KR20150095571A - Modulator using non-uniform 16-symbol signal constellation for low density parity check codeword with 4/15 code rate, and method using the same - Google Patents

Modulator using non-uniform 16-symbol signal constellation for low density parity check codeword with 4/15 code rate, and method using the same Download PDF

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Abstract

Disclosed are a modulator and a modulation method using a non-uniform 16-symbol signal constellation. The modulator using a non-uniform 16-symbol signal constellation according to an embodiment of the present invention comprises: a memory receiving a code word corresponding to an LDPC code having code rate of 4/15; and a processor mapping the code word on 16 symbols of the non-uniform 16-symbol signal constellation in four bits unit.

Description

부호율이 4/15인 LDPC 부호어를 위한 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기 및 이를 이용한 변조 방법 {MODULATOR USING NON-UNIFORM 16-SYMBOL SIGNAL CONSTELLATION FOR LOW DENSITY PARITY CHECK CODEWORD WITH 4/15 CODE RATE, AND METHOD USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a modulator using an unequal 16-symbol signal constellation for an LDPC codeword having a code rate of 4/15 and a modulating method using the same. , AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 비균등 신호성상(non-uniform signal constellation)을 이용하는 심볼 맵핑에 관한 것으로, 특히 디지털 방송 채널에서 오류정정부호화된 데이터를 전송하기 위한 변조기(modulator)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to symbol mapping using non-uniform signal constellation, and more particularly, to a modulator for transmitting error-correction-encoded data in a digital broadcasting channel.

BICM(Bit-Interleaved Coded Modulation)은 대역-효율적인(bandwidth-efficient) 전송기술로 오류정정부호기(error-correction coder), 비트단위 인터리버(bit-by-bit interleaver) 및 높은 차수의 변조기(modulator)가 결합된 형태이다.Bit-Interleaved Coded Modulation (BICM) is a bandwidth-efficient transmission technique that uses an error-correction coder, a bit-by-bit interleaver, and a high-order modulator It is a combined form.

BICM은 오류정정부호기로 LDPC(Low-Density Parity Check) 부호기 또는 터보 부호기를 이용함으로써, 간단한 구조로 뛰어난 성능을 제공할 수 있다. 또한, BICM은 변조 차수(modulation order)와 오류정정부호의 길이 및 부호율 등을 다양하게 선택할 수 있기 때문에, 높은 수준의 플렉서빌러티(flexibility)를 제공한다. 이와 같은 장점 때문에, BICM은 DVB-T2나 DVB-NGH 와 같은 방송표준에서 사용되고 있을 뿐만 아니라 다른 차세대 방송시스템에서도 사용될 가능성이 높다.The BICM uses a low-density parity check (LDPC) encoder or turbo encoder as an error correction encoder, and can provide excellent performance with a simple structure. In addition, the BICM provides a high level of flexibility because it can select a variety of modulation order, error correction code length, and coding rate. Because of these advantages, BICM is not only used in broadcast standards such as DVB-T2 or DVB-NGH, but is also likely to be used in other next-generation broadcast systems.

이와 같은 장점에도 불구하고, BICM은 커패서티(capacity) 측면에서 쉐넌(Shannon) 한계(limit)와 상당한 차이를 보인다. 이와 같은 쉐넌 한계와의 차이를 줄이기 위해서는 보다 우수한 신호성상을 이용한 변조(modulation)가 필수적이다.Despite these advantages, the BICM exhibits a significant difference from the Shannon limit in terms of capacity. In order to reduce the difference from the Shannon limit, modulation using a better signal constellation is essential.

본 발명의 목적은 방송 시스템 채널에서 오류정정 부호화된 데이터를 전송하기 위해 균등 신호성상보다 효율적인 비균등 신호성상을 이용한 변조기 및 변조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a modulator and a modulation method using an unequal signal constellation that is more efficient than uniform signal constellation in order to transmit error-correction-encoded data in a broadcasting system channel.

또한, 본 발명의 목적은 부호율이 4/15인 LDPC 부호기에 최적화되어 ATSC 3.0 등 차세대 방송시스템에 적용될 수 있는, 비균등 16-심볼 맵핑(symbol mapping)을 위한 변조기 및 변조 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a modulator and a modulation method for unequal 16-symbol mapping, which is optimized for an LDPC encoder with a coding rate of 4/15 and can be applied to a next generation broadcasting system such as ATSC 3.0 .

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기는, 부호율이 4/15인 LDPC 부호(LDPC code)에 상응하는 부호어(codeword)를 수신하는 메모리; 및 상기 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들 중 하나에 맵핑하는 프로세서를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a modulator using an unequal 16-symbol signal constellation, comprising: a memory for receiving a codeword corresponding to an LDPC code having a code rate of 4/15; And a processor for mapping the codeword to one of 16 symbols of unequal 16-symbol signal constellation in 4-bit units.

이 때, 상기 16개 심볼들은 심볼들 사이의 거리가 비균등(non-uniform)하고, 1사분면의 4개의 심볼들의 제1 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 허수축을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제2 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 원점을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제3 그룹 및 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 실수축을 기준으로 대칭인 제4 그룹을 포함할 수 있다.At this time, the 16 symbols are non-uniform in distance between the symbols, and are symmetric with respect to the first group of four symbols in the first quadrant, the four symbols in the first group, A fourth group of four symbols symmetric with respect to the origin, and a fourth group of four symbols symmetric with respect to the real axis with respect to the fourth group of four symbols, 4 groups.

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들(w0, w1, w2, w3)에 상응하는 벡터는 w이고, 상기 제2 그룹의 4개의 심볼들(w4, w5, w6, w7)에 상응하는 벡터는 -conj(w)(conj(w)는 w의 모든 요소의 켤레복소수를 출력하는 함수)이고, 상기 제3 그룹의 4개의 심볼들(w12, w13, w14, w15)에 상응하는 벡터는 -w이고, 상기 제4 그룹의 4개의 심볼들(w8, w9, w10, w11)에 상응하는 벡터는 conj(w)일 수 있다.In this case, a vector corresponding to four symbols (w 0 , w 1 , w 2 , w 3 ) of the first group is w and four symbols (w 4 , w 5 , w 6 , w 7 ) is -conj (w) (conj (w) is a function that outputs the complex conjugate of all elements of w), and the four symbols (w 12 , w 13 , w 14 , w 15 ) is-w, and the vector corresponding to the four symbols (w 8 , w 9 , w 10 , w 11 ) of the fourth group may be conj (w) .

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들 중 둘은 서로 실수 성분의 크기(amplitude)와 허수 성분의 크기(amplitude)가 대칭적일 수 있다.In this case, two of the four symbols of the first group may be symmetric with respect to the amplitude of the real component and the amplitude of the imaginary component.

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들은 w0, w1, w2 및 w3이고, |real(w0)| = |imaginary(w1)|(real(i)는 i의 실수성분을 출력하는 함수, imaginary(i)는 i의 허수성분을 출력하는 함수, i는 임의의 복소수)이고, |real(w1)| = |imaginary(w0)|이고, |real(w2)| = |imaginary(w3)|이고, |real(w3)| = |imaginary(w2)|일 수 있다.In this case, the four symbols of the first group are w 0 , w 1 , w 2 and w 3 , and | real (w 0 ) | = | Imaginary (w 1) | (real (i) is a function that outputs a real component of the i, imaginary (i) is a function for outputting an imaginary component of the i, i is an arbitrary complex number) and, | real (w 1 ) | = | imaginary (w 0 ) |, and | real (w 2 ) | = | imaginary (w 3 ) |, and real (w 3 ) | = | imaginary (w 2 ) |.

이 때, 상기 16개 심볼들은 하기 표와 같이 정의될 수 있다.At this time, the 16 symbols can be defined as shown in the following table.

[표][table]

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 본 발명에 따른 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조 방법은, 부호율이 4/15인 LDPC 부호(LDPC code)에 상응하는 부호어(codeword)를 수신하는 단계; 상기 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들 중 하나에 맵핑하는 단계; 및 상기 맵핑에 상응하여 반송파의 진폭 및 위상 중 어느 하나 이상을 조정하는 단계를 포함한다.Also, a modulation method using an unequal 16-symbol signal constellation according to the present invention includes: receiving a codeword corresponding to an LDPC code with a code rate of 4/15; Mapping the codeword in units of 4 bits to one of 16 symbols of unequal 16-symbol signal constellation; And adjusting at least one of an amplitude and a phase of a carrier corresponding to the mapping.

또한, 본 발명에 따른 BICM 장치는 부호율이 4/15인 LDPC 부호어를 출력하는 오류정정 부호화기; 상기 LDPC 부호어를 상기 LDPC 부호어의 패러럴 팩터(parallel factor)에 상응하는 사이즈의 비트그룹 단위로 인터리빙하여 인터리빙된 부호어를 출력하는 비트 인터리버; 및 상기 인터리빙된 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들로 맵핑하는 변조기를 포함한다.Also, the BICM apparatus according to the present invention includes an error correcting encoder for outputting an LDPC codeword with a coding rate of 4/15; A bit interleaver for interleaving the LDPC codeword in a bit group unit of a size corresponding to a parallel factor of the LDPC codeword and outputting an interleaved codeword; And a modulator for mapping the interleaved codeword to 16 symbols of unequal 16-symbol signal constellation in 4-bit units.

본 발명에 따르면, 차세대 방송 시스템에서 오류정정 부호화된 데이터를 전송하기 위한 신호성상(signal constellation)을 의도적으로 왜곡시킴으로써 균등 신호성상에 비해 현저히 향상된 성능을 얻을 수 있다.According to the present invention, a signal constellation for transmitting error-correction-encoded data in a next-generation broadcasting system is intentionally distorted, thereby achieving remarkably improved performance compared to the uniform signal constellation.

또한, 본 발명은 부호율이 4/15인 LDPC 부호기에 최적화되어 ATSC 3.0 등 차세대 방송시스템에 적용될 수 있는 비균등 16-심볼 신호성상이 제공된다.In addition, the present invention is optimized for an LDPC encoder with a coding rate of 4/15, and provides unequal 16-symbol signal constellations that can be applied to next generation broadcasting systems such as ATSC 3.0.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호에 상응하는 패러티 검사 행렬의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 길이가 64800인 LDPC 부호어의 비트그룹들을 나타낸 도면이다.
도 5는 길이가 16200인 LDPC 부호어의 비트그룹들을 나타낸 도면이다.
도 6은 인터리빙 시퀀스에 따른 비트 그룹들 단위의 인터리빙을 나타낸 도면이다.
도 7은 16-QAM의 신호성상을 나타낸 도면이다.
도 8은 부호율이 4/15인 LDPC 부호에 최적화된 비균등 16-심볼 신호성상을 나타낸 도면이다.
도 9는 부호율이 4/15인 LDPC 부호에 대하여 도 7에 도시된 균등 신호성상과 도 8에 도시된 비균등 신호성상의 성능을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상을 이용한 변조기를 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상을 이용한 변조 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating a system for transmitting / receiving a broadcast signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of transmitting / receiving a broadcast signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a structure of a parity check matrix corresponding to an LDPC code according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating bit groups of an LDPC codeword having a length of 64,800.
FIG. 5 is a diagram illustrating bit groups of an LDPC codeword having a length of 16200.
6 is a diagram illustrating interleaving in units of bit groups according to an interleaving sequence.
7 is a diagram showing the signal constellation of 16-QAM.
8 is a diagram illustrating an unequal 16-symbol signal constellation optimized for an LDPC code with a code rate of 4/15.
FIG. 9 is a diagram showing the performance of the equal signal constellation shown in FIG. 7 and the uneven signal constellation shown in FIG. 8 for an LDPC code with a coding rate of 4/15.
10 is a block diagram illustrating a modulator using a 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a modulation method using a 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a system for transmitting / receiving a broadcast signal according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, BICM 장치(10)와 BICM 수신 장치(30)가 무선 채널(20)을 매개로 통신을 수행하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the BICM device 10 and the BICM receiving device 30 perform communication via the wireless channel 20.

