KR20150046003A - 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델 - Google Patents

고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델 Download PDF

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KR20150046003A
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receiver
signal
nonlinear model
transmission symbols
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아미르 엘리아즈
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마그나컴 엘티디.
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
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    • H04B2001/0416—Circuits with power amplifiers having gain or transmission power control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L2025/0335—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission
    • H04L2025/03356—Baseband transmission
    • H04L2025/03369—Partial response

Abstract

수신기가 비선형 모델을 포함할 수 있는 시퀀스 추정 프로세서를 이용하여 전송 심벌들의 추정치들을 생성하도록 동작할 수 있다. 비선형 모델은 전송 심벌들이 겪은 비선형성을 나타낼 수 있는 특정 통신 정보에 기초하여 수신기에 의해 적응될 수 있다. 수신기는 전송 심벌들의 추정치들로부터 재구성 신호를 생성할 수 있다. 수신기는 재구성 신호로부터 생성된 오차 신호의 값들에 기초하여 비선형 모델을 적응시킬 수 있고, 오차 신호의 값들은 알려진 심벌들 및/또는 정보 심벌들에 대응할 수 있는 생성된 추정치들의 부분으로부터 생성될 수 있다. 알려진 심벌들에 대응하는 오차 신호의 값들에는 적응 알고리즘에서 더 많은 가중치가 부여될 수 있고, 정보 심벌들에 대응하는 오차 신호의 값들에는 적응 알고리즘에서 더 작은 가중치가 부여될 수 있다.

Description

고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델{ADAPTIVE NON-LINEAR MODEL FOR HIGHLY-SPECTRALLY-EFFICIENT COMMUNICATIONS}
관련 출원에 대한/참고로 통합된 교차 참조
본 특허출원은 아래의 출원들을 참고하고, 이들에 대한 우선권을 주장하며, 이들로부터의 이익을 주장한다:
2012년 6월 20일자 출원된 미국 가출원 제61/662,085호(발명의 명칭 "Apparatus and Method for Efficient Utilization of Bandwidth");
2012년 11월 14일자 출원된 미국 가출원 제61/726,099호(발명의 명칭 "Modulation Scheme Based on Partial Response");
2012년 11월 26일자 출원된 미국 가출원 제61/729,774호(발명의 명칭 "Modulation Scheme Based on Partial Response"); 및
2012년 12월 28일자 출원된 미국 가출원 제61/747,132호(발명의 명칭 "Modulation Scheme Based on Partial Response").
본 출원은 또한 다음을 참고한다:
2013년 1월 31일자 출원된 미국 출원번호 제13/754,964호;
2013년 1월 31일자 출원된 미국 출원번호 제13/754,998호;
2013년 1월 31일자 출원된 미국 출원번호 제13/755,018호; 및
2013년 1월 31일자 출원된 미국 출원번호 제13/755,043호.
상술한 출원들 각각은 전체적으로 여기에 참고로 통합된다.
본 개시의 소정 실시예들은 통신 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시의 소정 실시예들은 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
기존 통신 방법 및 시스템은 과도한 전력 부족 및/또는 스펙트럼 비효율을 가진다. 복잡한 비선형 변조 스킴, 예컨대 QAM(quadrature amplitude modulation)은 무선 및 비무선 통신에 다양하게 사용된다. 그러나, 이런 변조 스킴의 성능은 통신 채널과 연관된 위상 노이즈 및 비선형 왜곡의 존재로 열화된다. 이들 변조 스킴 중 일부는 예컨대 심각한 위상 노이즈가 있는 경우에 정해지는 섀넌 용량(Shannon capacity)보다 4-5dB 아래에서 수행될 수 있다. 더 많은 스루풋을 드라이브하는데 고차 변조가 필요하기 때문에, 섀넌 용량 한계로부터 훨씬 더 멀어진 스루풋이 결과적으로 생길 수 있다. 즉, 원하는 스펙트럼 효율과 실제 스펙트럼 효율간의 차이는 QAM 차수가 증가함에 따라 실제로 증가할 수 있다. 또한, 고차 변조는 또한 비선형 왜곡에 점점 더 민감해 지고 있다.
종래의 전통적인 접근법의 추가적인 제한 및 단점은 통상의 기술자에게는 도면을 참고로 본 출원의 나머지에 개시된 바와 같이 본 개시와 이런 시스템과의 비교를 통해 자명하게 될 것이다.
본 개시의 양태들은 실질적으로 도면들 중 적어도 하나에 도시되며 그리고/또는 그와 관련하여 설명되고 청구항들에 더 완전하게 기재되는 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델의 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 개시의 예시적 실시예의 상세 사항들뿐만 아니라, 그것의 다양한 장점들, 양태들, 및 신규한 특징들이 하기의 설명 및 도면으로부터 더 충분히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른, 예시적인 통신 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른, 수신기에서의 이퀄라이저와 시퀀스 추정 모듈의 예시적인 결합을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른, 비선형 모델을 통합하는 예시적인 시퀀스 추정 모듈을 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른, 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델에 대한 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른, 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델에 대한 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른, 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델에 대한 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"은 "및/또는"에 의해 연결된 목록 내의 항목들 중 임의의 하나 이상을 의미한다. 예를 들어, "x 및/또는 y"는 세 개 원소의 집합 {(x), (y), (x, y)} 중 임의의 원소를 의미한다. 다른 예로서, "x, y 및/또는 z"는 일곱 개 원소의 집합 {(x), (y), (z), (x, y), (x, z), (y, z), (x, y, z)} 중 임의의 원소를 의미한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "예시적"은 비제한적인 예, 실례, 또는 예증으로서 제공하는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 용어들 "예컨대" 및 "예를 들어"는 하나 이상의 비제한적인 예, 실례, 또는 예증의 목록들을 유발시킨다. 본 명세서에서 사용된, 디바이스/모듈/회로/등은, 디바이스/모듈/회로/등이 기능의 성능이 어떤 사용자-구성가능 설정에 의해 불능화되거나 또는 활성화되지 않는지에 관계없이, 기능을 수행하기 위한 필수의 하드웨어 및 코드(필요하다면)를 포함할 때는 언제든지 그 기능을 수행하도록 "동작 가능"하다.
본 개시의 특정 실시예들은 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델에 대한 방법 및 시스템에서 찾을 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들에 있어서, 통신 시스템 내의 수신기는 비선형 모델을 통합할 수 있는 시퀀스 추정 프로세스를 이용하여 전송된 심벌들의 추정치들을 생성하도록 동작 가능할 수 있다. 비선형 모델은 전송된 심벌들이 겪은 비선형성을 나타낼 수 있는 특정 통신 정보에 기초하여 수신기에 의해 적응될 수 있다. 수신기는 비선형 모델을 통합할 수 있는 시퀀스 추정 프로세스를 통해, 전송된 심벌들의 추정치들로부터 재구성된 신호를 생성하도록 동작 가능할 수 있다. 재구성된 신호는 부분 응답 신호 등과 같은 전송된 심벌간 상관(inter-symbol-correlated: ISC) 신호에 대응할 수 있다. 수신기는, 재구성된 신호로부터 생성된 오차 신호의 값들에 기초하여 비선형 모델을 적응시키도록 동작 가능할 수 있고, 오차 신호의 값들은 알려진 심벌들 및/또는 정보 심벌들에 대응할 수 있는 생성된 추정치들의 부분으로부터 생성될 수 있다. 이와 관련하여, 알려진 심벌들은 파일럿 심벌들 및/또는 프리앰블 심벌들을 포함할 수 있다. 어떤 실례들에서, 수신기는 재구성된 신호로부터 생성된 오차 신호의 값들에 기초하여 비선형 모델을 적응시키도록 동작 가능할 수 있고, 여기서 오차 신호의 값들은 알려진 심벌들 및 정보 심벌들 양방에 대응할 수 있는 생성된 추정치들의 부분으로부터 생성될 수 있다. 이와 관련하여, 알려진 심벌들에 대응하는 오차 신호의 값들에는 적응 알고리즘에서 더 큰 가중치가 부여될 수 있고, 정보 심벌들에 대응하는 오차 신호의 값들에는 적응 알고리즘에서 더 작은 가중치가 부여될 수 있다.
