KR20150097048A - Ｆｔｎ 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 복호화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 FTN 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 복호화 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 장치는, FTN(Fast to Nyquist)으로 샘플링된 신호가 통신 채널 상에서 수신된 경우, BCJR 알고리즘을 통해 상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하고, 산출된 사후 확률을 이용하여 로그 우도비를 산출하는 등화기, 상기 등화기로부터 출력된 비트 데이터를 디인터리빙하는 디인터리버, 상기 로드 우도비를 이용하여 상기 디인터리버에 의해 디인터리빙된 데이터비트의 신호 간섭을 보상하여 복호화하는 복호기, 및 상기 복호기로부터 출력된 데이터를 인터리빙하여 상기 등화기로 제공하는 인터리버를 포함한다.

Description

ＦＴＮ 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 복호화 방법{Signal receiving apparatus based on fast than nyquist and and signal decoding method thereof}

본 발명은 FTN 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 복호화 방법에 관한 것으로, 상세하게는 DVB-S2 기반 위성통신 시스템에서 FTN을 이용한 수신 신호를 복호화하는 기술에 관한 것이다.

기존 위성방송 시스템인 DVB-S2 보다 더 높은 전송용량 확보, 개선된 링크 마진을 통한 서비스 가용도 증대, HDTV와 같은 광대역 방송의 신규 서비스 요구 실현, Ka 대역 위성 시스템의 출현과 같은 이유로 DVB-S2 시스템을 개선한 DVB-S2x 시스템이 표준에서 논의되고 있다.

DVB-S2x 시스템에서는 전송 효율을 향상시키기 위한 방법으로 FTN(Faster-Than-Nyquist) 전송 방식을 고려하고 있다. FTN 전송 방식은 주파수 대역에서 주어지는 Nyquist 속도보다 빠르게 신호를 전송하여 전송 효율을 향상시킨다.

하지만, 일반적인 송신기 및 수신기에서 FTN 전송 방식을 사용하는 경우 전송 효율은 증가하지만 셀프-노이즈가 증가하여 시스템 성능에 악영향을 줄 수 있다.

국내공개특허공보 제2011-0061309호

본 발명의 목적은, FTN 전송 방식을 사용하여 전송 효율을 향상시키면서도 인접 심볼 간 간섭으로 인한 복호 성능이 저하되지 않도록 하는 FTN 기반 신호 수신 장치 및 그의 신호 처리 방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치는, FTN(Fast to Nyquist)으로 샘플링된 신호가 통신 채널 상에서 수신된 경우, BCJR 알고리즘을 통해 상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하고, 산출된 사후 확률을 이용하여 로그 우도비를 산출하는 등화기, 상기 등화기로부터 출력된 비트 데이터를 디인터리빙하는 디인터리버, 상기 로드 우도비를 이용하여 상기 디인터리버에 의해 디인터리빙된 데이터비트의 신호 간섭을 보상하여 복호화하는 복호기, 및 상기 복호기로부터 출력된 데이터를 인터리빙하여 상기 등화기로 제공하는 인터리버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 등화기는, 컨볼루션 부호기의 BCJR 알고리즘을 이용하여 수신신호를 등화하는 비터비 등화기인 것을 특징으로 한다.

상기 등화기는, 상기 수신 신호의 간섭량에 따라 채널 메모리 상태를 추정하는 것을 특징으로 한다.