BICM 장치(10)는 k비트의 정보 비트들(information bits; 11)을 오류정정 부호화기(13)에서 부호화(encoding)하여 n비트의 부호어(codeword)를 생성한다. 이 때, 오류정정 부호화기(13)는 LDPC 부호화기 또는 터보 부호화기 등일 수 있다.The BICM apparatus 10 generates k bits of information bits 11 by encoding the information bits 11 in the error correction coder 13 to form an n-bit codeword. At this time, the error correction encoder 13 may be an LDPC encoder or a turbo encoder.

부호어는 비트 인터리버(14)에 의하여 인터리빙되어 인터리빙된 부호어가 생성된다.The codeword is interleaved by the bit interleaver 14 to generate an interleaved codeword.

이 때, 인터리빙은 비트그룹 단위로 수행될 수 있다. 이 때, 오류정정 부호화기(13)는 길이가 16200이고 부호율이 4/15인 LDPC 부호화기일 수 있고, 길이 16200의 부호어는 총 45개의 비트그룹들로 구분될 수 있고, 비트그룹들 각각은 LDPC 부호어의 패러럴 팩터(parallel factor)인 360개의 비트들을 포함할 수 있다.At this time, interleaving can be performed on a bit group basis. In this case, the error correction encoder 13 may be an LDPC encoder having a length of 16200 and a coding rate of 4/15, and a codeword having a length of 16200 may be divided into a total of 45 bit groups, And 360 bits, which is a parallel factor of the codeword.

이 때, 인터리빙은 후술할 인터리빙 시퀀스에 상응하여 비트그룹 단위로 수행될 수 있다. In this case, the interleaving may be performed in units of bit groups in accordance with an interleaving sequence to be described later.

이 때, 비트 인터리버(14)는 채널에서 발생한 군집오류를 효과적으로 분산시켜서 오류정정부호의 성능열화를 방지한다. 이 때, 비트 인터리버(14)는 오류정정부호의 길이 및 부호율, 그리고 변조차수에 따라서 개별적으로 설계될 수 있다.At this time, the bit interleaver 14 effectively dissociates the cluster error occurring in the channel, thereby preventing performance degradation of the error correction code. At this time, the bit interleaver 14 can be designed individually according to the length of the error correction code, the coding rate, and the modulation order.

인터리빙된 부호어는 변조기(15)에 의해 변조되어 안테나(17)를 통해 전송된다. The interleaved codeword is modulated by the modulator 15 and transmitted via the antenna 17.

이 때, 변조기(15)는 심볼 맵핑장치를 포함하는 개념이다. 이 때, 변조기(15)는 16개의 컨스틸레이션(constellation)들에 코드들을 맵핑하는 16-심볼 맵핑을 수행하는 심볼 맵핑 장치일 수 있다.At this time, the modulator 15 is a concept including a symbol mapping device. At this time, the modulator 15 may be a symbol mapping device that performs 16-symbol mapping that maps codes to 16 constellations.

이 때, 변조기(15)는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조기 등의 균등(uniform) 변조기일 수도 있고, 비균등(non-uniform) 변조기일 수도 있다.At this time, the modulator 15 may be a uniform modulator such as a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) modulator, or may be a non-uniform modulator.

특히, 변조기(15)는 16개의 컨스틸레이션(constellation)들을 가지는 NUC(Non-Uniform Constellation) 심볼맵핑을 수행하는 심볼 맵핑 장치일 수 있다. 즉, 변조기(15)는 인터리빙된 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들로 맵핑할 수 있다.In particular, the modulator 15 may be a symbol mapping device for performing NUC (Non-Uniform Constellation) symbol mapping with 16 constellations. That is, the modulator 15 can map the interleaved codeword to 16 symbols of the unequal 16-symbol signal constellation in 4-bit units.

무선 채널(20)을 통해 전송된 신호는 BICM 수신 장치(30)의 안테나(31)를 통해 수신되고, BICM 수신 장치(30)에서는 BICM 장치(10)에서 일어났던 과정의 역과정을 거친다. 즉, 수신된 데이터가 복조기(33)에 의해 복조되고, 비트 디인터리버(34)에 의해 디인터리빙되고, 오류정정 복호화기(35)에 의해 복호되어 최종적으로 정보 비트들을 복원할 수 있다.The signal transmitted through the wireless channel 20 is received via the antenna 31 of the BICM receiving apparatus 30 and the BICM receiving apparatus 30 undergoes the reverse process of the process occurring in the BICM apparatus 10. [ That is, the received data is demodulated by the demodulator 33, deinterleaved by the bit deinterleaver 34, and decoded by the error correction decoder 35 to finally recover the information bits.

전술한 바와 같은 송/수신 과정은 본 발명의 특징을 설명하기 위해 필요한 최소한의 범위 내에서 설명된 것으로 이외에도 데이터 전송을 위해 필요한 많은 과정이 추가될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the above-described transmission / reception process is described within the minimum range necessary to explain the features of the present invention, and that many other processes necessary for data transmission can be added.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of transmitting / receiving a broadcast signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송/수신 방법은 먼저 입력 비트들(information bits)을 오류정정 부호화한다(S210).Referring to FIG. 2, a method for transmitting / receiving a broadcast signal according to an embodiment of the present invention first performs error correction coding of input bits (S210).

즉, 단계(S210)는 k비트의 정보 비트들(information bits)을 오류정정 부호화기에서 부호화하여 n비트의 부호어(codeword)를 생성한다.That is, in step S210, k bits of information bits are encoded by an error correction encoder to generate an n-bit codeword.

이 때, 단계(S210)는 후술할 LDPC 부호화 방법과 같이 수행될 수 있다.In this case, step S210 may be performed in the same manner as the LDPC coding method described later.

또한, 방송 신호 송/수신 방법은 n비트의 부호어를 비트그룹 단위로 인터리빙하여 인터리빙된 부호어를 생성한다(S220).In addition, in the broadcast signal transmitting / receiving method, interleaved codewords are generated by interleaving n-bit codewords in bit group units (S220).

이 때, n비트의 부호어는 길이가 16200이고 부호율이 4/15인 LDPC 부호어일 수 있고, 길이 16200의 부호어는 총 45개의 비트그룹들로 구분될 수 있고, 비트그룹들 각각은 LDPC 부호어의 패러럴 팩터(parallel factor)에 상응하는 360개의 비트들을 포함할 수 있다.In this case, the n-bit codeword may be an LDPC codeword having a length of 16200 and a coding rate of 4/15, a codeword having a length of 16200 may be divided into a total of 45 bit groups, and each of the bit groups may be an LDPC codeword May include 360 bits corresponding to a parallel factor of < RTI ID = 0.0 >

이 때, 인터리빙은 후술할 인터리빙 시퀀스에 상응하여 비트그룹 단위로 수행될 수 있다.In this case, the interleaving may be performed in units of bit groups in accordance with an interleaving sequence to be described later.

또한, 방송 신호 송/수신 방법은 부호화된 데이터를 변조한다(S230).Also, the broadcasting signal transmitting / receiving method modulates the encoded data (S230).

즉, 단계(S230)는 인터리빙된 부호어를 변조기에 의해 변조한다.That is, in step S230, the interleaved codeword is modulated by the modulator.

이 때, 변조기는 심볼 맵핑장치를 포함하는 개념이다. 이 때, 변조기는 16개의 컨스틸레이션(constellation)들에 코드들을 맵핑하는 16-심볼 맵핑을 수행하는 심볼 맵핑 장치일 수 있다.At this time, the modulator is a concept including a symbol mapping device. At this time, the modulator may be a symbol mapping device that performs 16-symbol mapping that maps codes to 16 constellations.

이 때, 변조기는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조기 등의 균등(uniform) 변조기일 수도 있고, 비균등(non-uniform) 변조기일 수도 있다.In this case, the modulator may be a uniform modulator such as a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) modulator, or may be a non-uniform modulator.

특히, 변조기는 16개의 컨스틸레이션(constellation)들을 가지는 NUC(Non-Uniform Constellation) 심볼맵핑을 수행하는 심볼 맵핑 장치일 수 있다. 즉, 변조기는 인터리빙된 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들로 맵핑할 수 있다.In particular, the modulator may be a symbol mapping device that performs NUC (Non-Uniform Constellation) symbol mapping with 16 constellations. That is, the modulator can map the interleaved codewords to 16 symbols of unequal 16-symbol signal constellation in 4-bit units.

또한, 방송 신호 송/수신 방법은 변조된 데이터를 송신한다(S240).In addition, the broadcasting signal transmitting / receiving method transmits the modulated data (S240).

즉, 단계(S240)는 변조된 부호어를 안테나를 통해 무선 채널로 전송한다.That is, in step S240, the modulated codeword is transmitted on the wireless channel through the antenna.

또한, 방송 신호 송/수신 방법은 수신된 데이터를 복조(demodulation)한다(S250).In addition, the broadcasting signal transmitting / receiving method demodulates the received data (S250).

즉, 단계(S250)는 수신기의 안테나를 통해 무선 채널을 통해 전송된 신호를 수신하고 수신된 데이터를 복조기에 의하여 복조한다.That is, the step S250 receives the signal transmitted through the radio channel through the antenna of the receiver and demodulates the received data by the demodulator.

또한, 방송 신호 송/수신 방법은 복조된 데이터를 디인터리빙한다(S260). 이 때, 단계(S260)의 디인터리빙은 단계(S220)의 역과정에 해당하는 것일 수 있다.Also, the broadcasting signal transmitting / receiving method deinterleaves the demodulated data (S260). At this time, the deinterleaving in step S260 may correspond to an inverse process of step S220.

또한, 방송 신호 송/수신 방법은 디인터리빙된 부호어를 오류정정 복호화한다(S270).Also, the broadcasting signal transmitting / receiving method performs error correction decoding on the deinterleaved codeword (S270).

즉, 단계(S270)는 수신기의 오류정정 복호기를 통해 오류정정 복호화를 수행하여 최종적으로 정보 비트들을 복원한다.That is, in step S270, error correction decoding is performed through the error correction decoder of the receiver to finally recover the information bits.