본 개시의 예시적인 실시예에서, 특정 통신 정보는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 전송된 심벌들이 전송된 전력 레벨, 전송된 심벌들이 수신기에 의해 수신된 채널의 조건, 전송된 심벌들을 전송하는 데 사용된 변조의 구성, 수신기에서 측정된 성능 지시자, 수신 신호 전력 레벨, 전송된 심벌들이 수신된 채널의 주파수 대역, 및 온도 측정치. 이와 관련하여, 변조의 구성은 예를 들어, 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 비트 레이트, 심벌 레이트, 변조 차수, 변조 타입, 코딩 레이트, 및 파일럿 심벌 레이트. 전송된 전력 레벨은 예를 들어, 적응 전송 전력 제어(adaptive transmit power control: ATPC) 알고리즘 및/또는 프로토콜을 사용하여 결정될 수 있다. 적응은 예를 들어, 성능 지시자를 측정하고 측정된 성능 지시자가 임계값 미만이라고 결정하는 것에 응답하여 수신기에 의해 수행될 수 있다. 얼마나 자주 적응이 수행될 수 있는지가 또한 특정 통신 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 실시예에서, 수신기는 비선형 거동 변동 레이트에 비해 충분히 빠를 수 있는 특정 구성 가능 레이트에서 연속적으로 비선형 모델을 적응시키도록 동작 가능할 수 있다. 수신기는 전송기와 수신기 사이의 제어 채널을 통해 특정 통신 정보의 적어도 일부를 수신하도록 동작 가능할 수 있다. 제어 채널의 대역폭(bandwidth: BW)은 예를 들어, 특정 통신 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 제어 채널의 BW를 절약하기 위해, 수신기는 예를 들어, ATPC 프로세스 또는 적응 코드 및 변조(adaptive code and modulation: ACM) 프로세스를 통해 전송된 전력 레벨 변경들의 지시자들, 변조 타입 변경들의 지시자들 및/또는 변조 차수 변경들의 지시자들을 수신하도록 동작 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 통신 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)이 도시되어 있다. 통신 시스템(100)은 전송기(120), 통신 채널(108) 및 수신기(130)를 포함할 수 있다. 전송기(120)는 예를 들어 매퍼(102) 및 Tx 매체 매칭 모듈(107)을 포함할 수 있다. 수신기(130)는 예를 들어 Rx 매체 매칭 모듈(109), 이퀄라이저(110), 시퀀스 추정 모듈(112), 비선형 모델 적응 모듈(116) 및 디매퍼(114)를 포함할 수 있다. 전체적인 부분 응답 필터링 기능이 전송기(120)와 수신기(130) 사이에 분할될 수 있다. 이와 관련하여, 전송기(120)는 펄스 성형기(104)를 포함할 수 있으며, 수신기(130)는 입력 필터(105)를 포함할 수 있다. 전체적인 부분 응답 필터링 기능은 펄스 성형기(104)와 입력 필터(105) 사이에 분할될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 본 발명의 다양한 실시예들의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고서, 예를 들어 전송기(120) 내의 순방향 에러 정정(FEC) 인코더, 전송기(120) 내의 인터리버, 수신기(130) 내의 타이밍 복구 모듈, 수신기(130) 내의 디인터리버 및/또는 수신기(130) 내의 FEC 디코더와 같은 다른 컴포넌트들도 옵션으로 포함될 수 있다.
매퍼(102)는 예를 들어 직교 진폭 변조(QAM)와 같은 선형 변조 스킴에 따라 데이터 비트들을 입력하고 심벌들을 생성하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, M-QAM 변조 스킴은 I-Q 평면에 걸쳐 QAM 심벌 성상도 내에 총 M개의 심벌을 포함할 수 있다(M은 양의 정수이다). 예를 들어, 32-QAM은 32-QAM 심벌 성상도 내에 총 32개의 심벌을 포함할 수 있다. 변조 심벌 성상도(150)도 도 1에 도시된다. M-QAM이 본 발명에서 설명을 위해 사용되지만, 본 발명의 양태들은 임의의 변조 스킴(예로서, 진폭 시프트 키잉(ASK), 위상 시프트 키잉(PSK), 주파수 시프트 키잉(FSK) 등)에 적용될 수 있다. 게다가, M-QAM 성상도의 포인트들은 규칙적으로 이격되거나("온-그리드") 불규칙하게 이격될 수 있다("오프-그리드"). 본 발명의 일 실시예에서, 매퍼(102)는 파일럿 심벌들(140) 및/또는 프리앰블 심벌들(142)과 같은 복수의 알려진 심벌을, 생성되는 심벌 시퀀스 내에 주기적으로 그리고/또는 이벤트 기반으로 삽입하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 1개 또는 2개의 파일럿 심벌(140)이 생성되는 심벌 시퀀스 내에 40개의 정보 심벌마다 삽입될 수 있다. 예를 들어, 32개의 프리앰블 심벌(142)이 10000개의 정보 심벌마다 삽입될 수 있다. 파일럿 심벌들(140) 및/또는 프리앰블 심벌들(142)은 수신기(130)에 의해 수신되는 신호의 비선형 모델을 훈련 또는 적응시키는 데 사용될 수 있다.
펄스 성형기(104)는 매퍼(102)로부터 수신되는 신호의 파형을 조정하여 결과적인 신호의 파형이 채널(108)과 같은 통신 채널의 스펙트럼 요구들을 따르게 하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 스펙트럼 요구들은 "스펙트럼 마스크"로서 지칭될 수 있으며, 사용중인 통신 채널들 및/또는 표준을 관리하는 규제 단체(예로서, 미국의 연방 통신 위원회 또는 유럽의 통신 표준 협회) 및/또는 표준 단체(예로서, 3 세대 파트너십 프로젝트)에 의해 설정될 수 있다.
입력 필터(105)는 채널(108)을 통해 수신되는 신호의 파형을 조정하여 수신기(130)에서 추가 처리할 신호를 생성하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다.
펄스 성형기(104) 및 입력 필터(105) 각각은 예를 들어 무한 임펄스 응답(IIR) 및/또는 유한 임펄스 응답(FIR) 필터를 포함할 수 있다. 펄스 성형기(104) 내의 탭들의 수는 LTx로 지시되며, 입력 필터(105) 내의 탭들의 수는 LRx로 지시된다. 펄스 성형기(104)의 임펄스 응답은 본 명세서에서 hTx로 지시되며, 입력 필터(105)의 임펄스 응답은 본 명세서에서 hTRx로 지시된다.
본 발명의 일 실시예에서, 비선형성의 허용 한계를 개선하기 위해, 펄스 성형기(104) 및 입력 필터(105)는 펄스 성형기(104)의 출력 신호 및 입력 필터(105)의 출력 신호 각각이 상당한 양의 심벌간 간섭(ISI)을 의도적으로 갖게 하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, ISI는 제어되는 ISI이다. 따라서, 펄스 성형기(104)는 부분 응답 펄스 성형 필터로 지칭될 수 있으며, 펄스 성형기(104) 및 입력 필터(105)의 결과적인 (출력) 신호들은 부분 응답 신호들로 또는 부분 응답 도메인 내에 존재하는 것으로 지칭될 수 있다. 입력 필터(105)의 탭들의 수 및/또는 탭 계수들의 값들은 비선형성의 허용 한계를 개선하기 위해 잡음과 관련하여 의도적으로 최적이 아니도록 설계될 수 있다. 이와 관련하여, 시스템(100) 내의 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)는 예를 들어 상승 코사인(RC) 펄스 성형 필터 또는 루트 상승 코사인(RRC) 펄스 성형 필터와 같은 전통적인 니어 제로 포지티브(near zero positive) ISI 펄스 성형 필터에 비해 비선형성의 존재시에 우수한 성능을 제공할 수 있다.