상기 등화기는, 추정된 상태 정보에서 다음 상태로 천이되는 상태 정보에 따라 상태 천이 매트릭을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 등화기는, 채널 메모리 상태에 대한 정보 비트가 10 및 01인 경우에 상태 천이 매트릭을 반전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 등화기는, 상기 상태 천이 매트릭을 이용하여 순방향 상태 매트릭 및 역방향 상태 메트릭을 산출하고, 상기 순방향 상태 매트릭, 상기 역방향 상태 매트릭 및 상기 상태 천이 매트릭에 해당하는 확률 성분을 이용하여 상기 로그 우도비를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 복호화부는, 상기 수신 신호에 대한 간섭량의 크기에 대응하여 추정된 데이터 비트 및 송신측에서 부호화된 데이터 비트를 비교하여 데이터 복호화에 따른 신뢰도를 출력하도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신호 복호화 방법은, FTN(Fast to Nyquist)으로 샘플링된 신호가 통신 채널 상에서 수신된 경우, 등화기가 BCJR 알고리즘을 통해 상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계, 상기 등화기가 산출된 상기 사후 확률을 이용하여 로그 우도비를 산출하는 단계, 디인터리버가 상기 등화기로부터 출력된 비트 데이터를 디인터리빙하는 단계, 복호기가 상기 로드 우도비를 이용하여 상기 디인터리버에 의해 디인터리빙된 데이터비트의 신호 간섭을 보상하여 복호화하는 단계, 및 인터리버가 상기 복호기로부터 출력된 데이터를 인터리빙하여 상기 등화기로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 등화기는, 컨볼루션 부호기의 BCJR 알고리즘을 이용하여 수신신호를 등화하는 비터비 등화기인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 신호 복호화 방법은, 상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계 이전에, 상기 수신 신호의 간섭량에 따라 채널 메모리 상태를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계는, 추정된 상기 채널 메모리 상태에서 다음 상태로 천이되는 상태 정보에 따라 상태 천이 매트릭을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계는, 상기 채널 메모리 상태에 대한 정보 비트가 10 및 01인 경우에 상태 천이 매트릭을 반전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 로그 우도비를 산출하는 단계는, 상기 상태 천이 매트트릭과, 상기 상태 천이 매트릭을 이용하여 산출된 순방향 상태 매트릭 및 역방향 상태 메트릭에 해당하는 확률 성분을 이용하여 상기 로그 우도비를 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 신호 복호화 방법은, 상기 수신 신호에 대한 간섭량의 크기에 대응하여 추정된 데이터 비트 및 송신측에서 부호화된 데이터 비트를 비교하여 데이터 복호화에 따른 신뢰도를 출력하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, FTN 전송 방식을 사용하여 전송 효율을 향상시키면서도 인접 심볼 간 간섭으로 인한 복호 성능이 저하되지 않도록 하는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 데이터 예측 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 FTN 성능 모니터링 결과를 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 신호 처리 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분이 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다.

또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치가 적용된 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 통신 시스템은 송신 장치(100) 및 수신 장치(200)를 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 통신 시스템에서 무선 채널을 통해 송신 장치(100) 및 수신 장치(200) 간에 전달되는 신호는 빠른 전송속도를 보장하기 위하여 FTN(Fast Than Nyquist) 방식으로 샘플링된 신호(이하에서는 'FTN 신호'라 칭한다.)인 것으로 한다.

먼저, 송신 장치(100)는 부호기(encoder)(110), 인터리버(interleaver)(120) 및 맵퍼(mapper)(130)를 포함할 수 있다.

부호기(110)는 송신 데이터가 입력되면, 입력된 송신 데이터의 정보 비트에 대해 정해진 방식에 따라 인코딩을 수행하고, 그 결과로써 부호화된 비트를 출력한다. 여기서, 부호기(110)는 저밀도 패리티 체크 코드(LDPC, low density parity check code) 방식을 이용하여 송신 데이터의 정보 비트를 부호화하도록 한다.

부호기(110)에 의해 저밀도 패리티 체크 코드 방식으로 부호화된 비트는 인터리버(120)를 통과하여 맵퍼(130)로 전달된다.

인터리버(120)는 부호기(110)에 의해 부호화된 비트의 정렬 순서를 소정 단위로 재배치하여 맵퍼(130)로 전달하도록 한다. 여기서, 인터리버(120)에 의해 재배치된 비트는 후술하는 수신 장치(200)의 디인터리버(220)에 의해 원래 상태로 복원될 수 있다.

인터리버(120)는 송신 장치(100)에서 신호 전송 시 무선 채널 상에서 발생하는 군집오류(Burst error)를 분산시키는 역할을 한다. 따라서, 무선 채널 상에서 채널 부호화 기법만으로는 보상하기 힘든 군집오류를 보상하여 채널 전송에 따른 성능을 개선시킬 수 있다.

