구간의 길이가 일정한 16-ary 펄스 위치 변조 심볼 파형을 나타낸다.
도 15는 일 실시예에 따른 계층 변조 및 복조 시스템에서 재전송이 가능한 경우에 송신단과 수신단의 동작을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 송신단의 변조차수는 4이고, 수신단의 복조차수는 3인 경우를 가정한다.
1510단계에서, 송신단은 수신단에 대한 정보가 없는 상태에서 정해진 변조차수에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 전송할 수 있다.
1520단계에서, 송신단은 첫 번째 레벨부터 네 번째 레벨의 정보 비트들이 맵핑된 16-ary PPM으로 변조된 신호를 전송할 수 있다.
1530단계에서, 수신단은 수신 신호를 복조하고, 복호하여 CRC 체크를 통해 정보 비트의 오류를 검출할 수 있다.
1540단계에서, 수신단은 CRC1, CRC2, CRC3 체크 결과 CRC3에서 에러가 발생하였음을 확인할 수 있다.
1550단계에서, 수신단은 CRC3에서 에러가 발생하였음을 알리는 정보와 복조차수에 대한 정보를 ACK (Acknowledgement)신호에 포함하여 송신단으로 전송할 수 있다.
1560단계에서, 송신단은 수신단의 복조차수와 동일하게 변조차수를 조정하고, 수신단에서 에러가 발생하여, 재전송을 요청한 정보 비트들이 맵핑된 8-ary PPM으로 변조된 신호를 생성할 수 있다.
1570단계에서, 송신단은 수신단의 복조차수와 동일하게 조정된 변조차수에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 전송할 수 있다.
1580단계에서, 송신단은 재전송을 요청한 정보 비트들이 맵핑된 8-ary PPM으로 변조된 신호를 전송할 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 계층 변조 및 복조 시스템에서 재전송이 불가능한 경우에 다양한 복조차수를 가지는 수신단들의 복조 및 복호 결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 송신단(Transmitter)에서 동일한 정보를 모든 수신단(Receiver1, Receiver2, Receiver3, Receiver4)이 동시에 수신하는 경우(예를 들면, 브로드캐스팅 신호를 전송하는 경우)를 나타낸다. 이 경우, 재전송은 불가능하기 때문에 각 수신단은 기기 성능(예를 들면, 대역폭, 디스플레이 품질)에 맞추어서 복조차수를 결정하고, 복조차수에 기초하여 수신신호를 복조 및 복호할 수 있다. 도 16을 참조하면, 송신단에서 사진에 대한 정보를 전송하며, 각 레벨은 색 표현의 정확도에서 차이를 갖는다고 가정한다.
먼저 송신단은 정해진 변조차수 N = 4에 맞추어 심볼 주기가 일정한 16-ary PPM 심볼들 중에서 정보 비트들 '0100'에 해당하는 위치(좌로부터 세 번째 구간)의 펄스를 전송할 수 있다. 수신단 1, 2, 3, 4는 각각 정해진 복조차수 K = 4, 3, 2, 1에 맞춰 수신신호를 복조할 수 있다.
수신단 1은 송신된 변조차수와 동일한 복조차수를 갖기 때문에 송신단과 마찬가지로 도 10에 도시된 16-ary PPM을 사용하여 수신신호를 복조할 수 있다. 에러가 없을 경우, 송신된 펄스 위치와 동일한 위치인 좌로부터 세 번째 펄스 구간으로 펄스의 위치를 추정하고, 16-ary PPM 심볼에 맵핑된 '0100'의 비트들을 추정할 수 있다. 복호를 통해 획득한 사진은 변조차수와 복조차수가 동일하기 때문에 원본과 같은 색표현 수준을 갖는다.
수신단 2는 복조차수가 3이므로 도 9에 도시된 8-ary PPM을 사용하여 수신신호를 복조할 수 있다. 수신단 2는 8-ary PPM을 기준으로 펄스의 위치를 추정할 수 있다. 에러가 없을 경우, 수신단 2는 8-ary PPM을 기준으로 좌로부터 두 번째 펄스 구간으로 펄스의 위치를 추정하고, 8-ary PPM 심볼에 맵핑된 '010'의 비트들을 추정할 수 있다.