부분 응답 신호(또는 "부분 응답 도메인" 내의 신호들)는 (본 명세서에서 "심벌간 상관(ISC) 신호들"로 지칭되는) 신호의 심벌들 사이에 상관성이 존재하는 신호 타입의 일례일 뿐이라는 점에 유의해야 한다. 그러한 ISC 신호들은 예를 들어 상승 코사인(RC) 또는 루트 상승 코사인(RRC) 필터링에 의해 생성되는 제로(또는 니어 제로) ISI 신호들과 대조적이다. 설명의 간소화를 위해, 본 발명은 부분 응답 필터링을 통해 생성되는 부분 응답 신호들에 집중한다. 그러나, 본 발명의 양태들은 예를 들어 행렬 승산(예로서, 격자 코딩)에 의해 생성되는 신호들 및 나이퀴스트 주파수 아래에서의 데시메이션을 통해 생성되는 신호들과 같은 다른 ISC 신호들에 적용될 수 있다.
"전체적인 부분 응답(h)"은 hTx와 hRx의 컨볼루션과 동일할 수 있으며, 따라서 "전체적인 부분 응답 길이(L)"는 LTx + LRx - 1과 동일할 수 있다. 그러나, L은 LTx + LRx - 1보다 작도록 선택될 수 있으며, 예를 들어 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)의 하나 이상의 탭은 결정된 레벨 아래에 있다. L의 감소는 수신기(130)에서의 시퀀스 추정 프로세스의 디코딩 복잡성을 줄일 수 있다. 이러한 절충은 시스템(100) 내의 펄스 성형기(104) 및 입력 필터(105)의 설계 동안 최적화될 수 있다.
Tx 매체 매칭 모듈(107)은 펄스 성형기(104)에 의해 출력되는 부분 응답 신호를 채널(108)에서 매체를 구동하는 데 필요한 적절한 신호로 변환하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 예를 들어, Tx 매체 매칭 모듈(107)은 전력 증폭기, 무선 주파수(RF) 업-컨버터, 광학적 응용을 위한 광학 송수신기, 및/또는 매체를 통한 전파에 필요할 수 있는 다른 변환 장치를 포함할 수 있다.
Rx 매체 매칭 모듈(109)은 채널(108)에서 매체로부터 오는 신호를 처리 또는 복조를 위해 기저대역 신호로 변환하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 예를 들어, Rx 매체 매칭 모듈(109)은 전력 증폭기, 무선 주파수(RF) 다운-컨버터, 광학적 응용을 위한 광학 송수신기 및/또는 다른 변환 장치를 포함할 수 있다.
채널(108)은 전송기(120)로부터 수신기(130)로 신호들을 전송하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 장치, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 채널(108)은 유선, 무선 및/또는 광학 통신 매체를 포함할 수 있다. 채널(108)은 예를 들어 부가 백색 가우스 잡음(AWGN)과 같은 잡음을 포함할 수 있다. 채널(108)은 또한 다중 경로 및 페이딩과 같은 왜곡들을 유발할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 채널(108)을 통해 전송되는 신호들은 예를 들어 위상 잡음 및/또는 비선형 왜곡과 같은 왜곡을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 채널(108)은 전송기(120)로부터 Tx 매체 매칭 모듈(107)을 통해 신호들을 수신할 수 있다. 수신기(130)는 채널(108)로부터 Rx 매체 매칭 모듈(109)을 통해 신호들을 수신할 수 있다. Tx 매체 매칭 모듈(107) 및 Rx 매체 매칭 모듈(109) 양자는 예를 들어 컴포넌트들의 제한된 동적 범위에 의해 유발되는 위상 잡음 및 비선형 왜곡(및/또는 다른 비선형성들)과 같은 왜곡을 유발할 수 있다. 예를 들어, 무선 응용들에서, 펄스 성형기(104)에 의해 출력되는 부분 응답 신호를 기저대역으로부터 무선 주파수(RF)로 상향 변환하기 위해 주파수 소스들이 필요할 수 있다. 주파수 소스들은 변조된 신호의 위상을 왜곡할 수 있는 위상 잡음을 유발할 수 있다. 예를 들어 믹서들, 전력 증폭기들, 가변 감쇠기들 및/또는 기저대역 아날로그 필터들과 같은 요소들에 의해 비선형 왜곡(예로서, 3차 왜곡)이 생성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 채널(108)은 예를 들어 비선형성과 관련되거나 그를 지시하는 (따라서, 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 사용될 수 있는) 특정 통신 정보의 적어도 일부를 통신하는 데 사용될 수 있는 제어 채널(118)(예로서, 대역내 또는 대역외 제어 채널)을 포함할 수 있다.
이퀄라이저(110)는 수신기(130)에 대한 등화(equalization) 기능들을 수행하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이퀄라이저(110)는 이퀄라이저(110)에 의해 수신되는 신호를 처리하여, 예를 들어 전송기(120)와 수신기(130) 사이에서 채널(108)에 의해 유발되는 ISI를 줄이도록 동작할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 이퀄라이저(110)의 입력 신호는 채널(108)을 통해 수신되는 부분 응답 신호와 같은 ISC 신호일 수 있다. 이와 관련하여, 이퀄라이저(110)의 출력 신호는 부분 응답 신호일 수 있으며, 출력 신호 내에 남은 ISI는 주로 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)의 결과일 수 있다(예를 들어 이퀄라이저(110)에서의 최소 제곱 평균(LMS) 접근법의 사용으로 인해 다중 경로로부터의 소정의 잔여 ISI가 존재할 수 있다). 본 발명의 일 실시예에서, 이퀄라이저(110)는 시퀀스 추정 모듈(112)에 의해 생성되는 재구성 신호(예로서, 재구성된 부분 응답 신호)를 참조하여 생성될 수 있는 오차 신호에 기초하여 적응될 수 있다.
시퀀스 추정 모듈(112)은 수신기(130)에 대한 시퀀스 추정 기능들을 수행하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 시퀀스 추정 모듈(112)의 출력은 전송기(120) 내의 매퍼(102)에 의해 생성되는 대응하는 전송 심벌(및/또는 대응하는 전송 정보 비트들)의 값과 관련하여 최상의 추정치(추정 심벌)일 수 있다. 추정 값들은 소프트 결정 추정치들, 하드 결정 추정치들 또는 이들 양자를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 시퀀스 추정 프로세스는 수신기(130)에 의해 수신되는 신호의 비선형 모델을 포함할 수 있다. 비선형 모델은 비선형 왜곡을 극복하는 데 사용될 수 있으며, 따라서 전송기(120)에서 (예를 들어, 전력 증폭기에 의해), 채널(108)에서 그리고/또는 모듈(109)에서 (예를 들어, 믹서에 의해) 생성되는 비선형성의 근사치가 시퀀스 추정 모듈(112)에서의 시퀀스 추정 프로세스 동안 적용될 수 있다. 시퀀스 추정 프로세스는 예를 들어 생성된 심벌들(추정 심벌들)과 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)와 관련된 탭 정보의 컨볼루션에 기초하여 재구성 신호를 생성하는 단계도 포함할 수 있다. 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)와 관련된 탭 정보는 예를 들어 펄스 성형기(104)의 LTx개의 탭 계수 및 입력 필터(105)의 LRx개의 탭 계수에 따라 전체적인 부분 응답(h)에 대응하는 L개의 탭 계수(LTx <= L <= (LTx + LRx - 1))의 형태로 제공될 수 있다. 이어서, 생성된 재구성 신호는 이퀄라이저(110)에 대한 오차 신호를 생성하기 위한 기준 신호로서 사용될 수 있다.
비선형 모델 적응 모듈(116)은 수신기(130)에 대한 비선형 모델 적응 기능들을 수행하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 수신 신호에 대해 유발되는 비선형성은 예를 들어 Tx 매체 매칭 모듈(107) 내의 전력 증폭기와 같은 비선형 장치의 입력 및 출력에서의 전력 레벨, 채널 조건들, Rx 매체 매칭 모듈(109)의 입력 및 출력에서의 전력 레벨 및/또는 기타 원인들에 의존할 수 있다. 동적 채널 조건들 또는 가변 변조 구성(예로서, 비트 레이트, 심벌 레이트, 변조 타입)의 경우, 수신 신호의 비선형 왜곡은 동적으로 변할 수 있다. 그러한 예들에서, 비선형 모델은 동적으로 적응되거나 갱신되는 것이 필요할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 비선형 모델 적응 모듈(116)은 시퀀스 추정 프로세스에 포함될 수 있는 비선형 모델을 동적으로 적응시키도록 동작할 수 있다.