맵퍼(130)는 인터리버(120)로부터 전달되는 비트를 정해진 방식에 따라 데이터 심벌로 맵핑한다. 이때, 맵퍼(130)는 일정한 비트열을 신호 성상(signal constellation) 상의 위치로 맵핑 할 수 있다. 이 경우, 맵퍼(130)는 PSK(m-phase shift keying) 및 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등과 같은 디지털 변조 방식을 이용하여 심볼 매핑을 수행할 수 있다. 물론, 매핑 방식은 어느 하나에 한정되는 것은 아니며, 실시 형태에 따라 다양하게 적용 가능함은 당연한 것이다.

이때, 맵퍼(130)는 출력 신호를 안테나(미도시)를 통해 무선 채널 상으로 송신하도록 한다.

한편, 수신 장치(200)는 송신 장치(100)에 의해 부호화된 신호를 무선 채널을 통해 수신하여 복호화하도록 한다. 이때, 수신된 무선 채널로부터 수신된 신호는 소정의 잡음(AWGN, Additive White Gaussian Noise)이 부가된 신호이다.

이에, 수신 장치(200)는 등화기(equalizer)(210), 디인터리버(220), 복호기(230) 및 인터리버(240)를 포함할 수 있다.

등화기(210)는 안테나(미도시)를 통해 무선 채널 상의 FTN 신호가 수신되면, 수신된 FTN 신호의 데이터에 대해 등화를 수행하도록 한다.

이때, 안테나를 통해 수신된 신호는 FTN 신호는 전송 속도가 빠르긴 하나, 인접 심볼 간섭(ISI, intersymbol interference)이 발생하게 된다. 따라서, 등화기(210)는 인접 심볼 간섭(ISI)을 극복할 수 있도록 수신 신호의 채널 부호와 연접하는 등화를 수행하여 셀프 노이즈를 제거하도록 한다.

이 경우, 등화기(210)는 컨볼루션 부호기(110)의 SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)인 BCJR(Bahl Cocke Jelinek Raviv) 알고리즘을 이용하여 등화를 수행하는 비터비 등화기가 적용될 수 있다.

이때, 등화기(210)는 BCJR 알고리즘을 통해, 입력된 정보 비트의 사후 확률을 계산하여 로그 우도비(LLR, Log Likelihood Ratio)를 산출하도록 한다. 로그 우도비(LLR)는 아래 [수학식 1]과 같이 구현될 수 있다.

[수학식 1]에서 dk는 k 번째 정보 비트, Sk는 k 번째 심볼 구간에서의 채널 메모리 상태, R은 수신된 심볼, N은 수신신호 심벌의 총 개수를 나타내며, λ는 사후 확률, L(dk)는 dk의 로그 우도비(LLR)를 나타낸다.

여기서, 사후 확률에 대한 확률성분은 순방향 상태 매트릭(FSM, Forward State Metric), 역방향 상태 매트릭(BSM, Backward State Metric) 및 상태 천이 매트릭(BM, Branch Metric)에 해당하는 확률함수로 정의할 수 있다.

이때, 순방향 상태 매트릭(FSM), 역방향 상태 매트릭(BSM) 및 상태 천이 매트릭(BM)에 해당하는 각 확률함수는 아래 [수학식 2]를 참조하도록 한다.

여기서, α는 순방향 상태 매트릭(FSM), β는 역방향 상태 매트릭(BSM), 그리고 δ는 상태 천이 매트릭(BM)을 나타낸다.

이때, [수학식 2]의 각 확률성분을 [수학식 1]의 사후 확률에 적용하여 아래와 같이 [수학식 3]을 도출해 낼 수 있다.

[수학식 3]에서와 같이, 등화기(210)는 순방향 상태 매트릭(FSM), 역방향 상태 매트릭(BSM) 및 상태 천이 매트릭(BM)을 이용하여 최종적인 로그 우도비(LLR)을 산출하게 된다.

이 경우, 등화기(210)는 연속적인 데이터 또는 적어도 두 개 이상의 데이터로 양자화된 근사값으로 연판정된 심볼을 출력하게 된다.

