KR20140123764A

KR20140123764A - 무선 통신 시스템에서 비트 심볼 매핑 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140123764A
Application number: KR1020130041000A
Authority: KR
Inventors: 사공민; 노원일; 박정호; 설지윤; 유현규; 임치우; 전경훈; 조재원; 홍성남
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-10-23
Also published as: KR102061653B1; CN105122756B; US9401833B2; WO2014171710A1; CN105122756A; US20140307832A1

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국이 인코딩된 입력 비트열에 포함된 비트들 중 적어도 하나의 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제1비트와 적어도 하나의 FSK(Frequency Shift Keying) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제2비트를 결정하고, 상기 적어도 하나의 제1비트에 대하여 그레이 코딩(Gray Coding)을 수행하여 상기 적어도 하나의 QAM 심볼에 매핑하고, 상기 적어도 하나의 제2비트 간 해밍 거리(Hamming Distance)를 기반으로 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑한다.

Description

무선 통신 시스템에서 비트 심볼 매핑 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BIT TO SIMBOL MAPPING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 비트 심볼 매핑 방법 및 장치에 관한 것이다.

기존의 무선 통신 시스템에서는 낮은 복잡도로 복호를 수행하기 위하여 간섭 신호에 대하여 가우시안(Gaussian) 가정을 해왔다. 또한 기존의 무선 통신 시스템에서는 간섭 신호의 특성을 최대한 가우시안에 가깝게 하기 위하여 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 계열의 변조 방식을 주로 사용해왔다. 하지만 가우시안 채널보다 비가우시안 채널의 채널 용량이 더 크므로 적절한 복호가 수행될 경우 비가우시안 채널에서 높은 복호 성능이 획득될 수 있다.

간섭 신호를 비가우시안한 특성을 갖도록 하는 변조 방식으로 FQAM이 있다. 상기 FQAM은 QAM과 FSK(Frequency Shift Keying)가 결합된 하이브리드(hybrid) 변조 방식으로서, QAM의 높은 주파수 효율성(spectral efficiency)과 FSK의 간섭 신호를 비가우시안하게 만드는 특성을 모두 갖는다.

하지만 FQAM은 비트 심볼(bit-to-symbol) 매핑 방식을 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 것이 불가능하다. 따라서 상기 FQAM이 사용될 경우 좋은 성능을 얻기 위하여 알파벳 사이즈(alphabet size)가 큰 비이진 코드(non-binary code)와 결합되어 사용되어야 한다. 일반적으로 비이진 코드의 복잡도는 알파벳 사이즈가 커질수록 기하급수적으로 증가하므로 FQAM의 성능을 향상시키기 위해서는 높은 복잡도를 필요로 한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 비트 심볼 매핑 방법 및 장치를 제안한다.

그리고 본 발명은 무선 통신 시스템에서 이진 코드를 사용하여 FQAM 변조를 수행할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제안한다.

또한 본 발명은 FQAM 변조에 따른 복잡도를 낮추고 성능 열화를 줄일 수 있는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명에서 제안하는 방법은; 무선 통신 시스템에서 기지국의 비트 심볼 매핑 방법에 있어서, 인코딩된 입력 비트열에 포함된 비트들 중 적어도 하나의 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제1비트와 적어도 하나의 FSK(Frequency Shift Keying) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제2비트를 결정하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제1비트에 대하여 그레이 코딩(Gray Coding)을 수행하여 상기 적어도 하나의 QAM 심볼에 매핑하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제2비트 간 해밍 거리(Hamming Distance)를 기반으로 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑하는 과정을 포함한다.