디매퍼(114)는 예를 들어 M-QAM과 같은 선형 변조 스킴에 따라 시퀀스 추정 모듈(112)로부터 추정 심벌들을 입력하고 복구 데이터 비트들을 생성하도록 동작할 수 있는 적절한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 디매퍼(114)는 LLR(Log-Likelihood Ratio)로 지칭되는 각각의 비트에 대한 소프트 출력을 생성할 수 있다. 소프트 출력 비트들은 소프트 디코딩 순방향 에러 정정기(예로서, 저밀도 패리티 검사(LDPC) 디코더)에 의해 사용될 수 있다. 소프트 출력 비트들은 예를 들어 소프트 출력 비터비 알고리즘(SOVA) 등을 이용하여 생성될 수 있다. 그러한 알고리즘들은 LLR을 생성하기 위해 폐기 경로들 및/또는 추정 비트 확률들의 규준 레벨들을 포함하는 시퀀스 디코딩 프로세스의 추가 정보를 이용할 수 있으며, 여기서
Figure pct00001
이고, Pb는 비트 b=1일 확률이다.
동작 시에, 시퀀스 추정 모듈(112)은 수신된 신호에 대한 비선형 모델을 통합할 수 있는 시퀀스 추정 처리를 사용하여, 수신기(130)에 의해 수신된 신호로부터, 심벌(추정된 심벌)을 발생하도록 동작할 수 있다. 생성된 심벌은 전송기(120) 내의 매퍼(102)에 의해 발생된 전송 심벌의 추정일 수 있다. 생성된 심벌은 정보 심벌 및 파일럿 심벌(140) 및/또는 프리앰블 심벌(142)과 같은 삽입된 알려진 심벌을 포함할 수 있다. 비선형 모델 적응 모듈(116)은 수신된 신호에서의 비선형 왜곡을 결정하도록 동작할 수 있고, 비선형 모델의 적응을 위해 이 결정을 사용할 수 있다.
비선형 모델의 적응은 시퀀스 추정 처리에 의해 발생될 수 있거나, 또는 이로부터 나오는 오차 신호 정보에 기초할 수 있고, 오차 신호 정보는 적어도 알려진 심벌과 관련될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 비선형 모델의 적응은 전송 심벌이 겪은 비선형성과 관련되거나 또는 이를 나타내는 특정한 통신 정보에 기초할 수 있다. 특정한 통신 정보는, 예를 들어, 신호의 전송된 전력 레벨(예를 들어, Tx 매체 매칭 모듈(107)의 전력 백오프 파라미터의 값에 의해 표시됨), 신호가 수신되는 전력 레벨, 채널(108)의 조건(예를 들어, 신호대 잡음비(SNR), 채널의 중심 주파수, 채널의 대역폭 등), 변조의 구성, 수신기(130)에서 측정된 성능 표시자(예를 들어, 비트 에러율(BER), 심벌 에러율(SER) 등), 채널(108)의 주파수 대역 및/또는 (예를 들어, 전송기(120)에서 또는 그 주위에서 및/또는 수신기(130)에서 또는 그 주위에서 측정된) 온도 측정을 포함할 수 있다. 변조의 구성은, 예를 들어, 비트 레이트, 심벌 레이트, 변조 차수(예를 들어, M-QAM에 대한 'M'의 값), 변조 타입(예를 들어, QAM, 위상 시프트 키잉(PSK), 주파수 시프트 키잉(FSK), 진폭 시프트 키잉(ASK) 등), 코딩 레이트 및/또는 파일럿 심벌 레이트를 포함할 수 있다. 전송된 전력 레벨은, 예를 들어, ATPC 프로토톨 및/또는 알고리즘을 사용하여 결정될 수 있다.
비선형 모델 적응 모듈(116)은 (정보 심벌과 알려진 심벌이 통신되는 채널의 대역 내 또는 대역 외일 수 있는) 제어 채널(118)을 통하여 특정한 통신 정보의 적어도 일부를 수신하도록 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 제어 채널(118)을 위해 요구되는 대역폭(BW)은 특정한 통신 정보가 얼마나 자주 변화하는지(즉, 특정한 동신 정보가 보다 빠르게 변화하면 적응 제어 트래픽을 위해 보다 높은 대역폭을 필요로 함) 및/또는 수신기(130)에서 원하는 레벨의 성능을 유지하기 위해서, 비선형 모델을 적응시키는 것이 얼마나 자주 요구되거나, 또는 필요한지(예를 들어, 최소 SER을 유지하기 위해서 비선형 모델의 적응이 보다 더 자주 요구되거나 필요하다는 것은 적응 제어 트래픽을 위해 보다 높은 대역폭을 요구함)에 기초할 수 있다. 따라서, 보다 낮은 정보 심벌 처리량이 감소된 에러율과 교환으로 허용될 수 있는 경우에(예를 들어, 정적인 웹 콘텐츠를 서비스하는 경우에), 보다 많은 BW가 적응 제어 트래픽을 위해 할당될 수 있다. 반대로, 정보 처리량이 최고이고 보다 많은 오차가 허용될 수 있는 경우에(예를 들어, IP를 통한 음성), 보다 적은 BW가 적응 제어 트래픽을 위해 할당될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, ATPC 처리 또는 ACM 처리의 일부인, 전송된 전력 레벨 변화의 표시, 변조 타입 변화의 표시 및/또는 변조 차수 변화의 표시가 비선형 모델을 적응시키기 위한 목적을 위해 사용될 수 있는 것은 선택일 수 있다. 이와 관련하여, 비선형 모델 적응 모듈(116)은 제어 채널(118)의 BW를 절약하기 위해, 예를 들어, ATPC 처리 또는 ACM 처리를 통해, 전송된 전력 레벨 변화의 표시, 변조 타입 변화의 표시 및/또는 변조 차수 변화의 표시를 수신하도록 동작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른, 수신기에서의 이퀄라이저와 시퀀스 추정 모듈의 예시적인 결합을 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 이퀄라이저(110) 및 시퀀스 추정 모듈(112)이 도시되어 있다. 시퀀스 추정 모듈(112)은 시퀀스 추정 처리에 비선형 모델(210)을 통합시킬 수 있다. 이퀄라이저(110) 및 시퀀스 추정 모듈(112)은, 예를 들어, 도 1과 관련하여 설명된 것과 같을 수 있다.
도 2에 도시한 본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 이퀄라이저(110)와 시퀀스 추정 모듈(112)이 도시되어 있지만, 본 발명은 그것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 반송파 회복 모듈, 위상 조정 모듈 및/또는 다른 유사한 모듈과 같은 다른 모듈(또는 회로)이 본 발명의 다양한 실시 형태의 취지 및 범위에서 벗어나지 않고서 도 2에 또한 선택적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 반송파 회복 모듈 및/또는 위상 조정 모듈은 등화 처리 및/또는 시퀀스 추정 처리에 걸쳐서 다양한 위상 정정 또는 회복을 위해 포함될 수 있다.
비선형 모델(210)은, 예를 들어, 다음과 같이 표현될 수 있는 포화된 3차 다항식을 포함할 수 있다.
