KR20160020542A - 다차원 성상도를 설계하고 사용하는 장치 및 방법 - Google Patents

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호세인 니코푸르
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Abstract

코드북 생성 방법은 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하는 단계 - 상기 단위 회전은 다차원 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택됨-와 연산 세트를 다차원 모성상도에 적용하여 성상점 세트를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 코드북 생성 방법은 상기 성상점 세트를 상기 복수의 코드북 중 하나로서 저장하는 단계를 포함한다.

Description

다차원 성상도를 설계하고 사용하는 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DESIGNING AND USING MULTIDIMENSIONAL CONSTELLATIONS}
본 발명은 일반적으로 디지털 통신에 관한 것으로, 특히, 다차원 성상도 설계 시스템 및 다차원 성상도를 이용하는 방법에 관한 것이다.
코드 분할 다중 접속(Code division multiple access, CDMA)은 데이터 심볼들이 직교 및/혹은 직교에 가까운 코드 시퀀스로 확산되는 다중 접속 방식이다. 전통적인 CDMA 인코딩(encoding)은 두 단계 프로세스로, 확산 시퀀스가 적용되기 전에 바이너리 코드가 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼에 매핑된다. 전통적인 CDMA 인코딩이 상대적으로 높은 코딩율(coding rate)을 제공하는 반면, 끊임없이 성장하는 차세대 무선 네트워크의 요구에 부응하기 위해 더 높은 코딩율을 성취하기 위한 새로운 방식/메커니즘이 요구된다. 저밀도 확산 (low density spreading, LDS)은 데이터의 서로 다른 계층을 다중화(multiplexing)하기 위해 사용되는 CDMA의 한 형태이다. LDS는 시간이나 주파수에서 계층별 논제로(non-zero) 위치에서 동일한 심볼의 반복을 사용한다. 일례로, LDS 직교 주파수 분할 다중화(LDS-orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)에서, 성상점(constellation point)은 LDS 블럭의 논제로 주파수 톤(tone)에서 반복된다. 스페어스 코드 다중 접속(sparse code multiple access, SCMA)은 심볼의 필수적인 반복없이 다차원 코드북을 사용해서 데이터를 톤으로 확산할 수 있는 LDS의 일반화이다.
본 발명의 실시예들은 다차원 성상도들을 설계하고 사용하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 코드북 중 하나를 생성하는 코드북 생성 방법이 제공된다. 상기 코드북 생성 방법은 설계 장치가, 단위 회전(unitary rotation)을 기준 다차원 성상도 (baseline multidimensional constellation)에 적용하여 다차원 모성상도(multidimensional mother constellation)를 생성하는 단계 - 상기 단위 회전은은 다차원 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택됨-를 포함한다. 상기 코드북 생성 방법은 또한 상기 설계 장치가, 연산 세트를 다차원 모성상도에 적용하여 성상점 세트를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 코드북 생성 방법은 또한 상기 설계 장치가, 상기 성상점 세트를 상기 복수의 코드북 중 하나로서 저장하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 데이터 전송 방법이 제공된다. 상기 데이터 전송 방법은 전송 장치가, 복수의 코드북을 결정하는 단계 - 각 코드북은 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 상기 다차원 모성상도에 연산 세트를 적용하여 코드북을 생성하는 것에 의해 생성되고, 상기 단위 회전은 상기 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택됨-를 포함한다. 상기 데이터 전송 방법은 또한 상기 전송 장치가, 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된 제1 코드북으로부터 제1 코드워드(codeword)를 선택하여 상기 제1 데이터 계층과 관련된 제1 데이터를 인코딩하고, 상기 전송 장치가 제2 데이터 계층에 배타적으로 할당된 제2 코드북으로부터 제2 코드워드를 선택하여 상기 제2 데이터 계층에 관련된 제2 데이터를 인코딩하는 단계를 포함한다. 상기 데이터 전송 방법은 상기 전송 장치가, 상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드를 전송하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 데이터 수신 방법이 제공된다. 상기 데이터 수신 방법은 수신 장치가, 복수의 코드북을 결정하는 단계 - 각 코드북은, 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 다차원 모성상도에 연산 세트를 적용하여 코드북을 생성하는 것에 의해 생성되고, 상기 단위 회전은 상기 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택됨 - 를 포함한다. 상기 데이터 수신 방법은 또한 상기 수신 장치가, 복수의 코드워드를 포함하는 출력 코드워드를 수신하는 단계 - 상기 복수의 코드워드 각각은 서로 다른 코드북에 속하며, 각각의 코드북은 서로 다른 데이터 계층과 관련되어 있음-; 및 상기 수신 장치가, 상기 출력 코드워드 내의 복수의 코드워드 중 제1 코드워드를 식별하는 단계 - 상기 제1 코드워드는 상기 복수의 데이터 계층 중 제1 데이터 층에 배타적으로 할당된 복수의 코드북 중 제1 코드북에 속함-을 포함한다. 상기 데이터 수신 방법은 상기 수신 장치가, 상기 제1 코드워드를 디코딩하여 제1 데이터를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 설계 장치가 제공된다. 상기 설계 장치는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고, 연산 세트를 상기 다차원 모성상도에 적용하여 성상점 세트를 생성하고, 통신 시스템에서의 사용을 위해 상기 성상점 세트를 복수의 코드북 중 하나로서 저장한다. 여기서, 상기 단위 회전은 상기 다차원 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택되며, 상기 코드북은 복수의 데이터 계층 중 하나에 할당된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전송 장치가 제공된다. 상기 전송 장치는 프로세서와 상기 프로세서에 작동 가능하게 결합 되는 송신기를 포함한다. 