본 발명에서 제안하는 장치는; 무선 통신 시스템에서 비트 심볼 매핑 장치에 있어서, 입력 비트열을 인코딩하는 인코더(Encoder)와, 상기 인코딩된 입력 비트열에 포함된 비트들 중 적어도 하나의 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제1비트와 적어도 하나의 FSK(Frequency Shift Keying) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제2비트를 결정하고, 상기 적어도 하나의 제1비트에 대하여 그레이 코딩(Gray Coding)을 수행하여 상기 적어도 하나의 QAM 심볼에 매핑하고, 상기 적어도 하나의 제2비트 간 해밍 거리(Hamming Distance)를 기반으로 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑하는 변조기(Modulator)를 포함한다.

본 발명은 이진 코드를 기반으로 FQAM을 수행할 수 있도록 함으로써 복잡도를 줄이고 성능 열화를 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한 본 발명은 보다 간단한 구성으로 FQAM 변복조를 수행할 수 있도록 함으로써 지연 시간(latency)을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 사용되는 FQAM을 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 무선 통신 시스템에서 QAM을 사용하는 송수신기의 구조를 보인 도면,
도 3은 일반적인 무선 통신 시스템에서 FQAM을 사용하는 송수신기의 구조를 보인 도면,
도 4는 일반적인 무선 통신 시스템에서 사용되는 FQAM 변조기의 내부 구성을 보인 도면,
도 5는 일반적인 무선 통신 시스템에서 FQAM의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 DBM FQAM 변조기를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 DBM FQAM의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 Gray-DBM FQAM(16-FQAM)의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 Gray-DBM FQAM(32-FQAM)의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 (Gray) DBM FQAM을 사용하는 송수신기의 구조를 보인 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기에서 (Gray) DBM FQAM을 수행하는 과정을 나타낸 순서도,
도 12는 기존의 4FQAM과 본 발명의 실시 예에 따른 DBM 4FQAM 간의 성능을 비교한 그래프,
도 13은 기존의 8FQAM과 본 발명의 실시 예에 따른 Gray DBM 8FQAM 간의 성능을 비교한 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서 일반적인 FQAM에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 사용되는 FQAM을 나타낸 도면이다.

도 1에 나타난 바와 같이, FQAM은 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)과 FSK(Frequency Shift Keying)가 결합된 변조 방식을 나타낸다. 예를 들어, 16-FQAM의 경우 4-QAM과 4-FSK가 결합된 방식을 나타낸다.

무선 통신 시스템에서는 통상적으로 QAM이 이진 코드(binary code)를 기반으로 사용되고, FQAM은 비이진 코드(non-binary code)를 기반으로 사용된다. 이에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 일반적인 무선 통신 시스템에서 QAM을 사용하는 송수신기의 구조를 보인 도면이다.

도 2를 참조하면, 송신기에서 송신하고자 하는 이진 비트열이 이진 채널 인코더(Encoder)(200)로 입력되면, 상기 이진 비트열은 인코딩된 후 비트 심볼 맵퍼(Bit-to-Symbol Mapper)(202)로 출력된다. 그러면 상기 비트 심볼 맵퍼(202)는 상기 인코딩된 이진 비트열에 포함된 비트들을 각각 심볼에 매핑시키고, QAM 변조기(Modulator)(204)는 상기 심볼에 매핑된 비트들을 QAM 변조를 통해 QAM 심볼들로 생성한다. 상기 QAM 심볼들은 채널(206)을 통해 수신기로 송신된다.

상기 수신기에 상기 QAM 심볼들이 수신되면, QAM 복조기(Demodulator)(208)는 상기 QAM 심볼들을 복조하여 심볼 비트 맵퍼(Symbol-to-Bit Mapper)(210)로 출력한다. 상기 심볼 비트 맵퍼(210)는 상기 복조된 QAM 심볼들을 비트열로 변환하여 상기 이진 채널 디코더(Decoder)(212)로 출력하고, 상기 이진 채널 디코더(212)는 상기 비트열을 디코딩한다.