Figure pct00002
여기서, xsat는 입력 포화값을 나타내고, ysat는 출력 포화값을 나타내고, x는 비선형 장치(또는 장치의 그룹)의 입력을 나타내고, y는 비선형 장치(또는 장치의 그룹)의 출력을 나타내고, γ는 원하는 왜곡 레벨(백오프)에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 비선형 장치는 Tx 매체 매칭 모듈(107) 내의 전력 증폭기일 수 있다. 이와 관련하여, 수학식 1에서의 x는 전력 증폭기의 입력 전력 레벨을 나타낼 수 있고 y는 전력 증폭기의 출력 전력 레벨을 나타낼 수 있다. 비선형 모델(210)에 고차 다항식을 사용하는데서 비롯되는 향상된 정확성은 고차 다항식을 구현하는 증가된 복잡성과 절충할 수 있다. 전송기의 비선형성이 통신 시스템(100)의 우세한 비선형성일 수 있으므로, 전송기의 비선형성을 모델화하는 것이 충분할 수 있다. 수신기의 성능의 저하가 시스템 내의 다른 비선형성(예를 들어, Rx 매체 매칭 모듈(109)의 비선형성)으로 인해 소정의 임계값을 넘는 경우에, 비선형 모델(210)은 이러한 다른 비선형성을 고려할 수 있다. 수학식 1은 단지 본 발명의 하나 이상의 실시 형태에서의 모듈(116)에 의해 사용될 수 있는 비선형성 모델의 한 예를 대표한다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 비선형성 모델의 적응은 다른 비선형성 모델 간의 스위칭(예를 들어, Rapp 모델, 3차 다항식 모델, 쌍곡선 탄젠트 모델, 살레(Saleh) 모델, 고바니(Ghorbani) 모델, 볼테라(Voltera) 시리즈 등 간의 스위칭) 및/또는 특정한 비선형성 모델의 적응 파라미터를 포함할 수 있다.
예시적 동작에서, 이퀄라이저(110)는 예를 들어 채널(108)에 의해 야기되는 ISI를 감소시키기 위해 신호(201)를 처리하거나 이퀄라이즈하기 위해 동작 가능할 수 있다. 이퀄라이저 적응은 예를 들어 LMS 알고리즘에 기초할 수 있다. 오차 신호(205)는 적응 이퀄라이저(110)를 구동하기 위해 이퀄라이저(110)에게 피드백된다. 오차 신호(205)를 생성하기 위한 참조는 예를 들어 시퀀스 추정 모듈(112)로부터 오는 재구성된 신호(203)일 수 있다. 개시의 예시적 실시예에서, 재구성된 신호(203)는 부분 응답 신호와 같은 전송된 ISC 신호에 대응할 수 있다. 그런 경우들에서, 신호(201)는 부분 응답 신호와 같은 ISC 신호일 수 있다. 이와 관련하여, 재구성된 신호(203)는 예를 들어 재구성된 부분 응답 신호일 수 있다. 오차 신호(205)는 이퀄라이저(110)의 출력 신호(202)와 재구성된 신호(203) 간의, 조합기(204)에 의해 계산되는 차이이다. 재구성된 신호(203)의 생성은 신호(201)의 비선형 모델(210)을 수용할 수 있고, 도 3을 참조하여 하기에 기술된다. 이퀄라이즈된 신호(230)는 시퀀스 추정 모듈(112)에게 입력될 수 있다. 시퀀스 추정 모듈(112)은 시퀀스 추정 처리를 이용하여 신호(230)로부터 심벌들(추정된 심벌들)(240)을 생성하도록 동작 가능할 수 있다. 생성된 심벌들(240)은 전송기(120)에서 매퍼(102)에 의해 생성되는 전송된 심벌들의 하드 및/또는 소프트 추정일 수 있다. 시퀀스 추정 모듈(112)의 예시적 구현은 도 3을 참조하여 하기 기술된다.
비선형 모델 적응화 모듈(116)은, 예를 들어 전송기 출력 전력 변이들, 주파수 대역 변이들 및/또는 온도 변이들을 보상하기 위해 비선형 모델(210)을 적응시키거나 갱신하도록 동작가능할 수 있다. 비선형 모델(210)의 적응화는 오차 신호(205)와 같은 오차 신호 정보에 기초할 수 있다. 오차 신호(205)의 생성된 값의 신뢰성은 이 값이 정보 심벌들에, 알려진 심벌들(예를 들어, 파일롯 심벌들(140) 및/또는 프리앰블 심벌들(142))에, 및/또는 알려진 심벌들 및 정보 심벌들의 조합에 대응하는 추정된 심벌들(240)로부터 생성되었는지에 의존할 수 있다. 대응 심벌들이 모두 알려진 심벌들인 경우들에서, 오차 신호(205)는 가장 신뢰성을 가질 수 있다(즉, 신뢰도는 비교적 높을 수 있어서, 신호들 (203)과 (202) 간의 차이들이 비선형 모델(210)의 부정확도에 기인할 수 있다). 대응 심벌들이 완전히 정보 심벌들인 경우들에서, 오차 신호(205)는 최소의 신뢰성을 가질 수 있다(즉, 신뢰도는 비교적 낮아서 신호들 (203)과 (202) 간의 차이들은 비선형 모델(210)의 부정확도에 기인할 수 있다). 대응 심벌들이 공지된 심벌들 및 정보 심벌들의 혼합인 경우들에서, 오차 신호(205)의 신뢰성은 정보 심벌들에 대한 공지된 심벌들의 비에 의존할 수 있다. 그에 따라, 하나의 예시적 실시예에서, 공지된 심벌들에 대응하는 오차 신호(205)의 값들만이 비선형 모델(210)의 적응 내로 인수화될(factored) 수 있다. 또 다른 예시적 실시예에서, 정보 심벌들 및 공지된 심벌들 모두에 대응하는 오차 신호(205)의 값들은 비선형 모델(210)의 적응을 위해 사용된다. 그런 실시예에서, 공지된 심벌들에 대응하는 오차 신호(205)의 값들은 정보 심벌들에 대응하는 오차 신호(205)의 값들보다 적응 알고리즘에 의해 더 크게 가중될 수 있다. 개시의 예시적 실시예에서, 적응이 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 얼마나 자주 실행될지는 특정 통신 정보(예로, 채널 조건, SER, 신호(201)의 전송된 전력 레벨 및/또는 온도)에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에서, 비선형 모델 적응 모듈(116)은 비선형 거동 변동 레이트에 비해 충분히 빠른 소정의 구성 가능한 레이트로 연속적으로 비선형 모델(210)에 적용될 수 있기 때문에, 비선형 모델(210)은 동적인 변화하에서 실제의 비선형 거동을 적절하게 나타낼 수 있다. 비선형 거동은 채널 페이딩시의 수신된 신호 레벨(RSL), ATPC, 전송기측에서의 온도 변화, 수신기측에서의 온도 변화 및 에이징(ageing)으로 인해 가변될 수 있다. RSL 및 ATPC는 온도 및 에이징보다 훨씬 더 빠르게 가변될 수 있기 때문에 구성 가능한 적응(또는 업데이트) 레이트는 가장 빠른 동적인 프로세스를 고려해야만 하며 모듈(116)은 비선형 모델(210) 및/또는 그 관련 파라미터들을 적절한 레이트로 업데이트할 수 있어야 한다. 구성 가능한 적응 레이트는 전송기측으로부터의 표시가 예를 들어, 전송된 전력, 변조 타입 등의 변경을 반영할 수 있는, 제어 채널(118)을 통해 전송기측으로부터 수신된 표시에 따라, 또는 SER, BER, SNR, 시퀀스 추정 메트릭, 오차 레벨(예를 들어, 오차 신호(205)) 및 오차 변화량(예를 들어, 오차 신호(205))과 같은 일부 수신기 품질 지시자에 기초하여 동작하는 동안 가변될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에서, 시퀀스 추정 모듈(112)은 이들과 관련된 신뢰도를 갖는 소프트 심벌들을 생성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 오차 신호(205)의 값에 주어진 가중치는 오차 신호(205)의 값이 기초하는 심벌 추정치(추정 심벌(240))의 신뢰도에 따라 좌우될 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따라, 비선형 모델과 결합되는 예시적인 시퀀스 추정 모듈을 도시한 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 시퀀스 추정 모듈(112)이 도시되어 있다. 시퀀스 추정 모듈(112)은 예를 들어, 심벌 후보 생성 모듈(302), 메트릭 연산 모듈(304), 심벌 서바이버 선택 모듈(306), 심벌 추정 모듈(320) 및 신호 재구성 모듈(324)을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하여 설명된 시퀀스 추정 프로세스는 일례일 뿐이다. 시퀀스 추정 프로세스의 다양한 변경도 가능하다. 시퀀스 추정 모듈(112)은 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것일 수도 있다.