이 때, 단계(S270)는 후술할 LDPC 부호화 방법의 역과정에 해당하는 것일 수 있다.In this case, step S270 may correspond to an inverse process of an LDPC encoding method to be described later.

LDPC(Low Density Parity Check) 부호는 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널에서 쉐넌(Shannon) 한계에 근접하는 부호로 알려져 있으며, 터보부호보다 근사적으로(asymptotically) 우수한 성능, 병렬복호(parallelizable decoding) 등의 장점이 있다.The LDPC (Low Density Parity Check) code is known as a code close to the Shannon limit in an AWGN (Additive White Gaussian Noise) channel. The LDPC code is asymptotically superior to the turbo code, .

일반적으로, LDPC 부호는 랜덤하게 생성된 낮은 밀도의 PCM(Parity Check Matrix)에 의해 정의된다. 그러나, 랜덤하게 생성된 LDPC 부호는 PCM을 저장하기 위해 많은 메모리가 필요할 뿐만 아니라, 메모리를 액세스하는데 많은 시간이 소요된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 쿼시-사이클릭(Quasi-cyclic) LDPC(QC-LDPC) 부호가 제안되었으며, 제로 메트릭스(zero matrix) 또는 CPM(Circulant Permutation Matrix)으로 구성된 QC-LDPC 부호는 하기 수학식 1에 의해 표현되는 PCM에 의해 정의된다.Generally, an LDPC code is defined by a randomly generated low density PCM (Parity Check Matrix). However, a randomly generated LDPC code not only requires a large amount of memory to store the PCM, but also takes a long time to access the memory. In order to solve such a problem, a quasi-cyclic LDPC (QC-LDPC) code has been proposed, and a QC-LDPC code composed of a zero matrix or a CPM (Circulant Permutation Matrix) Lt; RTI ID = 0.0 > PCM. ≪ / RTI >

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, J는 크기가 L x L인 CPM이며 하기 수학식 2와 같이 주어진다. 이하에서, L은 360일 수 있다.Here, J is a CPM whose size is L x L and is given by the following equation (2). In the following, L may be 360.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00003
Figure pat00003

또한, Ji는 L x L 항등행렬(identity matrix) I(=J0)를 오른쪽으로 i(0=i<L)번 이동시킨 것이며, J는 L x L 영행렬(zero matrix)이다. 따라서, QC-LDPC 부호에서는 Ji를 저장하기 위해 지수(exponent) i만 저장하면 되기 때문에, PCM를 저장하기 위해 요구되는 메모리가 크게 줄어든다.In addition, J i is the L x L identity matrix I (= J 0 ) shifted to the right i (0 = i L) times, and J is the L x L zero matrix. Therefore, in the QC-LDPC code, only the exponent i needs to be stored in order to store J i , so that the memory required to store the PCM is greatly reduced.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LDPC 부호에 상응하는 패러티 검사 행렬의 구조를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a parity check matrix corresponding to an LDPC code according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 행렬 A와 C의 크기는 각각 g x K와 (N-K-g) x (K+g)이며, 크기가 L x L인 영행렬과 CPM으로 구성된다. 또한, 행렬 z는 크기가 g x (N-K-g)인 영행렬이고, 행렬 D는 크기가 (N-K-g) x (N-K-g)인 항등행렬(identity matrix)이며, 행렬 B는 크기가 g x g인 이중 대각행렬(dual diagonal matrix)이다. 이 때, 행렬 B는 대각선의 원소와 대각선의 아래쪽에 이웃하는 원소들 이외의 모든 원소들이 모두 0인 행렬일 수도 있고, 하기 수학식 3과 같이 정의될 수도 있다.Referring to FIG. 3, the sizes of the matrices A and C are g x K and (N-K-g) x (K + g), respectively. The matrix Z is a zero matrix whose magnitude is gx (NKg), the matrix D is an identity matrix whose magnitude is (NKg) x (NKg), the matrix B is a dual diagonal matrix of size gxg matrix. In this case, the matrix B may be a matrix in which all elements other than the diagonal elements and the elements neighboring the lower diagonal are 0, and may be defined as Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, ILxL는 크기가 L x L인 항등행렬이다. Where I LxL is an identity matrix of size L x L.

즉, 행렬 B는 일반적인(bit-wise) 이중 대각행렬일 수도 있고, 상기 수학식 3에 표기된 바와 같이 항등행렬을 블록으로 하는 블럭와이즈(block-wise) 이중 대각행렬일 수도 있다. 일반적인(bit-wise) 이중 대각행렬에 대해서는 한국공개특허 2007-0058438호 등에 상세히 개시되어 있다.That is, the matrix B may be a general (bit-wise) diagonal diagonal matrix or a block-wise diagonal matrix as shown in Equation (3). A bit-wise double diagonal matrix is disclosed in detail in Korean Patent Publication No. 2007-0058438.

특히, 행렬 B가 일반적인(bit-wise) 이중 대각행렬인 경우, 이러한 행렬 B를 포함하는 도 3에 도시된 구조의 PCM에 행 퍼뮤테이션(row permutation) 또는 열 퍼뮤테이션(column permutation)을 적용하여 쿼시 사이클릭으로 변환할 수 있음은 당업자에게 자명하다. Particularly, when the matrix B is a bit-wise diagonal matrix, row permutation or column permutation is applied to the PCM of the structure shown in FIG. 3 including the matrix B It will be apparent to those skilled in the art that it may be converted to quasi-cyclic.

이 때, N은 부호어(codeword)의 길이이며, K는 정보(information)의 길이를 각각 나타낸다.In this case, N is the length of the codeword, and K is the length of the information.

본 발명에서는 아래 표 1과 같이 부호율(code rate)이 4/15이며, 부호어의 길이가 16200인 새롭게 설계된 QC-LDPC 부호를 제안한다. 즉, 길이가 4320인 정보를 입력 받아, 길이가 16200인 LDPC 부호어를 생성하는 LDPC 부호를 제안한다.In the present invention, a newly designed QC-LDPC code with a code rate of 4/15 and a codeword length of 16200 is proposed as shown in Table 1 below. That is, we propose an LDPC code that receives information of length 4320 and generates an LDPC codeword of length 16200.

표 1은 본 발명의 QC-LDPC 부호의 A, B, C, D, Z 행렬의 크기를 나타낸다.Table 1 shows the sizes of the A, B, C, D, and Z matrices of the QC-LDPC code of the present invention.

Figure pat00005
Figure pat00005

새롭게 설계된 LDPC 부호는 수열 형태로 표시될 수 있으며, 수열과 행렬(패러티 비트 체크 행렬)은 등가(equivalent) 관계가 성립하고, 수열은 하기 테이블과 같이 표현될 수 있다.The newly designed LDPC code can be displayed in a sequence, and an equivalent relation between the sequence and the matrix (parity bit check matrix) is established, and the sequence can be expressed as shown in the following table.

[테이블][table]

제1행: 19 585 710 3241 3276 3648 6345 9224 9890 10841 Line 1: 19 585 710 3241 3276 3648 6345 9224 9890 10841

제2행: 181 494 894 2562 3201 4382 5130 5308 6493 10135 Second line: 181 494 894 2562 3201 4382 5130 5308 6493 10135

제3행: 150 569 919 1427 2347 4475 7857 8904 9903 Third line: 150 569 919 1427 2347 4475 7857 8904 9903

제4행: 1005 1018 1025 2933 3280 3946 4049 4166 5209 4th line: 1005 1018 1025 2933 3280 3946 4049 4166 5209

제5행: 420 554 778 6908 7959 8344 8462 10912 11099 5th line: 420 554 778 6908 7959 8344 8462 10912 11099

제6행: 231 506 859 4478 4957 7664 7731 7908 8980 6th line: 231 506 859 4478 4957 7664 7731 7908 8980

제7행: 179 537 979 3717 5092 6315 6883 9353 9935 Line 7: 179 537 979 3717 5092 6315 6883 9353 9935

**

*제8행: 147 205 830 3609 3720 4667 7441 10196 11809 * Line 8: 147 205 830 3609 3720 4667 7441 10196 11809

제9행: 60 1021 1061 1554 4918 5690 6184 7986 11296 Ninth line: 60 1021 1061 1554 4918 5690 6184 7986 11296

제10행: 145 719 768 2290 2919 7272 8561 9145 10233 Line 10: 145 719 768 2290 2919 7272 8561 9145 10233

제11행: 388 590 852 1579 1698 1974 9747 10192 10255 11th line: 388 590 852 1579 1698 1974 9747 10192 10255

제12행: 231 343 485 1546 3155 4829 7710 10394 11336 Line 12: 231 343 485 1546 3155 4829 7710 10394 11336

제13행: 4381 5398 5987 9123 10365 11018 11153 Line 13: 4381 5398 5987 9123 10365 11018 11153

제14행: 2381 5196 6613 6844 7357 8732 11082 Line 14: 2381 5196 6613 6844 7357 8732 11082

제15행: 1730 4599 5693 6318 7626 9231 10663Line 15: 1730 4599 5693 6318 7626 9231 10663

수열형태로 표기된 LDPC 부호는 DVB 표준에서 널리 사용되고 있다.The LDPC codes in the form of a sequence are widely used in the DVB standard.

본 발명의 일실시예에 따르면, 수열형태로 표기된 LDPC 부호는 다음과 같이 부호화(encoding)된다. 정보크기(information size)가 K인 정보블록(information block) S=(s0, s1, ..., sK - 1)를 가정하자. LDPC 부호화기(encoder)는 크기가 K인 정보블록 S를 이용하여 크기가 N=K+M1+M2인 부호어(codeword)

Figure pat00006
를 생성한다. 여기서, M1=g, M2=N-K-g이다. 또한, M1은 이중 대각행렬(dual diagonal matrix) B에 대응하는 패러티(parity)의 크기이며, M2는 항등행렬 D에 대응하는 패러티의 크기이다. 부호화 과정은 다음과 같다.According to an embodiment of the present invention, an LDPC code denoted by a sequence is encoded as follows. Assume an information block S = (s 0 , s 1 , ..., s K - 1 ) with an information size K. An LDPC encoder uses an information block S having a size K to generate a codeword having a size of N = K + M 1 + M 2 ,
Figure pat00006
. Here, M 1 = g and M 2 = NKg. Also, M 1 is the parity size corresponding to the dual diagonal matrix B, and M 2 is the parity size corresponding to the identity matrix D. The encoding process is as follows.

-초기화(initialization):- initialization:

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

Figure pat00007
Figure pat00007

-첫 번째

Figure pat00008
를 상기 테이블의 수열의 제1행에 명시된 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 누적(accumulate)한다. 예를 들어, 길이가 16200이며, 부호율이 4/15인 LDPC 부호에서의 누적 과정은 다음과 같다.-first
Figure pat00008
At the parity bit addresses specified in the first row of the table's sequence. For example, the accumulation process in an LDPC code having a length of 16200 and a code rate of 4/15 is as follows.