상기와 같은 송수신기는 간섭이 크지 않은 다중 셀 시스템에서 대역폭 효율(bandwidth efficiency)을 극대화하기 위해 사용되고 있다. 또한, 상기 송수신기는 간섭 신호의 특성을 가우시안 하게 유지시키는 특성에 따라 가우시안 복조기와 함께 널리 사용되고 있다.

상기 송수신기는 이미 최적화된 비트 심볼 매핑 방식이 많이 제안되어 있기 때문에, 이진 코드를 사용할 때와 비이진 코드를 사용할 때의 성능의 차이는 거의 나지 않는다. 따라서 일반적으로 상기와 같은 송수신기는 이진 코드와 함께 낮은 복잡도로 구현되어 사용되고 있다.

하지만 상기와 같은 송수신기는 간섭 신호의 특성을 가우시안 하게 유지시키는 특성이 있으므로, 간섭이 심한 환경에서 비가우시안 채널의 높은 채널 용량으로 인해 높은 복호 성능을 획득할 수 없는 문제가 있다.

도 3은 일반적인 무선 통신 시스템에서 FQAM을 사용하는 송수신기의 구조를 보인 도면이다.

도 3을 참조하면, 송신기에서 송신하고자 하는 이진 비트열이 비이진 채널 인코더(300)로 입력되면, 상기 비이진 비트열은 인코딩된 후 FQAM 변조기 (302)로 입력된다. 그러면 상기 FQAM 변조기(302)는 상기 인코딩된 비이진 비트열을 FQAM 변조를 통해 FQAM 심볼들로 생성한다. 상기 FQAM 심볼들은 채널(304)을 통해 수신기로 송신된다.

상기 수신기에 상기 QAM 심볼들이 수신되면, FQAM 복조기(306)는 상기 FQAM 심볼들을 복조하여 비이진 채널 디코더(308)로 출력한다. 그리고 상기 비이진 채널 디코더(308)는 상기 복조된 FQAM 심볼들을 디코딩한다.

도 3에 도시된 바와 같은 송수신기가 사용될 경우, 비교적 높은 주파수 효율을 가질 수 있으며 간섭 신호를 비가우시안하게 만들 수 있다. 또한 상기 송수신기가 사용될 경우, 간섭이 심한 환경에서 기존의 QAM 보다 높은 복호 성능을 획득할 수 있게 된다.

상기와 같은 송수신기에서 비이진 코드를 사용하여 높은 성능을 얻기 위해서는 알파벳 사이즈가 큰 비이진 코드가 요구된다. 하지만 비이진 코드의 복잡도는 알파벳 사이즈에 비례하여 기하 급수적으로 증가하므로 상기 송수신기에서의 성능은 복잡도에 의해 제한적일 수 밖에 없다.

한편, 도 3의 송신기에 포함된 FQAM 변조기(302)의 구성은 도 4에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다.

도 4는 일반적인 무선 통신 시스템에서 사용되는 FQAM 변조기의 내부 구성을 보인 도면이다.

도 4를 참조하면, 시퀀스 분배기(Sequence Splitter)(400)는 비트열이 입력되면, 입력된 비트열에 포함된 비트들을 QAM을 수행할 비트와 FSK를 수행할 비트로 구분한다. 그리고 상기 시퀀스 분배기(400)는 상기 QAM을 수행할 비트를 비트 QAM 심볼 맵퍼(402)로 출력하고, 상기 FSK를 수행할 비트를 비트 FSK 심볼 맵퍼(404)로 출력한다. 상기 비트 QAM 심볼 맵퍼(402)와 상기 비트 FSK 심볼 맵퍼(404)는 각각 입력된 비트에 대한 QAM 및 FSK 변조를 수행하여 QAM 심볼 및 FSK 심볼을 생성한다. 상기 생성된 QAM 심볼 및 FSK 심볼은 심볼 FQAM 심볼 맵퍼(406)에서 결합되어 송신된다.