메트릭 산출 모듈(304)은 심벌 서바이버 선택 및 심벌(대응하는 위상 포함) 추정에 필요한 메트릭을 생성하도록 동작 가능할 수 있는 적절한 로직, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 메트릭 산출은 메트릭 산출 모듈(304)에 의해 수신된 신호(230) 및 심벌 생성 모듈(302)에 의해 생성된 심벌 후보들에 기초하여 실행될 수 있다. 각각의 심벌 후보는 예를 들어, Q 후보 심벌들(Q는 양의 정수임)을 포함하는 벡터일 수 있다. 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)의 탭들에 연관된 정보가 또한 메트릭 산출을 위해 이용될 수 있다. 본 개시의 예시적인 실시예에서, 신호(230)는 이퀄라이저(110)로부터 수신된 부분 응답 신호 등과 같은 이퀄라이즈된 ISC 신호일 수 있다. 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)에 연관된 탭 정보(예를 들어, 탭들의 개수 및/또는 탭 계수들)는 예를 들어, 컨볼루션을 통해, 심벌 후보들로부터 재구성된 부분 응답 신호 후보들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)에 연관된 탭 정보는 예를 들어, 펄스 성형기(104)의 LTx 탭 계수들 및 입력 필터(105)의 LRx 탭 계수들에 따라, 전체 부분 응답 h에 대응하는 L(여기서 LTx <= L <= (LTx + LRx - 1)) 탭 계수들의 형태로 제시될 수 있다. 또한, 비선형 모델(210)은 재구성된 부분 응답 신호 후보들을 생성하는 프로세스에 포함될 수 있다. 예를 들어, 비선형 모델(210)은 재구성된 부분 응답 신호 후보들을 생성하기 위해 컨볼루션 심벌 후보들에 적용될 수 있다. 심벌 후보들 각각에 대한 메트릭 값은 그 후 신호(230)와 재구성된 부분 응답 신호 후보들 간의 비용 함수(예를 들면, 제곱 오차 함수)에 기초하여 생성될 수 있다. 최선의 메트릭 레벨을 가진 후보들은 시퀀스 추정 프로세스의 다음 반복을 위해 심벌 서바이버 선택 모듈(306)에 의해 선택될 수 있다.
심벌 서바이버 선택 모듈(306)은, 심벌 후보들과 관련되는 메트릭에 기초하여 결정되는 수의 심벌 서바이버들의 메트릭 정렬 및 선택을 수행하도록 동작할 수 있는 적합한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 최저 메트릭 레벨을 갖는 하나 이상의 후보들이 심벌 후보들 중으로부터 심벌 서바이버들로서 선택될 수 있다. 각각의 심벌 서바이버는, 또한, 예를 들어, Q개 후보 심벌들(Q는 양의 정수임)을 포함하는 벡터일 수 있다. 각 심벌 서바이버의 각각의 엘리먼트는 신호(230)의 심벌의 소프트-결정 추정 및/또는 하드-결정 추정을 포함할 수 있다. 해당 벡터의 헤드에서 신규-검출된 심벌 이외에도, 해당 벡터에는 (Q-1)개 심벌들이 존재한다. (Q-1)개 심벌들 중 일부는 이미-선택된 심벌 서바이버에서의 대응 심벌들과 상이할 수 있다(즉, 시퀀스 추정은 상이한 벡터로 수렴할 수 있다). 신규-검출된 심벌의 신뢰성은 매우 낮을 수 있는데, 그 이유는 이것이 펄스 성형기( 104) 및/또는 입력 필터(105)와 관련된 최신 신호 샘플 및 L개 탭들 중 최초 탭으로부터만 유도되기 때문일 것이며, 이는 크기가 적은 계수를 가질 수 있다. 벡터의 테일(tail of vector) 쪽으로의 올드 심벌들의 신뢰성은 생존한 벡터들을 따라 향상될 것이며, 그 이유는 올드 심벌들이 (총 부분 응답의 탭들의 유효수까지) 많은 신호 샘플들로 표현되고, 따라서 보다 많은 정보를 이용하기 때문이다. 이와 관련하여, 심벌 서바이버들의 테일들(올드 심벌들)은 동일 솔루션으로 수렴할 수 있는 한편, 심벌 서바이버들의 헤드(영 심벌들) 부분들은 상이할 수 있다.
심벌 후보 생성 모듈(302)은 시퀀스 추정 프로세서의 이전 반복으로부터 생성된 심벌 서바이버들로부터 심벌 후보들을 생성하도록 동작할 수 있는 적합한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 예를 들어, M-OAM(M은 양의 정수임)에 대해, I-Q 평면 위의 M-QAM 심벌 자리(예를 들어, 변조 심벌 자리(150))에 M개 심벌들이 존재한다. 이와 관련하여, 심벌 후보들의 생성은, 예를 들어, 시퀀스 추정 프로세스의 이전 반복 중 생성된 각각의 심벌 서바이버들(벡터들)을 복사하고(예를 들어, (M-1)회), 그 결과인 M개 벡터들 각각을 벡터의 테일 쪽으로 1개 심벌 위치만큼 시프트하여, (벡터의 헤드에서) M개의 빈 심벌 위치들 각각을 M-QAM 심벌 자리(예를 들어, 변조 심벌 자리(150))에서 M개의 가능한 심벌들 중으로부터의 심벌로 채우는 것을 포함할 수 있다.
심벌 추정 모듈(320)은 심벌 서바이버 선택 모듈(306)로부터 수신되는 심벌 서바이버들에 기초하여 심벌들(추정된 심벌들)(240)을 생성하기 위해 동작 가능할 수 있는 적절한 로직, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이 개시의 예시적 실시예에서, 심벌 추정 모듈(320)은 최저 메트릭 값을 갖는 최상의 심벌 서바이버에 기초하여 심벌들(240)을 생성하도록 동작 가능할 수 있다. 심벌 추정 모듈(320)은 하나 이상의 심벌 서바이버들을 저장하기 위한 하나 이상의 버퍼들을 포함할 수 있다. 생성된 심벌들(240)은 심벌 추정 모듈(320)로부터 재구성된 신호(203)를 생성하기 위한 신호 재구성 모듈(324)에게 또한 출력될 수 있다.
신호 재구성 모듈(324)은 재구성된 신호(203)를 생성하도록 동작할 수 있는 적합한 논리, 회로, 인터페이스들 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서, 신호(230)는 이퀄라이저(110)로부터 수신되는 부분 응답 신호와 같은 이퀄라이즈된 ISC 신호일 수 있다. 펄스 성형기(104) 및/또는 입력 필터(105)와 관련된 탭 정보(예를 들어, L개 탭 계수들)는, 예를 들어, 컨볼루션을 통해 추정된 심벌들(240)로부터 재구성된 신호(부분 응답 신호)(203)을 생성하는데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 재구성된 신호(부분 응답 신호)(203)를 생성하는 프로세스에 비선형 모델(210)이 통합될 수 있다. 예를 들어, 재구성된 신호(부분 응답 신호)(203)를 생성하기 위해 컨볼루션된 심벌들에 비선형 모델(210)이 적용될 수 있다.
예시적인 동작에서, 비선형 모델(210)은 신호 재구성 모듈(324)에서 재구성된 신호(203)를 생성하는 프로세스에 통합될 수 있다. 재구성된 신호(203)로부터 오차 신호(205) 등의 오차 신호가 유도될 수 있다(도 2 참조). 오차 신호(205)는 등화 프로세스 중 적응 이퀄라이저(110)를 구동하는데 사용될 수 있다. 비선형 모델(210)을 적용함으로써, 심각한 비선형성의 경우에도 오차 신호(205) 보다 신뢰성있고 보다 정확하게 될 수 있으며, 따라서 이퀄라이저(110)는 요구되는 솔루션에 수렴할 수 있다. 비선형 모델(210)은 또한 메트릭 산출 모듈(304)에서 메트릭를 생성하는 프로세스에 통합될 수 있다. 메트릭 생성에 비선형 모델(210)을 적용함으로써 시퀀스 추정이 거의 저하 없이 비선형 왜곡을 견딜 수 있게 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서, 비선형 모델(210)은 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 동적으로 적응되거나 또는 업데이트될 수 있다. 비선형 모델(210)의 적응은, 예를 들어, 오차 신호 정보(205) 및/또는 수신된 신호에서 비선형 왜곡을 나타내는 특정 통신 정보의 값들에 기초할 수 있다.