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서 덧셈(

Figure pat00010
)은 GF(2)에서 일어난다.Here, add (
Figure pat00010
) Occurs in GF (2).

-다음 L-1개의 정보비트, 즉

Figure pat00011
들에 대해서는, 하기 수학식 5에서 계산된 패러티 비트 주소들에서 누적한다.- the next L-1 information bits, i.
Figure pat00011
Are accumulated at the parity bit addresses calculated in Equation (5) below.

[수학식 5]&Quot; (5) &quot;

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서, x는 첫 번째 비트

Figure pat00013
에 대응되는 패러티 비트 주소들, 즉 상기 테이블의 수열의 제1행에 표기된 패러티 비트 주소들을 나타내며, Q1 = M1/L, Q2 = M2/L, L = 360이다. 또한, Q1과 Q2는 하기 표 2에 정의된다. 예를 들어, 길이가 16200이며, 부호율이 4/15인 LDPC 부호는 M1 = 1080, Q1 = 3, M2 = 10800, Q2 = 30, L = 360이므로, 두 번째 비트
Figure pat00014
에 대해서는 상기 수학식 5를 이용하면 다음과 같은 연산이 수행된다.Where x is the first bit
Figure pat00013
Q 1 = M 1 / L, Q 2 = M 2 / L, and L = 360, which are the parity bit addresses corresponding to the parity bit addresses corresponding to the parity bits in the table. Q 1 and Q 2 are defined in Table 2 below. For example, the LDPC code having a length of 16200 and a coding rate of 4/15 is M 1 = 1080, Q 1 = 3, M 2 = 10800, Q 2 = 30 and L =
Figure pat00014
Using Equation (5), the following operation is performed.

Figure pat00015
Figure pat00015

표 2는 설계된 QC-LDPC 부호의 M1, M2, Q1, Q2의 크기를 나타낸다.Table 2 shows the sizes of M 1 , M 2 , Q 1 and Q 2 of the designed QC-LDPC code.

Figure pat00016
Figure pat00016

-다음의

Figure pat00017
부터
Figure pat00018
까지의 새로운 360개의]-the next
Figure pat00017
from
Figure pat00018
Up to 360 new]

정보비트들은 상기 수열의 제2행을 이용하여, 상기 수학식 5로부터 패러티 비트 누적기들의 주소를 계산하고, 누적한다.The information bits calculate and accumulate the addresses of the parity bit accumulators from Equation (5) using the second row of the sequence.

-비슷한 방법으로, 새로운 L개의 정보비트들로 구성된 모든 그룹(group)들에 대해서, 상기 수열들의 새로운 행을 이용하여, 상기 수학식 5로부터 패러티 비트 누적기들의 주소를 계산하고, 누적한다.Similarly, for all groups of new L information bits, the address of the parity bit accumulators from Equation (5) is calculated and accumulated using a new row of the sequences.

-

Figure pat00019
에서
Figure pat00020
까지의 모든 정보비트들이 사용된 후, i = 1부터 시작하여 하기 수학식 6의 연산을 순차적으로 수행한다.-
Figure pat00019
in
Figure pat00020
All the information bits up to i = 1 are used, and then the operation of Equation (6) is sequentially performed starting from i = 1.

[수학식 6]&Quot; (6) &quot;

Figure pat00021
Figure pat00021

-다음으로, 하기 수학식 7과 같은 패러티 인터리빙(interleaving)을 수행하면, 이중 대각행렬 B에 대응하는 패러티 생성이 완료된다.Next, when parity interleaving is performed as shown in Equation (7), parity generation corresponding to the diagonal diagonal matrix B is completed.

[수학식 7]&Quot; (7) &quot;

Figure pat00022
Figure pat00022

K개의 정보비트(

Figure pat00023
)를 이용하여 이중 대각행렬 B에 대응하는 패러티 생성이 완료되면, M1개의 생성된 패러티(
Figure pat00024
)을 이용하여, 항등행렬 D에 대응하는 패러티를 생성한다.K information bits (
Figure pat00023
), When parity generation corresponding to the diagonal diagonal matrix B is completed, M 1 generated parity (
Figure pat00024
), And generates a parity corresponding to the identity matrix D.

-

Figure pat00025
에서
Figure pat00026
까지의 L개의 비트들로 구성된 모든 그룹(group)들에 대해서, 상기 수열들의 새로운 행(이중 대각행렬 B에 대응하는 패러티를 생성할 때 이용한 마지막 행의 바로 다음 행부터 시작)과 상기 수학식 5를 이용하여 패러티 비트 누적기들의 주소를 계산하고, 관련 연산을 수행한다.-
Figure pat00025
in
Figure pat00026
For each group consisting of L bits from the first diagonal matrix B to the new row of the series (starting from the immediately following row of the last row used to generate the parity corresponding to the diagonal diagonal matrix B) To calculate the addresses of the parity bit accumulators, and to perform related calculations.

-

Figure pat00027
에서
Figure pat00028
까지의 모든 비트들이 사용된 후, 하기 수학식 8과 같은 패러티 인터리빙을 수행하면, 항등행렬 D에 대응하는 패러티 생성이 완료된다.-
Figure pat00027
in
Figure pat00028
And parity interleaving as shown in Equation (8) below is performed, parity generation corresponding to the identity matrix D is completed.

[수학식 8]&Quot; (8) &quot;

Figure pat00029
Figure pat00029

도 4는 길이가 64800인 LDPC 부호어의 비트그룹들을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating bit groups of an LDPC codeword having a length of 64,800.

도 4를 참조하면, 길이가 64800인 LDPC 부호어가 180개의 비트그룹들(0th group ~ 179th group)로 구분되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that an LDPC codeword having a length of 64800 is divided into 180 bit groups (0 th to 179 th groups).

이 때, 360은 LDPC 부호어의 패러럴 팩터(Parallel Factor; PF)일수 있다. 즉, PF가 360이기 때문에, 길이가 64800인 LDPC 부호어는 도 4에 도시된 바와 같이 180개의 비트그룹들로 구분되고, 각각의 비트그룹들은 360비트들을 포함한다.In this case, 360 may be a parallel factor (PF) of an LDPC codeword. That is, since the PF is 360, the LDPC codeword having a length of 64800 is divided into 180 bit groups as shown in FIG. 4, and each bit group includes 360 bits.

도 5는 길이가 16200인 LDPC 부호어의 비트그룹들을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating bit groups of an LDPC codeword having a length of 16200.

도 5를 참조하면, 길이가 16200인 LDPC 부호어가 45개의 비트그룹들(0th group ~ 44th group)으로 구분되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that an LDPC codeword having a length of 16200 is divided into 45 bit groups (0 th group to 44 th group).

이 때, 360은 LDPC 부호어의 패러럴 팩터(Parallel Factor; PF)일수 있다. 즉, PF가 360이기 때문에, 길이가 16200인 LDPC 부호어는 도 5에 도시된 바와 같이 45개의 비트그룹들로 구분되고, 각각의 비트그룹들은 360비트들을 포함한다.In this case, 360 may be a parallel factor (PF) of an LDPC codeword. That is, since PF is 360, an LDPC codeword having a length of 16200 is divided into 45 bit groups as shown in FIG. 5, and each bit group includes 360 bits.

도 6은 인터리빙 시퀀스에 따른 비트 그룹들 단위의 인터리빙을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating interleaving in units of bit groups according to an interleaving sequence.

도 6을 참조하면, 설계된 인터리빙 시퀀스에 의해 비트그룹의 순서를 바꿈으로써 인터리빙이 수행되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that interleaving is performed by changing the order of bit groups by the designed interleaving sequence.

예를 들어, 길이가 16200인 LDPC 부호어에 대한 인터리빙 시퀀스가 아래와 같다고 가정하자.For example, suppose that the interleaving sequence for an LDPC codeword of length 16200 is as follows.

인터리빙 시퀀스 = {24 34 15 11 2 28 17 25 5 38 19 13 6 39 1 14 33 37 29 12 42 31 30 32 36 40 26 35 44 4 16 8 20 43 21 7 0 18 23 3 10 41 9 27 22}Interleaving sequence = {24 34 15 11 2 28 17 25 5 38 19 13 6 39 1 14 33 37 29 12 42 31 30 32 36 40 26 35 44 4 16 8 20 43 21 7 0 18 23 3 10 41 9 27 22}

그러면, 도 4에 도시된 것과 같은 LDPC 부호어의 비트그룹들의 순서는 인터리빙 시퀀스에 의해 도 6에 도시된 것처럼 바뀐다.Then, the order of the bit groups of the LDPC codeword as shown in FIG. 4 is changed as shown in FIG. 6 by the interleaving sequence.

즉, LDPC 부호어(610) 및 인터리빙된 부호어(620)가 각각 45개의 비트그룹들을 포함하고, 인터리빙 시퀀스에 의해 LDPC 부호어(610)의 24번째 비트그룹이 인터리빙된 LDPC 부호어(620)의 0번째 비트그룹이 되고, LDPC 부호어(610)의 34번째 비트그룹이 인터리빙된 LDPC 부호어(620)의 1번째 비트그룹이 되고, LDPC 부호어(610)의 15번째 비트그룹이 인터리빙된 LDPC 부호어(620)의 2번째 비트그룹이 되고, LDPC 부호어(610)의 11번째 비트그룹이 인터리빙된 LDPC 부호어(620)의 3번째 비트그룹이 되고, LDPC 부호어(610)의 2번째 비트그룹이 인터리빙된 LDPC 부호어(620)의 4번째 비트그룹이 되는 것을 알 수 있다.That is, the LDPC codeword 610 and the interleaved codeword 620 each include 45 bit groups, and the 24th bit group of the LDPC codeword 610 is interleaved with the LDPC codeword 620 by the interleaving sequence. The 34th bit group of the LDPC codeword 610 becomes the first bit group of the interleaved LDPC codeword 620 and the 15th bit group of the LDPC codeword 610 is interleaved The 11th bit group of the LDPC codeword 610 becomes the third bit group of the interleaved LDPC codeword 620 and the second bit group of the LDPC codeword 620 becomes the second bit group of the LDPC codeword 620, Th bit group becomes the fourth bit group of the interleaved LDPC codeword 620. [

길이가 N ldpc 인 LDPC 부호어

Figure pat00030
N group = N ldpc / 360 개의 비트그룹들로 쪼개어진다. 이 때, N ldpc 는 16200일 수 있다.LDPC codeword with length N ldpc
Figure pat00030
Is divided into N group = N ldpc / 360 bit groups. At this time, N ldpc may be 16200.

[수학식 9]&Quot; (9) &quot;

Figure pat00031
Figure pat00031

여기서, X j 는 j번째 비트그룹을 나타내며, 각각의 X j 는 360 비트들로 구성된다.Here, X j denotes a j-th bit group, and each X j consists of 360 bits.

비트그룹들로 분할된 LDPC 부호어는 하기 수학식 10과 같이 인터리빙된다.The LDPC codewords divided into bit groups are interleaved as shown in Equation (10).