상기와 같은 구성을 갖는 FQAM 변조기는 FSK 톤(tone)에 QAM 심볼이 얹혀지게 하는 구성을 가지므로, QAM 부분과 FSK 부분의 비트 매핑이 이루어진 후 FQAM 심볼에 QAM 심볼과 FSK 심볼들이 매핑된다. 이와 같은 매핑의 결과는 일 예로 도 5와 같이 나타날 수 있다.

도 5는 일반적인 무선 통신 시스템에서 FQAM의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 제1비트 시퀀스가 할당된 제1심볼(0010)(506)은 QAM 심볼을 나타내고, 제2비트 시퀀스가 할당된 제2심볼(0001)(500), 제3비트 시퀀스가 할당된 제3심볼(0000)(502), 제4비트 시퀀스가 할당된 제4심볼(0011)(504) 및 나머지 심볼들은 FSK 심볼들을 나타낸다.

이처럼 일반적인 FQAM 비트 매핑이 수행될 경우, QAM 심볼들과 FSK 심볼들은 각각 독립적으로 존재하게 되며, 해밍 거리(Hamming Distance)가 가장 큰 비트 시퀀스가 인접 심볼에 할당되게 된다. 예를 들어, 상기 제2심볼(500)의 인접 심볼인 상기 제3심볼(502) 및 상기 제4심볼(504) 중 하나에는 상기 제2심볼(500)에 할당된 비트 시퀀스와 해밍 거리가 가장 큰 비트 시퀀스가 할당된다.

상기와 같이 해밍 거리가 가장 큰 비트 시퀀스가 인접 심볼에 할당되는 경우 성능 열화가 커지게 된다. 이에 따라, 해밍 거리에 복호 성능이 영향을 받지 않는 비이진 코드를 사용하는 FQAM가 고려될 수 있다. 그러나 상기 비이진 코드가 사용될 경우 복잡도로 인해 제한적인 성능을 가질 수 밖에 없는 문제가 있다. 이는 상기 비이진 코드의 복잡도가 알파벳 사이즈에 비례하여 기하 급수적으로 증가하기 때문이다.

한편, 비트를 심볼로 매핑하는 방식들은 기존에도 존재하는 기술이지만 모두 QAM 또는 PSK(Phase Shift Keying)를 위해 개발된 방식들이다. 또한, 일반적으로 특정 변조 방식에 적합하게 구성된 비트 매핑 방식을 다른 변조 방식을 위해 사용되는 것이 불가능하다. 따라서, QAM 혹은 PSK를 위하여 제안된 비트 매핑 방식들은 FQAM을 위해 사용될 수 없다. FSK는 모든 심볼이 동일 유클리드 거리(Euclidean Distance)에 존재하므로 비트 매핑이 아무런 의미가 없고, FQAM은 새로운 혹은 새롭게 주목 받고 있는 변조 기술이므로 이를 위한 비트 매핑 방식이 요구되고 있다. 하지만 상기 FQAM을 위한 비트 매핑 방식은 현재까지 제안된 바가 없다.

상기와 같은 문제를 고려하여, 본 발명의 실시 예에서는 비트 시퀀스를 FQAM 심볼에 직접적으로 매핑할 수 있도록 하는 방법(Direct-bit-mapped-FQAM: DBM FQAM) 및 장치를 제안한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 DBM FQAM 변조기를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 DBM FQAM 변조기는 비트 FQAM 심볼 맵퍼(Bit-to-FQAM Symbol Mapper)(600)를 포함한다. 상기 비트 FQAM 심볼 맵퍼(600)는 이진 비트열이 입력되면 상기 이진 비트열에 포함된 비트들을 FQAM 심볼에 매핑시켜 출력한다. 이와 같은 구조에 따라 DBM FQAM 변조기는 일반적인 FQAM 변조기에 비해 보다 간단한 형태로 비트 심볼 매핑을 수행할 수 있으며 지연 시간(latency)을 줄일 수 있게 된다.