도 4는, 본 명세서의 일 실시예에 따른, 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델을 위한 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 예시적인 단계들은 단계 401에서 시작한다. 단계 403에서는, 수신기(130)에서의 비선형 모델 적응 모듈(116)이, 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호에 대한 하나 이상의 성능 표시자들(예를 들어, SER, BER, SNR, 시퀀스 추정 메트릭, 오차 신호 편차(예를 들어, 오차 신호(205) 등)을 측정한다. 단계 404에서는, 측정된 성능 표시자가 결정된 임계값 아래인지 여부를 비선형 모델 적응 모듈(116)이 판정한다. 이러한 임계값은, 예를 들어, 선택된 채널에 기초하여, 수신기(130)의 동작의 모드(예를 들어, 저 전력 모드 또는 고 성능 모드)에 기초하여, 수신될 정보의 타입(예를 들어, 수신될 트래픽과 관련되는 서비스 파라미터들의 품질) 및/또는 임의의 다른 적합한 인자들에 기초하여 결정될 수 있다. 성능 표시자가 임계값 이상이면, 단계들은 단계 403으로 돌아갈 수 있다. 성능 표시자가 임계값 아래이면, 단계들은 단계 405로 진행할 수 있다. 단계 405에서는, 수신된 신호에 대해 (예를 들어, 시퀀스 추정 모듈(112)에 의해) 수신기(130)에 의해 사용된 비선형 모델(210)의 적응이 발생할 수 있다. 이러한 적응은 상이한 모델을 선택하는 것 및/또는 선택된 모델의 파라미터들을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 적응은, 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 독립적으로 결정되는 파라미터들에 기초할 수 있고, 및/또는 제어 채널(118)을 통해 전송기(120)에 의해 통신될 수 있다. 일 실시예에서는, 단계 405에서, 성능이 불량한 전송기(120)에 비선형 모델 적응 모듈(116)이 시그널링할 수 있고, 및/또는 전송기(120)에게 비선형 모델(210)을 적응시키는데 사용할 알려진 심벌들의 시퀀스를 보내라고 요청할 수 있다. 비선형 모델(210)을 적응시키는 것에 후속하여, 단계들은 단계 403으로 돌아갈 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른, 고 스펙트럼 효율 통신을 위한 적응 비선형 모델을 위한 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 예시적인 단계들은 단계 501에서 시작한다. 단계 502에서는, 수신기(130)에서의 시퀀스 추정 모듈(112)이, 수신된 신호(201)의 비선형 모델(210)을 통합할 수 있는 시퀀스 추정 프로세스를 사용하여 전송된 심벌들의 추정들(추정된 심벌들(240))을 생성하도록 동작할 수 있다. 전송된 심벌들은 전송기(120)에서의 매퍼(102)에 의해 생성될 수 있다. 단계 503에서는, 수신기(130)에서의 비선형 모델 적응 모듈(116)이, 전송된 심벌들에 의해 체험되는 비선형성을 나타낼 수 있는 특정 통신 정보에 기초하여 비선형 모델(210)을 적응시키도록 동작할 수 있다. 비선형 모델(210)의 적응은, 비선형 모델(210)의 하나 이상의 파라미터들에 대해 새로운 값들을 선택하는 것을 포함할 수 있고, 및/또는 새로운 비선형 모델을 선택한다. 예를 들어, 수학식 1이 비선형 모델(210)로서 선택되는 경우, 단계 503은 xsat, ysat 및/또는 γ의 새로운 값(들)을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 특정 통신 정보는 제어 채널(118)을 통해 비선형 모델 적응 모듈(116)에 통신될 수 있고, 및/또는 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 독립적으로 결정될 수 있다. 예시적인 단계들은 종료 단계 504로 진행할 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따라, 고 스펙트럼 효율 통신 비선형 모델에 대한 예시적인 단계를 나타내는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 예시적인 단계들은 단계(601)에서 시작한다. 단계(602)에서, 수신기(130)에서의 시퀀스 추정 모델(112)은 수신 신호(201)의 비선형 모델(210)과 결합될 수 있는 시퀀스 추정 프로세스를 사용하여 전송된 심벌들의 추정치(추정된 심벌(240))를 생성하도록 동작될수 있다. 전송된 심벌들은 전송기(120)에서 매퍼(102)에 의해 생성될 수 있다. 전송된 심벌들은 정보 심벌들 및 공지된 심벌들(예를 들면, 파일럿 심벌(140) 및/또는 프리앰블 심벌(142))을 포함할 수 있다. 단계(603)에서, 비선형 모델 적응 모듈(116)은 예를 들어, 시퀀스 추정 프로세스에 따라 생성된 오차 신호(205)의 특정 통신 정보 및 값들을 입력들로서 수신할 수 있는 적응 알고리즘을 통해 비선형 모델(210)에 적응시키도록 동작가능하다. 이에 관련하여, 특정 통신 정보는 전송된 심벌이 겪은 비선형을 가리킬 수도 있다. 공지된 심벌에 대응하는 생성된 추정치(추정된 심벌(240))의 일부로부터 생성된 오차 신호(205)의 값들은 적응 알고리즘에 추가적인 가중치를 제공할 수 있으며, 정보 심벌들에 대응하는 생성된 추정치(추정된 심벌(240))의 일부로부터 생성된 오차 신호(205)의 값들은 적응 알고리즘에 줄어든 가중치를 제공할 수 있다. 예시적인 단계들은 종료 단계(604)로 진행될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서, 수신기(130)의 시퀀스 추정 모듈(112)은 수신 신호(201)의 비선형 모델(210)과 결합될 수 있는 시퀀스 추정 프로세스를 사용하여 생성된 심벌들의 추정치(추정된 심벌(240))를 생성하도록 동작할 수 있다. 전송된 심벌들은 전송기(120)의 매퍼(102)에 의해 생성될 수 있다. 전송된 심벌들은 정보 심벌들 및 공지된 심벌들(예를 들어, 파일럿 심벌(140) 및/또는 프리앰블 심벌(142))을 포함할 수 있다. 비선형 모델(210)은 전송된 심벌들에 의해 겪게되는 비선형을 가리킬 수 있는 특정 통신 정보에 기초하여 수신기(130)의 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 적응될 수 있다. 시퀀스 추정 모듈(112)은 비선형 모델(210)과 결합될 수 있는 시퀀스 추정 프로세스를 통해, 전송된 심벌의 추정치(추정된 심벌(240))로부터 재구성된 신호(203)를 생성하도록 동작할 수 있다. 재구성된 신호(203)는 예를 들어, 부분 응답 신호와 같은 전송된 ISC 신호에 대응할 수 있다. 비선형 모델 적응 모듈(116)은 재구성된 신호(203)로부터 생성된 오차 신호(205)의 값에 기초하여 비선형 모델(210)에 적응하도록 동작할 수 있으며, 오차 신호(205)의 값은 공지된 심벌들(예를 들어, 파일럿 심벌(140) 및/또는 프리앰블 심벌(142)) 및/또는 정보 심벌들에 대응할 수 있는 생성된 추정치(추정된 심벌(240))의 일부로부터 생성될 수 있다. 일부 경우에, 비선형 모델 적응 모듈(116)은 재구성된 신호(203)로부터 생성된 오차 신호(205)의 값에 기초하여 비선형 모델(210)에 적응하도록 동작할 수 있으며, 오차 신호(205)의 값은 공지된 심벌 및 정보 심벌 양측에 대응할 수 있는 생성된 추정치(추정된 심벌(240))의 일부로부터 생성될 수 있다. 이에 관련하여, 공지된 심벌들에 대응하는 오차 신호(205)의 값들에는 적응 알고리즘에서 더 많은 가중치가 부여될 수 있고, 정보 심벌들에 대응하는 오차 신호(205)의 값들에는 적응 알고리즘에서 더 작은 가중치가 부여될 수 있다.