또한, 등화기(210)는 복호기(230)에 의해 복호화된 데이터에 오류가 없는 경우 인터리버(240)를 통해 인터리빙 된 정보 비트를 전달받아 사전 확률 정보로서 이용할 수 있다.

디인터리버(220)는 등화기(210)에 의해 인접 심볼 간섭(ISI)이 보상된 신호를 디인터리빙히도록 한다. 이 경우, 디인터리버(220)는 송신 장치(100)의 인터리버(120)에 의해 재배치된 데이터 비트의 배열 순서를 이전 상태의 비트열로 복원하도록 한다.

복호기(230)는 디인터리버(220)에 의해 복원된 비트열을 복호화하도록 한다.

여기서, 복호기(230)는 송신 장치(100)의 부호기(110)와 마찬가지의 방식을 적용하여 비트를 복호화하도록 하도록 한다. 다시 말해, 복호기(230)는 저밀도 패리티 체크 코드(LDPC) 방식을 이용하여 수신 신호의 데이터 비트를 복호화하도록 한다.

이때, 복호기(230)는 등화기(210)에서 산출된 로그 우도비(LLR)을 이용하여 사전 정보(a priori information)를 계산하고, 추정된 데이터 비트와 부호화된 비트에 대한 신뢰도를 출력한다.

만일, 복호화된 데이터에 오류가 없는 경우 추정된 데이터 비트와 부호화된 비트에 대한 신뢰도는 인터리버(240)로 입력되며, 인터리버(240)는 복호기(230)에 의해 출력된 정보 비트를 다시 인터리빙하도록 한다. 이때 인터리버(240)에 의해 인터리빙 된 정보 비트는 다시 등화기(210)로 입력된다.

따라서, 복호 과정은 기 설정된 횟수만큼 반복하여 수행된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 추정 데이터 검출 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수신 장치가 통신 시스템의 무선 채널 상에서 수신한 신호는 소정의 간섭을 포함하고 있다. 특히, FTN 방식으로 샘플링된 신호의 경우에는 인접 심볼 간섭(ISI) 영향을 받는다.

이에, 수신 장치는 인접 심볼 간 간섭량의 크기를 토대로 송신 장치에서 부호화된 데이터를 추정할 수 있다. 일 예로서, 인접 심볼에 따른 간섭량 크기는 도 2와 같은 맵핑 테이블로 구현할 수 있다.

여기서, 본 발명에서는 신호 필터 탭 수가 1이고, 최대 간섭량이 50%인 FTN을 이용하기 때문에, 현재 위치의 데이터를 기준으로 전/후의 하나의 데이터에 의해 영향을 받는다. 따라서, 수신 장치는 도 2와 같이 세 개의 데이터를 기준으로 하는 간섭량의 크기에 근거하여 원래 데이터를 추정하는 것이 가능하게 된다.

도 2는 간섭량(τ)이 20%인 경우의 각 데이터에 대한 간섭량의 크기를 나타낸 것이다. 여기서, 도 2는 수신 신호에서 t 위치의 데이터를 기준으로 t의 전후 위치인 t-1 및 t+1 위치의 데이터에 따른 간섭량의 크기(T)를 도시하였다.

먼저, 도 2의 (a)와 같이 t+1, t, t-1의 데이터가 '000'인 경우, 그 간섭량 크기는 -1.390080이 되고, (b)와 같이 t+1, t, t-1의 데이터가 '001'인 경우, 그 간섭량 크기는 -1.095634이 된다. 또한, 도 2의 (c)와 같이 t+1, t, t-1의 데이터가 '010'인 경우, 그 간섭량 크기는 0.801187이 되고, (d)와 같이 t+1, t, t-1의 데이터가 '011'인 경우, 그 간섭량 크기는 1.095634이 된다. 또한, 도 2의 (e)와 같이 t+1, t, t-1의 데이터가 '100'인 경우, 그 간섭량 크기는 -1.095634이 되고, (f)와 같이 t+1, t, t-1의 데이터가 '101'인 경우, 그 간섭량 크기는 -0.801187이 된다.

여기서, '000'과 '111', '001'과 '110', '010'과 '101', '011'과 '100'은 반전값이므로 그 간섭량의 크기는 같지만 둘 중 하나가 (-) 값이 된다.