한편, 상기 DBM FQAM 변조기의 비트 매핑 결과는 일 예로 도 7에 나타난 바와 같다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 DBM FQAM의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1비트 시퀀스가 할당된 제1심볼(1110)(706)은 QAM 심볼을 나타내고, 제2비트 시퀀스가 할당된 제2심볼(0001)(700), 제3비트 시퀀스가 할당된 제3심볼(0000)(702), 제4비트 시퀀스가 할당된 제4심볼(1111)(704) 및 나머지 심볼들은 FSK 심볼들을 나타낸다.

상기 도 7에 도시된 심볼들 간의 최대 해밍 거리는 일 예로 (2+ FSK 비트 수 - 1)이 될 수 있다. 일반적으로 FQAM이 사용될 경우 인접 심볼 간 최대 해밍 거리는 (2 + FSK 비트수)가 됨을 고려할 때, 본 발명의 실시 예에서 제안하는 DBM FQAM 비트 매핑 방법이 사용될 경우 더 좋은 성능을 가질 수 있다.

이러한 성능을 가질 수 있도록 본 발명의 실시 예에서는 QAM 비트 수만큼의 비트에 대해서는 그레이 코딩(Gray Coding)을 수행하고, 동일 주파수 상의 가장 먼 사분면에 있는 심볼 간의 해밍 거리가 가장 크도록 비트 심볼 매핑을 수행하는 방법(이하 'Gray-DBM FQAM'이라 칭함)이 사용될 수 있다. 상기 Gray-DBM FQAM에 대한 비트 매핑 결과는 일 예로 도 8 및 도 9와 같이 나타날 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 Gray-DBM FQAM(16-FQAM)의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 하나의 심볼이 4개의 비트들을 포함하고, 상기 4개의 비트들 중 세 번째 및 네 번째 비트들이 QAM 비트를 나타낼 경우, 상기 세 번째 및 네 번째 비트들은 그레이 코딩(모든 인접 심볼 간의 해밍 거리가 1이 되도록 매핑함) 이 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1심볼(800)과 제2심볼(802)의 세 번째 및 네 번째 비트들은 서로 한 비트 차이가 나도록(즉, 해밍 거리가 1이 되도록) 매핑된다. 그리고 상기 4개의 비트들 중 첫 번째 및 두 번째 비트들은 동일한 주파수 도메인에서 서로 반대 사분면에 존재할 경우 해밍 거리가 가장 크도록 매핑된다. 예를 들어, 제2심볼(802)과 제3심볼(804)의 첫 번째 및 두 번째 비트들의 해밍 거리는 2가 되도록 매핑된다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 Gray-DBM FQAM(32-FQAM)의 비트 매핑 결과를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 하나의 심볼이 5개의 비트들을 포함하고, 상기 5개의 비트들 중 세 번째, 네 번째 및 다섯 번째 비트들이 QAM 비트를 나타낼 경우, 상기 세 번째, 네 번째 및 다섯 번째 비트들은 그레이 코딩이 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1심볼 그룹(900) 내의 인접 심볼인 "01101"과 "01001"의 세 번째, 네 번째 및 다섯 번째 비트들의 해밍 거리는 1이 되도록 매핑된 것이다. 마찬가지로 인접 심볼인 상기 제1심볼 그룹(900)의 "01000"과 제2심볼 그룹(902)의 "00000"의 세 번째, 네 번째 및 다섯 번째 비트들의 해밍 거리는 1이 되도록 매핑된 것이다.

그리고 각 사분면의 4개의 심볼 그룹 중 동일한 주파수 도메인에서 서로 반대 사분면에 존재하는 심볼 그룹의 경우, 해당 심볼 그룹에 포함된 심볼들의 첫 번째 및 두 번째 비트들은 해밍 거리가 가장 크도록 매핑된다. 예를 들어, 제1심볼 그룹(900)과 제3심볼 그룹(906)에 포함된 심볼들의 첫 번째 및 두 번째 비트들의 해밍 거리는 2가 되도록 매핑될 수 있다.