특정 통신 정보는 전송된 심벌들이 전송된 전력 레벨, 전송된 심벌들이 수신기(130)에 의해 수신된 채널(108)의 조건, 전송된 심벌들을 전송하는데 사용된 변조의 구성, 수신기(130)의 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 측정된 성능 지시자, 수신된 신호 전력 레벨, 전송된 심벌들이 수신된 채널(108)의 주파수 대역, 및/또는 온도 측정치 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이 점에서, 변조의 구성은 예컨대 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 비트 레이트, 심벌 레이트, 변조 차수, 변조 타입, 코딩 레이트 및 파일럿 심벌들 레이트. 전송된 전력 레벨은 ATPC 알고리즘 및/또는 프로토콜에 의해 수행될 수 있다. 성능 지시자를 측정하고 이 측정된 성능 지시자가 예를 들어, 임계치 아래라는 것을 판정하는 것에 응답하여 비선형 모델 적응 모듈(116)에 의해 적응될 수 있다. 적응이 얼마나 자주 수행될 수 있는지는 특정 통신 정보(예를 들어, 채널 조건, SER, 신호(201)의 전송된 전력 레벨 및/또는 온도)에 기초하여 결정될 수도 있다.
비선형 모델 적응 모듈(116)은 비선형 거동 변동 레이트에 비해 충분히 더 빠를 수 있는 소정 구성 가능한 레이트로 연속적으로 비선형 모델(210)을 적응하도록 동작할 수 있다. 비선형 모델 적응 모듈(116)은 전송기(120)와 수신기(130) 사이의 제어 채널(118)을 통해 특정 통신 정보의 적어도 일부를 수신하도록 동작할 수 있다. 제어 채널(118)의 대역폭(BW)은 예를 들어, 특정 통신 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 제어 채널(118)의 BW를 절약하기 위해, 비선형 모델 적응 모듈(116)은 예를 들어, ATPC 프로세스 또는 ACM 프로세스를 통해, 전송된 전력 레벨 변경의 표시, 변조 타입 변경의 표시 및/또는 변조 차수 변경의 표시를 수신하도록 동작할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예들은 기계 및/또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 적어도 하나의 코드 섹션을 갖는 기계 코드 및/또는 컴퓨터 프로그램이 저장된, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 및/또는 저장 매체, 및/또는 비일시적 기계 판독가능 매체 및/또는 기억 매체를 제공할 수 있기에, 고 스펙트럼 효율 통신 적응 비선형 모델을 위해 기계 및/또는 컴퓨터가 본 명세서에서 설명된 바와 같은 단계들을 수행할 수 있게 한다.
따라서, 본 개시의 양상은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 본 개시의 양상은 상이한 요소들이 몇개의 상호접속된 컴퓨터 시스템에 걸쳐서 확산되는 분산 방식으로 또는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에서의 중앙집중 방식으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 방법들을 수행하는 임의 종류의 컴퓨터 시스템 또는 다른 장치가 적합하다. 하드웨어 및 소프트웨어의 일반적인 결합은 로딩되어 실행될 때, 본 명세서에서 설명된 방법들을 수행하도록 컴퓨터 시스템을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 구비한 범용 컴퓨터 시스템일 수 있다.
본 개시의 양태들은 또한, 본 명세서에 설명된 방법들의 구현을 가능하게 하는 모든 특징들을 포함하고, 컴퓨터 시스템에 로딩될 때 이 방법들을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품에 내포될 수 있다. 본 맥락에서 컴퓨터 프로그램은 정보 처리 능력을 가진 시스템이 직접, 또는 다음: a) 다른 언어, 코드 또는 표기로의 변환; b) 상이한 자료 형태로의 재생 중 어느 하나 또는 둘 다 후에, 특정 기능을 수행하도록 시키기 위해 의도된 명령들의 세트의 임의의 언어, 코드 또는 표기의 임의의 표현을 의미한다.
본 개시가 특정 실시예들을 참고하여 설명되었지만, 통상의 기술자는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고서 다양한 변경들이 이루어질 수 있고 또한 균등물들로 치환될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고서 특정 상황 또는 자료를 본 개시의 교시에 적응시키기 위해 많은 변형들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시는 개시된 특정 실시예들로 한정되지 않으며, 본 개시는 첨부된 청구항들의 범위 내에 들어오는 모든 실시예들을 포함할 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 수신기에서,
    비선형 모델을 포함하는 시퀀스 추정 프로세스를 이용하여 전송 심벌들의 추정치들을 생성하는 단계; 및
    상기 전송 심벌들이 겪은 비선형성을 나타내는 특정 통신 정보에 기초하여 상기 비선형 모델을 적응시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비선형 모델을 포함하는 상기 시퀀스 추정 프로세스를 통해, 상기 전송 심벌들의 추정치들로부터 재구성 신호를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 재구성 신호를 생성하는 상기 단계는 상기 추정치들을 복수의 탭 계수들과 컨볼루션하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탭 계수들은 상기 전송 심벌들을 생성한 전송기의 펄스 성형 필터의 탭 계수들인 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 재구성 신호로부터 생성된 오차 신호의 값들에 기초하여 상기 비선형 모델을 적응시키는 단계를 포함하고, 상기 오차 신호의 값들은 알려진 심벌들 및/또는 정보 심벌들에 대응하는 상기 생성된 추정치들의 부분으로부터 생성되는 방법.
  6. 제6항에 있어서, 상기 알려진 심벌들은 파일럿 심벌들 및/또는 프리앰블 심벌들을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 특정 통신 정보는 상기 전송 심벌들을 전송하는 데 사용된 변조의 구성을 포함하고;
    상기 변조의 구성은: 비트 레이트, 심벌 레이트, 변조 차수, 변조 타입, 코딩 레이트 및 파일럿 심벌 레이트 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 특정 통신 정보는: 상기 전송 심벌들이 전송된 전력 레벨, 상기 전송 심벌들이 상기 수신기에 의해 수신된 채널의 조건, 상기 수신기에서 측정된 성능 지시자, 수신 신호 전력 레벨, 상기 전송 심벌들이 수신된 상기 채널의 주파수 대역, 및 온도 측정치 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전송 심벌들이 전송된 상기 전력 레벨은 ATPC(adaptive transmit power control) 알고리즘 및/또는 프로토콜을 이용하여 결정되는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 성능 지시자를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 성능 지시자가 임계치 미만이라고 결정하는 단계
    에 응답하여 상기 적응을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적응이 얼마나 자주 수행되는지는 상기 특정 통신 정보에 기초하여 결정되는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 비선형 거동 변동 레이트(non-linear behavior variation rate)에 비하여 충분히 빠른 소정의 구성 가능한 레이트로 연속적으로 상기 비선형 모델을 적응시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 수신기를 포함하는 시스템으로서,
    상기 수신기는:
    비선형 모델을 포함하는 시퀀스 추정 프로세스를 이용하여 전송 심벌들의 추정치들을 생성하고;
    상기 전송 심벌들이 겪은 비선형성을 나타내는 특정 통신 정보에 기초하여 상기 비선형 모델을 적응시키도록 동작하는, 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수신기는, 상기 비선형 모델을 포함하는 상기 시퀀스 추정 프로세스를 통해, 상기 전송 심벌들의 추정치들로부터 재구성 신호를 생성하도록 동작하는, 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 특정 통신 정보는: 상기 전송 심벌들이 전송된 전력 레벨, 상기 전송 심벌들이 상기 수신기에 의해 수신된 채널의 조건, 상기 전송 심벌들을 전송하는 데 사용된 변조의 구성, 상기 수신기에서 측정된 성능 지시자, 수신 신호 전력 레벨, 상기 전송 심벌들이 수신된 상기 채널의 주파수 대역, 및 온도 측정치 중 하나 이상을 포함하고;
    상기 변조의 구성은: 비트 레이트, 심벌 레이트, 변조 차수, 변조 타입, 코딩 레이트 및 파일럿 심벌 레이트 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 상기 수신기는 비선형 거동 변동 레이트에 비하여 충분히 빠른 소정의 구성 가능한 레이트로 연속적으로 상기 비선형 모델을 적응시키도록 동작하는, 시스템.
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