[수학식 10]&Quot; (10) &quot;

Figure pat00032
Figure pat00032

여기서, Y j 는 인터리빙된 j번째 비트그룹을 나타내며, π(j)는 비트그룹 단위 인터리빙을 위한 퍼뮤테이션 오더(permutation order)이다. 퍼뮤테이션 오더는 하기 수학식 11의 인터리빙 시퀀스에 대응한다.Here, Y j denotes an interleaved jth bit group, and [pi] ( j ) is a permutation order for bit group unit interleaving. The permutation order corresponds to the interleaving sequence of Equation (11).

[수학식 11]&Quot; (11) &quot;

인터리빙 시퀀스Interleaving sequence

={34 3 19 35 25 2 17 36 26 38 0 40 27 10 7 43 21 28 15 6 1 37 18 30 32 33 29 22 12 13 5 23 44 14 4 31 20 39 42 11 9 16 41 8 24}= {34 3 19 35 25 2 17 36 26 38 0 40 27 10 7 43 21 28 15 6 1 37 18 30 32 33 29 22 12 13 5 23 44 14 4 31 20 39 42 11 9 16 41 8 24}

즉, 부호어 및 인터리빙된 부호어 각각이 0번째 비트그룹부터 44번째 비트그룹까지 45개의 비트그룹들을 포함한다고 할 때, 수학식 11의 인터리빙 시퀀스는 부호어의 34번째 비트그룹이 인터리빙된 부호어의 0번째 비트그룹이 되고, 부호어의 3번째 비트그룹이 인터리빙된 부호어의 1번째 비트그룹이 되고, 부호어의 19번째 비트그룹이 인터리빙된 부호어의 2번째 비트그룹이 되고, 부호어의 35번째 비트그룹이 인터리빙된 부호어의 3번째 비트그룹이 되고, ..., 부호어의 8번째 비트그룹이 인터리빙된 부호어의 43번째 비트그룹이 되고, 부호어의 24번째 비트그룹이 인터리빙된 부호어의 44번째 비트그룹이 됨을 의미한다. That is, when each of the codeword and interleaved codeword includes 45 bit groups from the 0-th bit group to the 44-th bit group, the interleaving sequence of Equation (11) The 3 rd bit group of the codeword becomes the first bit group of the interleaved codeword, the 19 th bit group of the codeword becomes the second bit group of the interleaved codeword, And the eighth bit group of the codeword becomes the 43rd bit group of the interleaved codeword and the 24th bit group of the codeword becomes the third bit group of the interleaved codeword, And is the 44th bit group of the interleaved codeword.

특히, 수학식 11에 나타내어진 인터리빙 시퀀스는 16-심볼 맵핑(특히, NUC 심볼 맵핑)이 사용되고, 길이가 16200이고 부호율이 4/15인 LDPC 부호기가 사용되는 경우에 최적화된 것이다.In particular, the interleaving sequence shown in Equation (11) is optimized when a 16-symbol mapping (especially NUC symbol mapping) is used and an LDPC encoder with a length of 16200 and a coding rate of 4/15 is used.

일반적으로, 방송 및 통신 시스템에서 오류정정 부호화된 데이터를 전송하기 위해 균등(uniform) QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 사용한다.Generally, a uniform QAM (Quadrature Amplitude Modulation) is used to transmit error-correction-coded data in broadcasting and communication systems.

도 7은 16-QAM의 신호성상을 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing the signal constellation of 16-QAM.

도 7을 참조하면, 4비트가 맵핑(mapping)되는 16-QAM의 신호성상의 16개의 심볼들이 균등(uniform)하게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that 16 symbols of the signal constellation of 16-QAM in which 4 bits are mapped are uniformly distributed.

도 7에서 각 심볼간 비트열 맵핑은 그레이 맵핑(gray mapping)을 적용하였으나, 다른 종류의 비트열 맵핑도 사용 가능하다.In FIG. 7, gray-mapping is applied to each bit-to-bit mapping, but bit-string mapping of other types is also available.

도 7에 도시된 균등 16-QAM은 성상점(constellation point)들 사이의 거리가 일정하다. 이러한 균등 QAM은 오류정정 부호의 부호율과 상관 없이 사용될 수 있다는 장점이 있으나, 특정 부호율에 특화된 비균등(non-uniform) 신호성상에 비해 낮은 퍼포먼스를 보여줄 수 밖에 없다. 이론적으로, AWGN(Addictive White Gaussian Noise) 채널환경에서 채널 입력신호(송신신호)의 크기(amplitude)와 채널 자체의 크기(amplitude)가 동시에 가우시안(Gaussian) 분포를 따를 때, 송신신호와 수신신호 사이의 상호 정보(mutual information)인 커패시티(capacity)가 최대가 됨이 알려져 있다. 이러한 이론적 배경을 바탕으로, 의도적인 신호성상의 왜곡을 통해 균등 성상에 비해 더 좋은 성능을 얻을 수 있다.The uniform 16-QAM shown in FIG. 7 has a constant distance between constellation points. This uniform QAM has an advantage of being able to be used irrespective of the coding rate of the error correcting code, but it is inferior to the non-uniform signal characteristic specific to the specific code rate. Theoretically, when the amplitude of a channel input signal (transmission signal) and the amplitude of a channel itself simultaneously follow a Gaussian distribution in an AWGN (Addictive White Gaussian Noise) channel environment, It is known that the capacity, which is the mutual information of the user, is the maximum. Based on this theoretical background, better performance can be obtained compared to the uniformity through intentional distortion of the signal constellation.

비균등 신호 성상의 설계는 대칭형 설계 기술이 사용될 수 있다.The design of the unequal signal constellation may use a symmetrical design technique.

즉, 16-QAM의 경우, 1사분면의 4개의 신호성상 심볼들을 우선적으로 설계한 후, 나머지 3개의 사분면에 대한 신호성상 심볼들은 대칭적으로 설계할 수 있다.That is, in the case of 16-QAM, the signal constellation symbols for the remaining three quadrants can be designed symmetrically after designing the four signal constellation symbols in the first quadrant.

예를 들어, 1사분면의 4개의 신호성상 심볼들의 벡터를 w=(w0, w1, w2, w3)라 하면, 나머지 사분면에 대한 신호성상 심볼들의 벡터는 아래와 같이 정해질 수 있다. For example, if the vector of the four signal constellation symbols in the first quadrant is w = (w 0 , w 1 , w 2 , w 3 ), the vectors of the signal constellation symbols for the remaining quadrants can be defined as follows.

- 1사분면 : (w0, w1, w2, w3) = w- Quadrant 1: (w 0 , w 1 , w 2 , w 3 ) = w

- 2사분면 : (w4, w5, w6, w7) = -conj(w)- quadrant 2: (w 4 , w 5 , w 6 , w 7 ) = -conj (w)

- 3사분면 : (w12, w13, w14, w15) = -w- Quadrant 3: (w 12 , w 13 , w 14 , w 15 ) = -w

- 4사분면 : (w8, w9, w10, w11) = conj(w)- Quadrant 4: (w 8 , w 9 , w 10 , w 11 ) = conj (w)

여기서, conj(w)는 w의 모든 요소의 켤레복소수를 출력하는 함수일 수 있다.Where conj (w) may be a function that outputs the complex conjugate of all elements of w.

물론, 신호성상 심볼들의 벡터는 이와 다른 다양한 방식으로 정해질 수도 있다.Of course, the vector of signal constellation symbols may be determined in a variety of different ways.

심볼 wi는 10진수 값(decimal value) i에 대응하는 비트열 맵핑값을 가질 수 있다. 예를 들어, w3 = 3(10) = 0010(2)일 수 있다.Symbol w i can have the bit stream mapping value corresponding to a decimal value (decimal value) i. For example, w 3 = 3 (10) = 0010 (2) .

비균등 신호성상을 설계할 때, 대칭형 설계 기술을 사용하면 복잡도를 크게 낮출 수 있는 장점이 있다.When designing unequal signal constellations, using symmetric design techniques has the advantage of greatly reducing complexity.

설계 복잡도를 더 낮추기 위해, 1사분면의 4개의 신호성상 심볼들에 상응하는 벡터 w의 real과 imaginary의 크기(amplitude)가 대칭적(symmetric)이라고 가정할 수 있다. 즉, 1사분면의 4개의 심볼들 중 둘은 서로 실수 성분의 크기(amplitude)와 허수 성분의 크기가 대칭적일 수 있다.To further reduce the design complexity, it can be assumed that the amplitudes of the real and imaginary of the vector w corresponding to the four signal constellation symbols of the first quadrant are symmetric. That is, two of the four symbols in the first quadrant may be symmetrical with respect to the magnitude of the real component and the magnitude of the imaginary component.

이 경우, 4개의 복소수를 설계하는 대신, 4개의 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 포인트를 설계하는 것이 된다. 이 때, 가장 작은 PAM 값을 1로 설정하고, 나머지 3개의 PAM 값을 찾은 후 파워(power)를 정규화(normalization)할 수 있다. 결과적으로, 위에 언급된 대칭성을 이용함으로써, 3개의 PAM 값을 설계하면 총 16개의 신호성상을 생성할 수 있다.In this case, instead of designing four complex numbers, four PAM (Pulse Amplitude Modulation) points are designed. At this time, power can be normalized after setting the smallest PAM value to 1 and finding the remaining three PAM values. As a result, by using the symmetry mentioned above, three PAM values can be designed to produce a total of 16 signal constellations.

일반적으로는 L = M2개의 신호성상을 설계하기 위해서는 M-1개의 PAM 값들을 설계하면 된다.Generally, M-1 PAM values are designed to design L = M 2 signal constellations.

M-1개의 PAM 값들이 얻어졌으면, 얻어진 M-1개의 PAM 값들과 가장 작은 PAM 값을 파워 정규화(power normalization)하고 난 결과를 PAM_norm = [P1 P2 ... PM]이라고 정의한다. PAM _norm을 이용하여 w를 구함에 있어서, real과 imaginary의 PAM 값이 대칭적(symmetric)이라는 가정을 이용하여, 아래와 같이 표현할 수 있다.When M-1 PAM values are obtained, power normalization is performed on the obtained M-1 PAM values and the smallest PAM value to define PAM_norm = [P 1 P 2 ... P M ]. In the w wanted to use the PAM _norm, and the PAM value of the real and imaginary using the assumption of symmetric (symmetric), can be expressed as follows.

|real(w0)| = |imaginary(w1)|| real (w 0 ) | = | imaginary (w 1 ) |

|real(w1)| = |imaginary(w0)|| real (w 1 ) | = | imaginary (w 0 ) |

|real(w2)| = |imaginary(w3)|| real (w 2 ) | = | imaginary (w 3 ) |

|real(w3)| = |imaginary(w2)|| real (w 3 ) | = | imaginary (w 2 ) |

(real(i)는 i의 실수성분을 출력하는 함수, imaginary(i)는 i의 허수성분을 출력하는 함수, i는 임의의 복소수)(real (i) is a function for outputting the real component of i, imaginary (i) is a function for outputting the imaginary component of i, and i is an arbitrary complex number)

즉, 1사분면 심볼들에 상응하는 벡터 w의 실수값을 정의하면, 이에 따라 w의 모든 허수값도 정의된다. 1사분면에 총 4개의 심볼들을 가지는 16-QAM의 경우, 아래의 표 3과 같이 총 4!(factorial) = 4 X 3 X 2 X 1 = 24개의 조합 방법을 가지게 된다. 하기 표 3은 1사분면 심볼들에 상응하는 벡터인 w를 구하는 24가지 방법을 나타낸다.That is, if real values of a vector w corresponding to quadrant symbols are defined, then all imaginary values of w are also defined. In the case of 16-QAM with a total of four symbols in the first quadrant, a total of 4! (Factorial) = 4 X 3 X 2 X 1 = 24 combinations is obtained as shown in Table 3 below. Table 3 below shows twenty-four ways of obtaining w, a vector corresponding to quadrant symbols.