이하 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 송수신기에 대하여 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 (Gray) DBM FQAM을 사용하는 송수신기의 구조를 보인 도면이다.

도 10을 참조하면, 송신기는 이진 채널 인코더(1000) 및 (Gray) DBM FQAM 변조기(1002)를 포함하며, 수신기는 (Gray) DBM FQAM 복조기(1006) 및 이진 채널 디코더(1008)를 포함할 수 있다.

상기 송신기의 구성을 먼저 설명하면, 상기 이진 채널 인코더(1000)는 송신하고자 하는 이진 비트열이 입력되면, 상기 입력된 이진 비트열을 인코딩하여 상기 (Gray) DBM FQAM 변조기(1002)로 출력한다. 예를 들어, 상기 입력된 이진 비트열이 "1011001…"인 경우"110101011011…"로 인코딩 될 수 있다.

상기 (Gray) DBM FQAM 변조기(1002)는 상기 인코딩된 비트열에 포함된 비트들을 Gray DBM FQAM 변조한다. 예를 들어, 상기 (Gray) DBM FQAM 변조기(1002)가 8 FQAM를 사용하고 "110101011011…"가 입력된 경우, 상기 (Gray) DBM FQAM 변조기(1002)는 변조된 심볼로서 "[0, 1-j], [0, -1+j], [-1-j,0], [-1-j,0]…"를 출력할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 (Gray) DBM FQAM 변조기(1002)는 QAM 비트 수만큼의 비트들은 그레이 코딩을 수행하여 해당 심볼에 매핑하고, FSK 비트 수만큼의 비트들은 동일 주파수 상의 가장 먼 사분면에 있는 심볼들 간의 거리가 가장 크도록 심볼들에 매핑한다. 상기 (Gray) DBM FQAM 변조기(1002)에 의한 비트 매핑 결과는 일 예로 다음 표 1과 같이 나타날 수 있다.

변조 심볼들인 "[0, 1-j], [0, -1+j], [-1-j,0], [-1-j,0]…"는 디지털-아날로그 변환되어 채널(1004)을 통해 상기 수신기로 송신될 수 있다. 그러면, 상기 수신기에서 상기 변조 심볼들은 아날로그-디지털 복조되어 상기 (Gray) DBM FQAM 복조기(1006)로 출력한다. 상기 (Gray) DBM FQAM 복조기(1006)는 상기 수신된 심볼들을 복조하여 이진 채널 디코더(1008)로 출력한다. 그러면 상기 이진 채널 디코더(1008)는 상기 복조된 비트들을 디코딩한다.

다음으로 도 11을 참조하여, 상기와 같이 구성된 송신기에서 (Gray) DBM FQAM을 수행하는 과정을 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기에서 FQAM을 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.

도 11을 참조하면, 상기 송신기는 1100 단계에서 인코딩된 비트열에 포함된 비트들 중 적어도 하나의 QAM 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제1비트와 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제2비트를 결정한다.

그리고 상기 송신기는 1102 단계에서 상기 적어도 하나의 제1비트에 대하여 그레이 코딩을 수행하여 적어도 하나의 QAM 심볼에 상기 그레이 코딩된 적어도 하나의 제1비트를 매핑한다.

이어 상기 송신기는 1104 단계에서 상기 적어도 하나의 제2비트 간 성상도 상의 해밍 거리를 기반으로 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑한다. 즉, 상기 송신기는 해밍 거리가 가장 큰 비트들을 성상도 사분면 내에서 가장 멀리 위치한 심볼들에 매핑시킨다.

다음으로 도 12 및 도 13을 참조하여, 이진 코드를 기존의 FQAM에 적용할 경우의 성능과 상기 이진 코드를 본 발명의 실시 예에서 제안하는 DBM FQAM 및 Gray DBM FQAM에 적용한 경우의 성능을 비교하기로 한다.