따라서, 수신 장치는 수신 신호에 대한 간섭량에 대하여 도 2를 참조하여 원래의 데이터를 추정할 수 있다.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 복호 동작을 설명하는데 참조되는 예시도로서, 채널 메모리의 상태를 결정하는 동작을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 수신 장치는 채널 메모리가 두 개인 경우의 상태를 예로 하여 설명한다. 이때, 도 3에 도시된 트렐리스도(trellis representation)을 이용하여 채널 메모리의 상태를 결정하도록 한다.

여기서, 도 3a 및 도 3b에 적용된 트렐리스 구조는 LDPC 부호화율이 1/2이고, 총 데이터 량은 106개, 필터는 roll of factor가 0.35이고, 필터탭이 1인 SRRC 필터를 적용한 구조이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 채널 메모리가 두 개인 경우에 구현 가능한 채널 메모리의 상태 데이터는 '00', '10', '01', '11'이 된다. 이때, 트렐리스도의 각 상태에서 다음 상태로 천이되는 것은 채널 메모리에 새로 입력되는 정보 비트값이 무엇인지에 따라 결정되는데, 이 경우 정보 비트가 두 가지 종류의 비트, 즉, '0'과 '1'이 입력되기 때문에 다음 상태로 천이되는 상태는 두 가지가 될 수 있다.

다시 말해, 현재의 채널 메모리 상태 데이터인 '00', '10', '01', '11' 중 '00'은 입력되는 정보 비트값이 '0'이면 다음 상태가 '00'이 되고, '1'이 입력되면 '10'이 된다. 또한, '10'은 입력되는 정보 비트값이 '0'이면 다음 상태가 '01'이 되고, '1'이 입력되면 '11'이 된다. 또한, '01'은 입력되는 정보 비트값이 '0'이면 다음 상태가 '00'이 되고, '1'이 입력되면 '10'이 된다. 또한, '11'은 입력되는 정보 비트값이 '0'이면 다음 상태가 '01'이 되고, '1'이 입력되면 '11'이 된다.

이때, 트렐리스도에서의 각 상태 천이 경로 상에 적용되는 상태 천이 확률간의 차이를 크게 하는 경우 더욱 정확한 로그 우도비(LLR)를 산출할 수 있다. 따라서, 현재의 상태 데이터 중 '10'과 '10'에 대한 다음 상태를 결정함에 있어서, 상태 천이 값을 반전시키도록 한다.

일 예로서, '10'->'01'의 상태 천이 경로 상에서 기존에 도 3a와 같이 적용되던 BM 010을 도 3b와 같이 101로 반전시키고, '10'->'11'의 상태 천이 경로 상에서 기존에 도 3a와 같이 적용되던 BM 110을 도 3b와 같이 001로 반전시키도록 한다.

또한, '01'->'00'의 상태 천이 경로 상에서 기존에 도 3a와 같이 적용되던 BM 001을 도 3b와 같이 110로 반전시키고, '01'->'10'의 상태 천이 경로 상에서 기존에 도 3a와 같이 적용되던 BM 101을 도 3b와 같이 010으로 반전시키도록 한다.

이 경우, 다음 상태 '00'에 대하여 도 3a에서는 이전 상태 '00'으로부터의 BM '000'과 이전 상태 '01'로부터의 BM '001' 간 비트 차이가 1 비트였다면, 도 3b에서 을 반전시킨 이후에는 각 BM이 '000'과 '110'으로 그 차이가 2 비트로 커지게 된다.

마찬가지로, 다음 상태 '10'에 대하여 도 3a에서는 이전 상태 '00'으로부터의 BM '100'과 이전 상태 '01'로부터의 BM '101' 간 비트 차이가 1 비트였다면, 도 3b에서 BM을 반전시킨 이후에는 각 BM이 '100'과 '010'으로 그 차이가 2 비트로 커지게 된다.