방법Way w0의 Real w 0 Real w0의 Imaginary Imaginary of w 0 w1의 Real w 1 Real w1의 Imaginary Imaginary of w 1 w2의 Real w 2 Real w2의 Imaginary Imaginary of w 2 w3의 Real Real of w 3 w3의 Imaginary Imaginary of w 3 1One P1 P 1 P2 P 2 P2 P 2 P1 P 1 P3 P 3 P4 P 4 P4 P 4 P3 P 3 22 P1 P 1 P2 P 2 P2 P 2 P1 P 1 P4 P 4 P3 P 3 P3 P 3 P4 P 4 33 P1 P 1 P3 P 3 P3 P 3 P1 P 1 P2 P 2 P4 P 4 P4 P 4 P2 P 2 44 P1 P 1 P3 P 3 P3 P 3 P1 P 1 P4 P 4 P2 P 2 P2 P 2 P4 P 4 55 P1 P 1 P4 P 4 P4 P 4 P1 P 1 P2 P 2 P3 P 3 P3 P 3 P2 P 2 66 P1 P 1 P4 P 4 P4 P 4 P1 P 1 P3 P 3 P2 P 2 P2 P 2 P3 P 3 77 P2 P 2 P1 P 1 P1 P 1 P2 P 2 P3 P 3 P4 P 4 P4 P 4 P3 P 3 88 P2 P 2 P1 P 1 P1 P 1 P2 P 2 P4 P 4 P3 P 3 P3 P 3 P4 P 4 99 P2 P 2 P3 P 3 P3 P 3 P2 P 2 P1 P 1 P4 P 4 P4 P 4 P1 P 1 1010 P2 P 2 P3 P 3 P3 P 3 P2 P 2 P4 P 4 P1 P 1 P1 P 1 P4 P 4 1111 P2 P 2 P4 P 4 P4 P 4 P2 P 2 P1 P 1 P3 P 3 P3 P 3 P1 P 1 1212 P2 P 2 P4 P 4 P4 P 4 P2 P 2 P3 P 3 P1 P 1 P1 P 1 P3 P 3 1313 P3 P 3 P1 P 1 P1 P 1 P3 P 3 P2 P 2 P4 P 4 P4 P 4 P2 P 2 1414 P3 P 3 P1 P 1 P1 P 1 P3 P 3 P4 P 4 P2 P 2 P2 P 2 P4 P 4 1515 P3 P 3 P2 P 2 P2 P 2 P3 P 3 P1 P 1 P4 P 4 P4 P 4 P1 P 1 1616 P3 P 3 P2 P 2 P2 P 2 P3 P 3 P4 P 4 P1 P 1 P1 P 1 P4 P 4 1717 P3 P 3 P4 P 4 P4 P 4 P3 P 3 P1 P 1 P2 P 2 P2 P 2 P1 P 1 1818 P3 P 3 P4 P 4 P4 P 4 P3 P 3 P2 P 2 P1 P 1 P1 P 1 P2 P 2 1919 P4 P 4 P1 P 1 P1 P 1 P4 P 4 P2 P 2 P3 P 3 P3 P 3 P2 P 2 2020 P4 P 4 P1 P 1 P1 P 1 P4 P 4 P3 P 3 P2 P 2 P2 P 2 P3 P 3 2121 P4 P 4 P2 P 2 P2 P 2 P4 P 4 P1 P 1 P3 P 3 P3 P 3 P1 P 1 2222 P4 P 4 P2 P 2 P2 P 2 P4 P 4 P3 P 3 P1 P 1 P1 P 1 P3 P 3 2323 P4 P 4 P3 P 3 P3 P 3 P4 P 4 P1 P 1 P2 P 2 P2 P 2 P1 P 1 2424 P4 P 4 P3 P 3 P3 P 3 P4 P 4 P2 P 2 P1 P 1 P1 P 1 P2 P 2

예를 들어, 부호율이 4/15인 LDPC 부호에 대하여 설계된 최적의 PAM_norm 값은 [0.3412 0.5241 0.5797 1.1282]일 수 있다.For example, the optimal PAM_norm value designed for an LDPC code with a coding rate of 4/15 may be [0.3412 0.5241 0.5797 1.1282].

이 때, 얻어진 PAM_norm을 상기 표 3의 방법 1을 이용하여 1사분면 심볼들에 상응하는 벡터 w로 변환하면 w=[0.3412+0.5241i 0.5241+0.3412i 0.5797+1.1282i 1.1282+0.5797i]를 얻을 수 있다.In this case, the obtained PAM_norm is converted into a vector w corresponding to the quadrant symbols by using the method 1 of Table 3 to obtain w = [0.3412 + 0.5241i 0.5241 + 0.3412i 0.5797 + 1.1282i 1.1282 + 0.5797i] have.

하기 표 4는 부호율 4/15인 LDPC 부호에 최적화된 비균등 16-심볼 신호성상의 16개의 심볼들을 나타낸다. 일반적으로 오류정정부호는 부호율에 따라 작동 SNR과 오류정정능력이 다르기 때문에, 각각의 부호율 별로 최적화된 벡터 w 값을 사용해야 BICM의 성능을 극대화시킬 수 있다. 만약, 특정 부호율에서 최적화된 비균등 신호성상을 다른 부호율에 사용하게 되면, BICM의 성능을 크게 저하시킬 수 있으므로 LDPC 부호의 부호율에 맞는 비균등 신호성상을 사용하는 것이 중요하다.Table 4 below shows the 16 symbols of the unequal 16-symbol signal constellation optimized for the LDPC code with a coding rate of 4/15. In general, since error correcting codes differ in operating SNR and error correcting ability according to a coding rate, it is necessary to use an optimized vector w value for each coding rate to maximize the performance of the BICM. If unequal signal constellation optimized at a specific code rate is used at a different code rate, it is important to use unequal signal constellation corresponding to the code rate of the LDPC code since the performance of the BICM can be significantly degraded.

WW ConstellationConstellation 00 0.3412 + 0.5241i   0.3412 + 0.5241i 1One 0.5241 + 0.3412i   0.5241 + 0.3412i 22 0.5797 + 1.1282i   0.5797 + 1.1282i 33 1.1282 + 0.5797i   1.1282 + 0.5797i 44 -0.3412 + 0.5241i  -0.3412 + 0.5241i 55 -0.5241 + 0.3412i  -0.5241 + 0.3412i 66 -0.5797 + 1.1282i  -0.5797 + 1.1282i 77 -1.1282 + 0.5797i  -1.1282 + 0.5797i 88 0.3412 - 0.5241i   0.3412 - 0.5241i 99 0.5241 - 0.3412i   0.5241 - 0.3412i 1010 0.5797 - 1.1282i   0.5797 - 1.1282i 1111 1.1282 - 0.5797i   1.1282 - 0.5797i 1212 -0.3412 - 0.5241i  -0.3412 - 0.5241i 1313 -0.5241 - 0.3412i  -0.5241 - 0.3412i 1414 -0.5797 - 1.1282i  -0.5797 - 1.1282i 1515 -1.1282 - 0.5797i  -1.1282 - 0.5797i

도 8은 부호율이 4/15인 LDPC 부호에 최적화된 비균등 16-심볼 신호성상을 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating an unequal 16-symbol signal constellation optimized for an LDPC code with a code rate of 4/15.

도 8을 참조하면, 4비트가 맵핑(mapping)되는 16-심볼 비균등 신호성상의 16개의 심볼들이 비균등(non-uniform)하게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that 16 symbols of the 16-symbol unequal signal constellation in which 4 bits are mapped are distributed non-uniformly.

도 8은 설계된 w를 기반으로 계산된 비균등 16-심볼 신호성상을 나타낸다. 이 때, 도 8에 도시된 각 심볼들의 비트열은 그래이 맵핑(gray mapping)을 기반으로 표현되어 있으나, 다른 종류의 비트열 맵핑도 적용 가능하다.Figure 8 shows the unequal 16-symbol signal constellation calculated based on the designed w. In this case, the bit stream of each symbol shown in FIG. 8 is expressed based on gray mapping, but other types of bit stream mapping are also applicable.

도 9는 부호율이 4/15인 LDPC 부호에 대하여 도 7에 도시된 균등 신호성상과 도 8에 도시된 비균등 신호성상의 성능을 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing the performance of the equal signal constellation shown in FIG. 7 and the uneven signal constellation shown in FIG. 8 for an LDPC code with a coding rate of 4/15.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 비균등 신호성상과 균등 16-QAM의 BER(Bit Error Rate)와 FER(Frame Error Rate)가 도시되어 있는 것을 알 수 있다. 도 9에서 비균등 신호성상은 균등 16-QAM에 비해 월등하게 좋은 성능을 보인다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the BER (Bit Error Rate) and the FER (Frame Error Rate) of the unequal signal constellation and the uniform 16-QAM according to the present invention are shown. In FIG. 9, the non-uniform signal constellation shows better performance than the uniform 16-QAM.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상을 이용한 변조기를 나타낸 블록도이다.10 is a block diagram illustrating a modulator using a 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상은 메모리들(1010, 1030) 및 프로세서(1020)를 포함한다. 이 때, 도 10에 도시된 변조기는 도 1에 도시된 변조기(15)에 상응하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 10, a 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention includes memories 1010 and 1030 and a processor 1020. At this time, the modulator shown in Fig. 10 may correspond to the modulator 15 shown in Fig.

메모리(1010)는 부호율이 4/15인 LDPC 부호(LDPC code)에 상응하는 부호어(codeword)를 수신한다.The memory 1010 receives a codeword corresponding to an LDPC code with a code rate of 4/15.

이 때, 부호어는 오류정정부호화된 LDPC 부호어일 수도 있고, LDPC 부호어가 인터리빙된 부호어일 수도 있다.At this time, the codeword may be an error-correction-coded LDPC codeword or an LDPC codeword interleaved with a codeword.

프로세서(1020)는 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들에 맵핑한다.Processor 1020 maps the codeword to 16 symbols of unequal 16-symbol signal constellation in 4-bit units.