유사한 방식으로 수신단 3 및 수신단 4는 각각 도 8과 도 7에 도시된 4-ary PPM과 2-ary PPM을 기준으로 수신신호를 복조할 수 있다. 에러가 없을 경우, 수신단 3은 4-ary PPM 기준에서 좌로부터 첫 번째 펄스 구간으로 펄스의 위치를 추정하고, 수신단 4는 2-ary PPM 기준에서 좌로부터 첫 번째 펄스 구간으로 펄스의 위치를 추정할 수 있다. 각 추정 위치에 해당하는 '01'과 '0'의 비트를 추정할 수 있다.
수신단 2, 3, 4에서 얻어진 사진은 색표현의 수준이 복조차수에 비례하여 떨어진다. 그러나, 동일한 변조차수에 기초하여 변조된 신호를 복수의 수신기들이 각각의 복조차수에 기초하여 정보를 획득할 수 있다는 점에서 의미가 있다. 또한, 펄스 위치 변조 심볼을 이용함으로써 구현의 복잡도를 줄일 수 있다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (23)

  1. 정보 비트들을 기 설정된 레벨 맵에 기초하여 복수의 레벨들로 맵핑하는 레벨 맵핑부;
    상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들에 기초하여 레벨 별로 에러 검증 코드를 생성하는 에러 제어부;
    상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들 및 상기 레벨 별로 생성된 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성하는 부호화부; 및
    상기 레벨 별로 부호화된 정보 비트들 중 소정 위치의 비트들을 레벨 순서대로 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑하는 심볼 맵핑부
    를 포함하는 계층 변조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레벨 맵핑부에서 상기 정보 비트들을 레벨 1부터 레벨 N까지 N개의 레벨들로 맵핑하는 경우에,
    상기 에러 제어부는 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 레벨 N에 맵핑된 정보비트들까지 모두 누적하여 레벨 N의 에러 검증 코드를 생성하는
    계층 변조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부호화부는
    상기 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들 및 상기 레벨 N의 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 N의 패리티(parity)를 생성하고,
    상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들과 상기 레벨 N의 에러 검증 코드 및 상기 레벨 N의 패리티를 연접(concatenation)하여 상기 레벨 N의 부호화된 정보 비트들을 생성하는
    계층 변조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 심볼 맵핑부는
    상기 레벨 1부터 상기 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 상기 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑하는
    계층 변조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 위치 변조 심볼들은
    레벨의 개수에 관계없이 일정한 주기를 가지는
    계층 변조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 위치 변조 심볼들은
    레벨의 개수에 관계없이 일정한 펄스 구간의 길이를 가지는
    계층 변조 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 심볼 맵핑부는
    상기 레벨 1부터 상기 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 상기 펄스 위치 변조 심볼들로 그레이(Gray) 맵핑하는
    계층 변조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레벨들은 변조차수에 대응하고, 상기 변조차수에 대한 정보를 포함하는 제어 신호를 전송하는 전송부; 및
    에러 발생 정보와 복조차수에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 수신하는 수신부
    를 더 포함하는 계층 변조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신부에서 수신한 에러 발생 정보 및 상기 복조차수에 기초하여 상기 복조차수와 동일한 변조차수의 펄스 위치 변조 심볼로 재전송을 요청 받은 정보 비트들을 맵핑하는 제어부
    를 더 포함하는 계층 변조 장치.