또한, 다음 상태 '01'에 대하여 도 3a에서는 이전 상태 '10'으로부터의 BM '010'과 이전 상태 '11'로부터의 BM '011' 간 비트 차이가 1 비트였다면, 도 3b에서 BM을 반전시킨 이후에는 각 BM이 '101'과 '011'으로 그 차이가 2 비트로 커지게 된다.

마지막으로, 다음 상태 '11'에 대하여 도 3a에서는 이전 상태 '10'으로부터의 BM '110'과 이전 상태 '11'로부터의 BM '111' 간 비트 차이가 1 비트였다면, 도 3b에서 BM을 반전시킨 이후에는 각 BM이 '001'과 '111'로 그 차이가 2 비트로 커지게 된다.

이와 같이, '10' 및 '01'에 대한 BM을 도 3b와 같이 반전시킴으로써 다음 상태에서의 BM 간 차이가 커짐에 따라 정확한 로그 우도비(LLR)를 산출할 수 있게 된다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 FTN 성능 시뮬레이션 결과를 설명하는데 참조되는 예시도이다.

이때, 도 4a는 간섭량이 29.16%인 경우의 성능 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이고, 도 4b는 간섭량이 40.60%인 경우의 성능 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이고, 도 4c는 간섭량이 50%인 경우의 성능 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.

도 4a 내지 도 4c의 성능 측정을 위한 시뮬레이션에 적용되는 파라미터는 LDPC 부호화율이 1/2, 총 데이터 량은 10⁶개, 필터는 roll of factor가 0.35이고 필터탭이 1인 SRRC(square-root-raised-cosine) 필터를 적용하는 것으로 한다. 또한, 복호화 반복 횟수는 시뮬레이션 결과 최적이었던 inner iteration (LDPC decoder) 60회, outer iteration (Turbo Equalization) 4회로 고정하였다.

상기의 파라미터에 의한 도 4a 내지 도 4c의 각 시뮬레이션 결과는 도 3a의 트랠리스도 및 도 3b의 트랠리스도를 각각 적용한 경우의 그래프를 도시하였다.

도 4a 내지 도 4c에서, 도면부호 411, 421, 431은 간섭이 없는 신호를 나타낸 것이고, 412, 422, 432는 각각 간섭이 부가된 신호를 나타낸 것이며, 413, 423, 433은 도 3a의 트랠리스도를 이용하여 복호화한 신호, 그리고 414, 424, 434는 도 3b의 트랠리스도를 이용하여 복호화한 신호를 나타낸 것이다.

이 경우, 인접 심볼간 간섭이 많이 발생하기 시작하는 영역에서 414, 424, 434의 그래프가 411, 421, 431의 그래프와 유사하게 검출된 반면, 413, 423, 433의 그래프는 412, 422, 432의 그래프와 유사하게 검출된 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 수신 장치에서 도 3b의 방식을 수신신호를 등화하는데 적용함으로써 높은 성능의 복호 기능을 구현할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FTN 기반 신호 수신 장치의 신호 처리 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 수신 장치는 안테나를 통해 신호를 수신하면(S100), 수신된 신호의 신호 간섭량에 따라 송신 장치에서 부호화된 데이터의 채널 메모리 상태를 추정하고 추정 데이터를 검출하도록 한다(S110).

이때, 수신 장치는 'S110' 과정에서 추정된 상태 정보에 대해 다음 상태로 천이되는 상태 데이터에 따라 상태 천이 매트릭(BM)을 산출하고, 이를 통해 순방향 상태 매트릭(FSM) 및 역방향 상태 매트릭(BSM)을 산출하도록 한다(S120).

여기서, 채널 메모리 상태에 따라 상태 천이 매트릭(BM)을 산출하는 과정에 대한 구체적인 설명은 도 3b를 참조하도록 한다.

이후, 수신 장치는 'S120' 과정에서 산출된 순방향 상태 매트릭(FSM), 역방향 상태 매트릭(BSM) 및 상태 천이 매트릭(BM)을 이용하여 데이터 비트에 대한 로그 우도비(LLR)를 산출할 수 있다(S130).

여기서, 수신 장치는 'S130' 과정에서 산출된 로그 우도비(LLR)을 적용하여 데이터 심볼 간 간섭을 보상하고(S140), 'S140' 과정에서 간섭 보상된 데이터 비트를 복호화하도록 한다(S150).