이 때, 프로세서(1020)는 심볼 맵핑에 상응하여 반송파(carrier)의 진폭 및 위상 중 어느 하나 이상을 조정할 수 있다.At this time, the processor 1020 may adjust at least one of the amplitude and the phase of the carrier in accordance with the symbol mapping.

이 때, 16개 심볼들은 심볼들 사이의 거리가 비균등(non-uniform)하고, 1사분면의 4개의 심볼들의 제1 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 허수축을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제2 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 원점을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제3 그룹 및 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 실수축을 기준으로 대칭인 제4 그룹을 포함할 수 있다.At this time, the 16 symbols are non-uniform in distance between the symbols, and are symmetric with respect to the first group of four symbols of the first quadrant, the four symbols of the first group and the imaginary axis A second group of four symbols, a fourth group of four symbols symmetric with respect to the fourth symbol of the first group and four symbols of the first group, and a third group of four symbols symmetric with respect to the origin, Group.

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들(w0, w1, w2, w3)에 상응하는 벡터는 w이고, 상기 제2 그룹의 4개의 심볼들(w4, w5, w6, w7)에 상응하는 벡터는 -conj(w)(conj(w)는 w의 모든 요소의 켤레복소수를 출력하는 함수)이고, 상기 제3 그룹의 4개의 심볼들(w12, w13, w14, w15)에 상응하는 벡터는 -w이고, 상기 제4 그룹의 4개의 심볼들(w8, w9, w10, w11)에 상응하는 벡터는 conj(w)일 수 있다.In this case, a vector corresponding to four symbols (w 0 , w 1 , w 2 , w 3 ) of the first group is w and four symbols (w 4 , w 5 , w 6 , w 7 ) is -conj (w) (conj (w) is a function that outputs the complex conjugate of all elements of w), and the four symbols (w 12 , w 13 , w 14 , w 15 ) is-w, and the vector corresponding to the four symbols (w 8 , w 9 , w 10 , w 11 ) of the fourth group may be conj (w) .

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들 중 둘은 서로 실수 성분의 크기(amplitude)와 허수 성분의 크기(amplitude)가 대칭적일 수 있다.In this case, two of the four symbols of the first group may be symmetric with respect to the amplitude of the real component and the amplitude of the imaginary component.

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들은 w0, w1, w2 및 w3이고, |real(w0)| = |imaginary(w1)|(real(i)는 i의 실수성분을 출력하는 함수, imaginary(i)는 i의 허수성분을 출력하는 함수, i는 임의의 복소수)이고, |real(w1)| = |imaginary(w0)|이고, |real(w2)| = |imaginary(w3)|이고, |real(w3)| = |imaginary(w2)|일 수 있다.In this case, the four symbols of the first group are w 0 , w 1 , w 2 and w 3 , and | real (w 0 ) | = | Imaginary (w 1) | (real (i) is a function that outputs a real component of the i, imaginary (i) is a function for outputting an imaginary component of the i, i is an arbitrary complex number) and, | real (w 1 ) | = | imaginary (w 0 ) |, and | real (w 2 ) | = | imaginary (w 3 ) |, and real (w 3 ) | = | imaginary (w 2 ) |.

이 때, 상기 16개 심볼들은 상기 표 4와 같이 정의될 수 있다.At this time, the 16 symbols can be defined as shown in Table 4 below.

메모리(1030)는 프로세서(1020)의 동작에 필요한 부가 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1030)는 반송파 주파수, 진폭 등을 저장할 수 있다.The memory 1030 may store additional information required for the operation of the processor 1020. [ For example, memory 1030 may store carrier frequency, amplitude, and the like.

메모리(1010) 및 메모리(1030)는 비트들의 집합을 저장하기 위한 다양한 하드웨어에 상응하는 것일 수도 있고, 어레이(array), 리스트(list), 스택(stack), 큐(queue) 등의 자료구조(data structure)에 상응하는 것일 수도 있다.The memory 1010 and the memory 1030 may correspond to various hardware for storing a set of bits and may include data structures such as an array, a list, a stack, a queue, data structure.

이 때, 메모리(1010) 및 메모리(1030)는 물리적으로 별개의 장치가 아니라, 물리적으로는 하나의 장치의 서로 다른 주소에 상응하는 것일 수 있다. 즉, 메모리(1010) 및 메모리(1030)는 물리적으로는 구분되지 않고, 논리적으로만 구분되는 것일 수 있다.At this time, the memory 1010 and the memory 1030 may not correspond to physically separate devices, but may physically correspond to different addresses of one device. That is, the memory 1010 and the memory 1030 may not be physically separated but may be logically separated.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상을 이용한 변조 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a modulation method using a 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상을 이용한 변조 방법은, 먼저 부호율이 4/15인 LDPC 부호(LDPC code)에 상응하는 부호어(codeword)를 수신한다(S1110).11, a modulation method using a 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention includes a codeword corresponding to an LDPC code with a coding rate of 4/15 (S1110).

이 때, 부호어는 오류정정부호화된 LDPC 부호어일 수도 있고, LDPC 부호어가 인터리빙된 부호어일 수도 있다. 즉, 단계(S1110)는 LDPC 부호화기에서 바로 부호어를 수신할 수도 있고, 중간에 비트 인터리버를 거쳐서 부호어를 수신할 수도 있다.At this time, the codeword may be an error-correction-coded LDPC codeword or an LDPC codeword interleaved with a codeword. That is, the step S1110 may receive the codeword immediately in the LDPC encoder or may receive the codeword through the bit interleaver in the middle.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상을 이용한 변조 방법은 상기 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들에 맵핑한다(S1120).Further, in the modulation method using the 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention, the codeword is mapped to 16 symbols of the unequal 16-symbol signal constellation in units of 4 bits (S1120).

이 때, 16개 심볼들은 심볼들 사이의 거리가 비균등(non-uniform)하고, 1사분면의 4개의 심볼들의 제1 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 허수축을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제2 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 원점을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제3 그룹 및 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 실수축을 기준으로 대칭인 제4 그룹을 포함할 수 있다.At this time, the 16 symbols are non-uniform in distance between the symbols, and are symmetric with respect to the first group of four symbols of the first quadrant, the four symbols of the first group and the imaginary axis A second group of four symbols, a fourth group of four symbols symmetric with respect to the fourth symbol of the first group and four symbols of the first group, and a third group of four symbols symmetric with respect to the origin, Group.

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들(w0, w1, w2, w3)에 상응하는 벡터는 w이고, 상기 제2 그룹의 4개의 심볼들(w4, w5, w6, w7)에 상응하는 벡터는 -conj(w)(conj(w)는 w의 모든 요소의 켤레복소수를 출력하는 함수)이고, 상기 제3 그룹의 4개의 심볼들(w12, w13, w14, w15)에 상응하는 벡터는 -w이고, 상기 제4 그룹의 4개의 심볼들(w8, w9, w10, w11)에 상응하는 벡터는 conj(w)일 수 있다.In this case, a vector corresponding to four symbols (w 0 , w 1 , w 2 , w 3 ) of the first group is w and four symbols (w 4 , w 5 , w 6 , w 7 ) is -conj (w) (conj (w) is a function that outputs the complex conjugate of all elements of w), and the four symbols (w 12 , w 13 , w 14 , w 15 ) is-w, and the vector corresponding to the four symbols (w 8 , w 9 , w 10 , w 11 ) of the fourth group may be conj (w) .

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들 중 둘은 서로 실수 성분의 크기(amplitude)와 허수 성분의 크기(amplitude)가 대칭적일 수 있다.In this case, two of the four symbols of the first group may be symmetric with respect to the amplitude of the real component and the amplitude of the imaginary component.

이 때, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들은 w0, w1, w2 및 w3이고, |real(w0)| = |imaginary(w1)|(real(i)는 i의 실수성분을 출력하는 함수, imaginary(i)는 i의 허수성분을 출력하는 함수, i는 임의의 복소수)이고, |real(w1)| = |imaginary(w0)|이고, |real(w2)| = |imaginary(w3)|이고, |real(w3)| = |imaginary(w2)|일 수 있다.In this case, the four symbols of the first group are w 0 , w 1 , w 2 and w 3 , and | real (w 0 ) | = | Imaginary (w 1) | (real (i) is a function that outputs a real component of the i, imaginary (i) is a function for outputting an imaginary component of the i, i is an arbitrary complex number) and, | real (w 1 ) | = | imaginary (w 0 ) |, and | real (w 2 ) | = | imaginary (w 3 ) |, and real (w 3 ) | = | imaginary (w 2 ) |.

이 때, 상기 16개 심볼들은 상기 표 4와 같이 정의될 수 있다.At this time, the 16 symbols can be defined as shown in Table 4 below.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 16-심볼 비균등 신호성상을 이용한 변조 방법은 상기 맵핑에 상응하여 반송파(carrier)의 진폭 및 위상 중 어느 하나 이상을 조정한다(S1130).In addition, the modulation method using the 16-symbol unequal signal constellation according to an embodiment of the present invention adjusts at least one of the amplitude and the phase of the carrier according to the mapping (S1130).

도 1에 도시된 오류정정 부호화기(13)는 도 10과 같은 구조로 구현될 수도 있다.The error correction encoder 13 shown in FIG. 1 may be implemented with the structure shown in FIG.

즉, 오류정정 부호화기는 메모리들 및 프로세서를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 메모리는 길이가 16200이고 부호율이 4/15인 LDPC 부호어(codeword)를 저장하기 위한 메모리이고, 제2 메모리는 0으로 초기화되는 메모리일 수 있다.That is, the error correction encoder may include memories and a processor. In this case, the first memory may be a memory for storing an LDPC codeword having a length of 16200 and a coding rate of 4/15, and the second memory may be a memory initialized to zero.

메모리들은 각각 λi(i=0, 1, ..., N-1) 및 Pj(j=0, 1, ..., M1+M2-1)에 상응하는 것일 수 있다.The memories may correspond to lambda i (i = 0, 1, ..., N-1) and Pj (j = 0, 1, ..., M 1 + M 2 -1), respectively.

프로세서는 패러티 검사 행렬(parity check matrix)에 상응하는 수열을 이용하여 상기 메모리에 대한 누적(accumulation)을 수행하여, 정보 비트들(information bits)에 상응하는 상기 LDPC 부호어를 생성할 수 있다.The processor may accumulate the memory using a sequence corresponding to a parity check matrix to generate the LDPC codeword corresponding to the information bits.

이 때, 누적은 상기 테이블의 수열을 이용하여 갱신되는 패러티 비트 주소들(parity bit addresses)에서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed at parity bit addresses that are updated using the sequence of the table.