도 12는 기존의 4FQAM과 본 발명의 실시 예에 따른 DBM 4FQAM 간의 성능을 비교한 그래프이다. 도 12에서는 FSK 차수(order) 및 QAM 차수가 모두 2인 경우의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR) 별 프레임 에러 레이트(Frame Error Rate: FER)을 보이고 있다.

도 13은 기존의 8FQAM과 본 발명의 실시 예에 따른 Gray DBM 8FQAM 간의 성능을 비교한 그래프이다. 도 13에서는 FSK 차수가 2이고 QAM 차수가 4인 경우의 SNR 별 FER을 보이고 있다.

도 12 및 도 13에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시 예에서 제안하는 DBM FQAM 및 Gray DBM FQAM이 사용될 경우, 기존의 FQAM이 사용될 때와 비교하여 성능 열화가 감소됨을 알 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 기지국의 비트 심볼 매핑 방법에 있어서,
인코딩된 입력 비트열에 포함된 비트들 중 적어도 하나의 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제1비트와 적어도 하나의 FSK(Frequency Shift Keying) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제2비트를 결정하는 과정과,
상기 적어도 하나의 제1비트에 대하여 그레이 코딩(Gray Coding)을 수행하여 상기 적어도 하나의 QAM 심볼에 매핑하는 과정과,
상기 적어도 하나의 제2비트 간 해밍 거리(Hamming Distance)를 기반으로 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑하는 과정을 포함하는 비트 심볼 매핑 방법.
제1항에 있어서,
상기 인코딩된 입력 비트열은 인코딩된 이진(Binary) 입력 비트열을 포함하는 비트 심볼 매핑 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑하는 과정은,
성상도(Constellation) 상의 거리가 가장 먼 비트 간의 해밍 거리가 가장 크도록 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑하는 과정을 포함하는 비트 심볼 매핑 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1비트가 매핑된 상기 적어도 하나의 QAM 심볼과, 상기 적어도 하나의 제2비트가 매핑된 상기 적어도 하나의 FSK 심볼은 (2 + 상기 적어도 하나의 제2비트의 개수 -1)의 해밍 거리를 가짐을 특징으로 하는 비트 심볼 매핑 방법.
무선 통신 시스템에서 비트 심볼 매핑 장치에 있어서,
입력 비트열을 인코딩하는 인코더(Encoder)와,
상기 인코딩된 입력 비트열에 포함된 비트들 중 적어도 하나의 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제1비트와 적어도 하나의 FSK(Frequency Shift Keying) 심볼에 매핑할 적어도 하나의 제2비트를 결정하고, 상기 적어도 하나의 제1비트에 대하여 그레이 코딩(Gray Coding)을 수행하여 상기 적어도 하나의 QAM 심볼에 매핑하고, 상기 적어도 하나의 제2비트 간 해밍 거리(Hamming Distance)를 기반으로 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑하는 변조기(Modulator)를 포함하는 비트 심볼 매핑 장치.
제5항에 있어서,
상기 인코딩된 입력 비트열은 인코딩된 이진(Binary) 입력 비트열을 포함하는 비트 심볼 매핑 장치.
제5항에 있어서,
상기 변조기는 성상도(Constellation) 상의 거리가 가장 먼 비트 간의 해밍 거리가 가장 크도록 상기 적어도 하나의 제2비트를 상기 적어도 하나의 FSK 심볼에 매핑함을 특징으로 하는 비트 심볼 매핑 장치.
제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1비트가 매핑된 상기 적어도 하나의 QAM 심볼과, 상기 적어도 하나의 제2비트가 매핑된 상기 적어도 하나의 FSK 심볼은 (2 + 상기 적어도 하나의 제2비트의 개수 -1)의 해밍 거리를 가짐을 특징으로 하는 비트 심볼 매핑 장치.