  10. 수신 신호를 복조차수에 기초하여 복조하고, 부호화된 정보 비트들을 복호하는 복조 및 복호부; 및
    상기 부호화된 정보 비트들에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여 수신 신호의 에러를 검출하는 에러 검출부
    를 포함하는 계층 복조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복조 및 복호부는
    상기 복조차수에 기초한 펄스 위치 변조 심볼들을 사용하여 상기 수신 신호를 복조하고, 복조된 신호에서 레벨 1부터 상기 복조차수에 대응하는 레벨까지의 비트 값들을 추정하는
    계층 복조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 에러 검출부는
    상기 레벨 1부터 상기 복조차수에 대응하는 레벨까지 추정된 비트 값들에 포함된 CRC(Cyclic Redundancy Check)에 기초하여 상기 수신 신호의 에러를 검출하는
    계층 복조 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    송신 장치의 변조차수와 수신 장치의 복조차수의 차이에 기초하여 발생하는 노이즈를 추정하고 제거하는 노이즈 추정 및 제거부
    를 더 포함하는 계층 복조 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 수신 신호에서 에러가 검출되면 송신 장치로 상기 에러가 검출된 레벨 이상의 정보 비트들의 재전송 요청여부를 결정하는 재전송 요청 결정부
    를 더 포함하는 계층 복조 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    펄스 위치 변조 심볼들을 수신하는 수신부; 및
    에러가 검출된 레벨 및 상기 복조차수에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 전송하는 전송부
    를 더 포함하는 계층 복조 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 복조 및 복호부는
    상기 복조차수가 K인 경우에, K개의 브렌치 복조 및 복호부들을 포함하고,
    상기 K개의 브렌치 복조 및 복호부들은 서로 부가 정보(extrinsic information)들을 주고 받는 반복 복호 방식을 이용하여 각각 순차적으로 레벨 1부터 레벨 K까지의 비트들을 추정하는
    계층 복조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 에러 검출부는
    상기 K개의 브렌치 복조 및 복호부들 각각과 연결되는 브렌치 에러 검출부들을 포함하고,
    상기 브렌치 에러 검출부들 각각은 브렌치 복조 및 복호부에서 추정된 비트들에 포함된 CRC(Cyclic Redundancy Check)에 기초하여, 레벨 별 비트의 오류를 검출하는
    계층 복조 장치.
  18. 정보 비트들을 기 설정된 레벨 맵에 기초하여 복수의 레벨들로 맵핑하는 단계;
    상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들에 기초하여 레벨 별로 에러 검증 코드를 생성하는 단계;
    상기 복수의 레벨들 각각에 맵핑된 정보 비트들 및 상기 레벨 별로 생성된 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성하는 단계; 및
    상기 레벨 별로 부호화된 정보 비트들 중 소정 위치의 비트들을 레벨 순서대로 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑하는 단계
    를 포함하는 계층 변조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 레벨들로 맵핑하는 단계에서 상기 정보 비트들을 레벨 1부터 레벨 N까지 N개의 레벨들로 맵핑하는 경우에,
    상기 에러 검증 코드를 생성하는 단계는 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 레벨 N에 맵핑된 정보비트들까지 모두 누적하여 레벨 N의 에러 검증 코드를 생성하는
    계층 변조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 레벨 별로 부호화된 정보 비트들을 생성하는 단계는
    상기 레벨 1에 맵핑된 정보비트들부터 상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들 및 상기 레벨 N의 에러 검증 코드에 기초하여 레벨 N의 패리티(parity)를 생성하고,
    상기 레벨 N에 맵핑된 정보비트들과 상기 레벨 N의 에러 검증 코드 및 상기 레벨 N의 패리티를 연접(concatenation)하여 상기 레벨 N의 부호화된 정보 비트들을 생성하는
    계층 변조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 펄스 위치 변조 심볼들에 맵핑하는 단계는
    상기 레벨 1부터 상기 레벨 N까지의 부호화된 정보 비트들에서 1비트씩 선택하여 레벨의 순서대로 연접하고, 연접된 비트들을 상기 펄스 위치 변조 심볼들로 맵핑하는
    계층 변조 방법.
  22. 수신 신호를 복조차수에 기초하여 복조하는 단계;
    부호화된 정보 비트들을 복호하는 단계; 및
    상기 부호화된 정보 비트들에 포함된 에러 검증 코드에 기초하여 수신 신호의 에러를 검출하는 단계
    를 포함하는 계층 복조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 복조하는 단계는 상기 복조차수에 기초한 펄스 위치 변조 심볼들을 사용하여 상기 수신 신호를 복조하고,
    상기 복호하는 단계는 복조된 신호에서 레벨 1부터 상기 복조차수에 대응하는 레벨까지의 비트 값들을 추정하는
    계층 복조 방법.
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