이 때, LDPC 부호어는 상기 정보 비트들에 상응하고 길이가 4320(=K)인 시스터매틱(systematic) 파트(λ0, λ1, ..., λK -1), 패러티 검사 행렬에 포함된 이중 대각행렬에 상응하고 길이가 1080(=M1=g)인 제1 패러티 파트(λK, λK + 1, ..., λK +M1-1) 및 상기 패러티 검사 행렬에 포함된 항등행렬에 상응하고 길이가 10800(=M2)인 제2 패러티 파트(λK +M1, λK +M1+ 1, ..., λK +M1+M2- 1)를 포함할 수 있다.In this case, the LDPC codeword includes a systematic part (λ 0 , λ 1 ,..., Λ K -1 ) corresponding to the information bits and having a length of 4320 (= K) The first parity part (? K ,? K + 1 , ...,? K + M1-1 ) corresponding to the diagonal diagonal matrix and having a length of 1080 (= M 1 = g) It corresponds to the matrix and has a length that can contain 10800 (M = 2) of the second parity part (λ K + M1, λ K + M1 + 1, ..., λ K + M1 + M2- 1).

이 때, 수열은 상기 시스터매틱 파트의 길이인 4320을 상기 패러티 검사 행렬에 상응하는 CPM 사이즈(L)인 360으로 나눈 값에 제1 패러티 파트의 길이(M1)인 1080을 360으로 나눈 값을 더한 수(4320/360+1080/360=15)만큼의 행들(rows)을 가질 수 있다.In this case, a value obtained by dividing 4320, which is the length of the systematic part, by 360, which is the CPM size (L) corresponding to the parity check matrix, and 1080, which is the length (M 1 ) of the first parity part, (4320/360 + 1080/360 = 15) rows.

전술한 바와 같이, 수열은 상기 테이블로 표현될 수 있다.As described above, the sequence may be represented by the table.

이 때, 제2 메모리는 제1 패러티 파트의 길이(M1) 및 제2 패러티 파트의 길이(M2)의 합(M1+M2)에 상응하는 사이즈를 가질 수 있다.At this time, the second memory may have a size corresponding to the sum (M 1 + M 2 ) of the length (M 1 ) of the first parity part and the length (M 2 ) of the second parity part.

이 때, 패러티 비트 주소들은 상기 수열의 각각의 행에 나타내진 이전 패러티 비트 주소들 각각(x)과 제1 패러티 파트의 길이(M1)를 비교한 결과에 기반하여 갱신될 수 있다.At this time, the parity bit addresses may be updated based on the result of comparing each of the previous parity bit addresses (x) shown in each row of the series with the length (M 1 ) of the first parity part.

즉, 패러티 비트 주소들은 상기 수학식 5에 의하여 갱신될 수 있다. 이 때, x는 이전 패러티 비트 주소, m은 정보 비트 인덱스로 0보다 크고 L보다 작은 정수, L은 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈, Q1은 M1/L, M1은 상기 제1 패러티 파트의 사이즈, Q2는 M2/L, M2는 상기 제2 패러티 파트의 사이즈일 수 있다.That is, the parity bit addresses can be updated by Equation (5). Where m is an integer greater than 0 and less than L, and L is the CPM size of the parity check matrix, Q 1 is M 1 / L, and M 1 is the first parity part Q 2 may be M 2 / L, and M 2 may be the size of the second parity part.

이 때, 상기 누적은 전술한 바와 같이 상기 패러티 검사 행렬의 CPM 사이즈 L=360 단위로 수열의 행을 바꿔가면서 수행될 수 있다.At this time, the accumulation may be performed while changing the rows of the sequence with the CPM size L = 360 units of the parity check matrix as described above.

이 때, 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)는 상기 수학식 7을 통하여 설명한 바와 같이, 제1 메모리 및 제2 메모리를 이용한, 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.In this case, the first parity part (? K ,? K + 1 , ...,? K + M1-1 ) has parity interleaving using the first memory and the second memory, (parity interleaving).

이 때, 제2 패러티 파트(λK +M1, λK +M1+ 1, ..., λK +M1+M2- 1)는 상기 수학식 8을 통하여 설명한 바와 같이 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)의 생성이 완료된 후 상기 제1 패러티 파트(λK, λK+1, ..., λK+M1-1)와 상기 수열을 이용하여 수행되는 상기 누적이 완료된 후, 제1 메모리 및 제2 메모리를 이용한 패러티 인터리빙(parity interleaving)을 수행하여 생성될 수 있다.At this time, the second parity part (M1 + K λ, λ K + M1 + 1, ..., λ K + M1 + M2- 1) includes a first parity part (λ K, as described through the equation (8), after the generation of λ K + 1, ..., λ K + M1-1) has completed the first parity part (λ K, λ K + 1 , ..., λ K + M1-1) and the sequence And performing parity interleaving using the first memory and the second memory after the accumulation performed using the first memory and the second memory is completed.

도 1에 도시된 비트 인터리버(14)도 도 10과 같은 구조로 구현될 수 있다.The bit interleaver 14 shown in FIG. 1 may also be implemented with the structure shown in FIG.

즉, 제1 메모리는 길이가 16200이고 부호율이 4/15인 LDPC 부호어를 저장할 수 있다. 프로세서는 상기 LDPC 부호어를, 상기 LDPC 부호어의 패러럴 팩터(parallel factor)에 상응하는 비트그룹 단위로 인터리빙하여 인터리빙된 부호어를 생성할 수 있다. 이 때, 패러럴 팩터는 360일 수 있다. 이 때, 비트그룹은 360 비트들을 포함할 수 있다. 이 때, LDPC 부호어는 상기 수학식 9와 같이 45개의 비트그룹들로 분할될 수 있다.That is, the first memory may store an LDPC codeword having a length of 16200 and a coding rate of 4/15. The processor may generate the interleaved codeword by interleaving the LDPC codeword in a bit group unit corresponding to a parallel factor of the LDPC codeword. At this time, the parallel factor may be 360. At this time, the bit group may include 360 bits. At this time, the LDPC codeword can be divided into 45 bit groups as shown in Equation (9).

이 때, 인터리빙은 퍼뮤테이션 오더(permutation order)를 이용한 상기 수학식 10을 이용하여 수행될 수 있다.In this case, the interleaving can be performed using Equation (10) using a permutation order.

이 때, 퍼뮤테이션 오더는 상기 수학식 11에 의하여 표현되는 인터리빙 시퀀스에 상응하는 것일 수 있다.In this case, the permutation order may correspond to the interleaving sequence represented by Equation (11).

제2 메모리는 상기 인터리빙된 부호어를 16-심볼 맵핑을 위한 변조기로 제공한다.The second memory provides the interleaved codeword to a modulator for 16-symbol mapping.

이 때, 변조기는 도 10을 통하여 설명한 바와 같이 NUC(Non-Uniform Constellation) 심볼 맵핑을 수행하는 심볼 맵핑 장치일 수 있다.In this case, the modulator may be a symbol mapping apparatus for performing NUC (Non-Uniform Constellation) symbol mapping as described with reference to FIG.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기, 변조 방법 및 BICM 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the modulator, the modulation method, and the BICM device using the unequal 16-symbol signal constellation according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, All or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications can be made.

1010, 1030: 메모리
1020: 프로세서
1010, 1030: memory
1020: Processor

Claims (6)

부호율이 4/15인 LDPC 부호(LDPC code)에 상응하는 부호어(codeword)를 수신하는 메모리; 및
상기 부호어를 4비트 단위로 비균등 16-심볼 신호성상의 16개 심볼들에 맵핑하는 프로세서
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기.
A memory for receiving a codeword corresponding to an LDPC code having a code rate of 4/15; And
A processor for mapping the codeword to 16 symbols of unequal 16-symbol signal constellation in 4-bit units;
Symbol signal constellation based on the unequal 16-symbol signal constellation.
청구항 1에 있어서,
상기 16개 심볼들은 심볼들 사이의 거리가 비균등(non-uniform)하고, 1사분면의 4개의 심볼들의 제1 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 허수축을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제2 그룹, 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 원점을 기준으로 대칭인 4개의 심볼들의 제3 그룹 및 상기 제1 그룹의 4개의 심볼들과 실수축을 기준으로 대칭인 제4 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기.
The method according to claim 1,
The sixteen symbols are non-uniform in distance between symbols, and are divided into a first group of four symbols in the first quadrant, four symbols in the first group and four symbols symmetrical in terms of the imaginary axis A fourth group of four symbols symmetric with respect to the fourth symbol of the first group and four symbols of the first group and a fourth group symmetric with respect to the real axis with respect to the fourth symbol of the first group, Symbol signal constellation. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 16. &lt; / RTI &gt;
청구항 2에 있어서,
상기 제1 그룹의 4개의 심볼들(w0, w1, w2, w3)에 상응하는 벡터는 w이고, 상기 제2 그룹의 4개의 심볼들(w4, w5, w6, w7)에 상응하는 벡터는 -conj(w)(conj(w)는 w의 모든 요소의 켤레복소수를 출력하는 함수)이고, 상기 제3 그룹의 4개의 심볼들(w12, w13, w14, w15)에 상응하는 벡터는 -w이고, 상기 제4 그룹의 4개의 심볼들(w8, w9, w10, w11)에 상응하는 벡터는 conj(w)인 것을 특징으로 하는 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기.
The method of claim 2,
The vector corresponding to the four symbols (w 0 , w 1 , w 2 , w 3 ) of the first group is w and the four symbols (w 4 , w 5 , w 6 , w 7 ) is -conj (w) (conj (w) is a function that outputs the complex conjugate of all elements of w), and the four symbols of the third group (w 12 , w 13 , w 14 , w 15 ) is-w, and the vector corresponding to the four symbols (w 8 , w 9 , w 10 , w 11 ) of the fourth group is conj (w) Modulator using uniform 16-symbol signal constellation.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 그룹의 4개의 심볼들 중 둘은 서로 실수 성분의 크기(amplitude)와 허수 성분의 크기(amplitude)가 대칭적인 것을 특징으로 하는 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기.
The method of claim 3,
Wherein two of the four symbols of the first group are symmetric with respect to amplitude and imaginary component of the real component and the imaginary component, respectively.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 그룹의 4개의 심볼들은 w0, w1, w2 및 w3이고, |real(w0)| = |imaginary(w1)|(real(i)는 i의 실수성분을 출력하는 함수, imaginary(i)는 i의 허수성분을 출력하는 함수, i는 임의의 복소수)이고, |real(w1)| = |imaginary(w0)|이고, |real(w2)| = |imaginary(w3)|이고, |real(w3)| = |imaginary(w2)|인 것을 특징으로 하는 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기.
The method of claim 4,
The four symbols of the first group are w 0 , w 1 , w 2 and w 3 , and | real (w 0 ) | = | Imaginary (w 1) | (real (i) is a function that outputs a real component of the i, imaginary (i) is a function for outputting an imaginary component of the i, i is an arbitrary complex number) and, | real (w 1 ) | = | imaginary (w 0 ) |, and | real (w 2 ) | = | imaginary (w 3 ) |, and real (w 3 ) | = | imaginary (w 2 ) |. The modulator using the unequal 16-symbol signal constellation.
청구항 5에 있어서,
상기 16개 심볼들은 하기 표와 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 비균등 16-심볼 신호성상을 이용한 변조기.
[표]
Figure pat00033
The method of claim 5,
Wherein the 16 symbols are defined as shown in the following table.
[table]
Figure pat00033
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