한편, 본 발명은 위에서 논의된 다양한 실시예가 하나 이상의 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행되는 경우 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 송신 장치 110: 부호기
120: 인터리버 130: 맵퍼
200: 수신 장치 210: 등화기
220: 디인터리버 230: 복호기
240: 인터리버

Claims (14)

1. FTN(Fast to Nyquist)으로 샘플링된 신호가 통신 채널 상에서 수신된 경우, BCJR 알고리즘을 통해 상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하고, 산출된 사후 확률을 이용하여 로그 우도비를 산출하는 등화기;
   상기 등화기로부터 출력된 비트 데이터를 디인터리빙하는 디인터리버;
   상기 로드 우도비를 이용하여 상기 디인터리버에 의해 디인터리빙된 데이터비트의 신호 간섭을 보상하여 복호화하는 복호기; 및
   상기 복호기로부터 출력된 데이터를 인터리빙하여 상기 등화기로 제공하는 인터리버
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 등화기는,
   컨볼루션 부호기의 BCJR 알고리즘을 이용하여 수신신호를 등화하는 비터비 등화기인 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 등화기는,
   상기 수신 신호의 간섭량에 따라 채널 메모리 상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 등화기는,
   추정된 상태 정보에서 다음 상태로 천이되는 상태 정보에 따라 상태 천이 매트릭을 산출하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 등화기는,
   채널 메모리 상태에 대한 정보 비트가 10 및 01인 경우에 상태 천이 매트릭을 반전시키는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 등화기는,
   상기 상태 천이 매트릭을 이용하여 순방향 상태 매트릭 및 역방향 상태 메트릭을 산출하고, 상기 순방향 상태 매트릭, 상기 역방향 상태 매트릭 및 상기 상태 천이 매트릭에 해당하는 확률 성분을 이용하여 상기 로그 우도비를 산출하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 복호기는,
   상기 수신 신호에 대한 간섭량의 크기에 대응하여 추정된 데이터 비트 및 송신측에서 부호화된 데이터 비트를 비교하여 데이터 복호화에 따른 신뢰도를 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 FTN 기반 신호 수신 장치.
8. FTN(Fast to Nyquist)으로 샘플링된 신호가 통신 채널 상에서 수신된 경우, 등화기가 BCJR 알고리즘을 통해 상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계;
   상기 등화기가 산출된 상기 사후 확률을 이용하여 로그 우도비를 산출하는 단계;
   디인터리버가 상기 등화기로부터 출력된 비트 데이터를 디인터리빙하는 단계;
   복호기가 상기 로드 우도비를 이용하여 상기 디인터리버에 의해 디인터리빙된 데이터비트의 신호 간섭을 보상하여 복호화하는 단계; 및
   인터리버가 상기 복호기로부터 출력된 데이터를 인터리빙하여 상기 등화기로 제공하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 등화기는,
   컨볼루션 부호기의 BCJR 알고리즘을 이용하여 수신신호를 등화하는 비터비 등화기인 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계 이전에, 상기 수신 신호의 간섭량에 따라 채널 메모리 상태를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계는,
    추정된 상기 채널 메모리 상태에서 다음 상태로 천이되는 상태 정보에 따라 상태 천이 매트릭을 산출하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 수신 신호에 대한 정보 비트의 사후 확률을 산출하는 단계는,
    상기 채널 메모리 상태에 대한 정보 비트가 10 및 01인 경우에 상태 천이 매트릭을 반전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 로그 우도비를 산출하는 단계는,
    상기 상태 천이 매트트릭과, 상기 상태 천이 매트릭을 이용하여 산출된 순방향 상태 매트릭 및 역방향 상태 메트릭에 해당하는 확률 성분을 이용하여 상기 로그 우도비를 산출하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
14. 청구항 8에 있어서,
    상기 수신 신호에 대한 간섭량의 크기에 대응하여 추정된 데이터 비트 및 송신측에서 부호화된 데이터 비트를 비교하여 데이터 복호화에 따른 신뢰도를 출력하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 복호화 방법.
    

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