상기 프로세서는 복수의 코드북을 결정하며, 각각의 코드북은 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 연산 세트를 상기 다차원 모성상도에 적용하는 것에 의해 생성되고, 상기 단위 회전은 상기 다차원 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택된다. 상기 프로세서는 제1 코드북으로부터 제1 코드워드를 선택하여 상기 제1 데이터 계층과 관련된 제1 데이터를 인코딩하고 - 상기 제1 코드북은 상기 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당됨-, 제2 코드북으로부터 제2 코드워드를 선택하고 상기 제2 코드북을 제2 데이터 계층에 배타적으로 할당하여 상기 제2 데이터 계층과 관련된 제2 데이터를 인코딩한다. 상기 송신기는 상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드를 전송한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 수신 장치가 제공된다. 상기 수신 장치는 프로세서와 상기 프로세서에 작동 가능하게 결합 되는 수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 복수의 코드북을 결정하고, 각각의 코드북은 기준 다차원 성상도의 최소 유클리드(Euclidean) 거리를 유지하면서 상기 다차원 성상도에 단위 회전을 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 연산 세트를 상기 다차원 모성상도에 적용하여 코드북을 생성하는 것에 의해 생성된다. 상기 프로세서는 출력 코드워드 내의 복수의 코드워드 중 제1 코드워드를 식별하고, 상기 제1 코드워드를 디코딩하여 제1 데이터를 생성한다. 여기서, 상기 제1 코드워드는 복수의 데이터 계층 중 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된 복수의 코드북 중 제1 코드북에 속하며, 상기 출력 코드는 복수의 코드워드를 포함하고, 상기 복수의 코드워드 각각은 복수의 코드북 중 서로 다른 코드북에 속하며, 상기 복수의 코드북 각각은 복수의 데이터 계층 중 서로 다른 데이터 계층과 연관되어 있다. 상기 수신기는 상기 출력 코드워드를 수신한다.
일 실시의 장점은 체계적은 접근을 통해 코드북으로 사용하기 위한 다차원 성상도를 설계하는 것에 있다. 상기 체계적인 접근은 격자형 성상도를 포함하는 어떠한 다차원 성상도에도 적용 가능하다.
또한, 다이버시티 이득(diversity gain)을 최대화하기 위한 최적화의 장점을 갖는다. 더 나아가, 유클리드(Euclidean) 거리의 손실 없이 거리 곱(product distance)을 최대화할 수 있으며, 이는, 스페어스 코드 다중 접속(SCMA) 코드워드과 같은 분산 톤에 특히 유용할 수 있다.
본 발명과 그 장점들의 더 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면과 함께 하기의 설명이 제공된다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 예를 도시하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 인코딩을 위한 SCMA 인코더의 예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 인코딩을 위한 SCMA 다중화 방식을 보여주는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 코드북을 생성하기 위한 방식의 예를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 다차원 복소수 모성상도를 생성하는 방식의 예를 도시하는 하이 레벨 도면이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 다중 실수 성상도를 사용하여 다차원 복소수 모성상도를 생성하기 위한 방식 예를 도시하는 하이 레벨 도면이다.
도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 다차원 복소수 모성상도로부터 코드북들 생성하기 위한 방식의 예를 도시하는 하이 레벨 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다차원 복수소 성상도의 생성에서 실행되는 연산의 흐름도의 일 예이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다차원 복소수 성상도 생성에 사용되는 방식의 예를 도시하는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 셔플링을 활용하는 다차원 복수소 성상도를 생성하는 장치로써 하나의 장치에서 발생하는 연산들의 흐름도에 대한 예시도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 셔플링을 사용하여 생성된 다차원 복수소 성상도의 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 더 높은 차원을 위한 셔플링을 사용하여 생성된 다차원 복소수 모성상도의 예를 도시하는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 논제로 투영을 최소화하는 회전을 사용하여 생성된 다차원 복소수 성상도의 예를 도시하는 도면이다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 8점 복소수 성상도(T6QAM)의 예를 도시하는 도면이다.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 4점 복소수 성상도(T4QAM)의 예를 도시하는 도면이다.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치에 정보를 전송하는 송신 장치로써 하나의 송신 장치에서 발생하는 연산의 흐름의 예를 도시하는 도면이다.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 코드북(들)을 설계하는 장치로서 하나의 장치에서 발생하는 연산의 흐름의 예를 도시하는 도면이다.
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 셔플링을 사용해서 코드북(들)을 설계하는 장치로써 하나의 장치에서 발생하는 연산의 흐름의 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전송 장치로부터 정보를 수신하는 장치로서 하나의 장치에서 발생하는 연산의 흐름의 예를 도시하는 도면이다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 장치의 예를 도시하는 도면이다.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 코드 결정부의 예를 상세히 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 제2 장치의 예를 도시하는 도면이다.
본 실시예의 작동과 그 구조에 대해 다음에서 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명이 특정 맥락에서 광범위한 다양성으로 형상화된 많은 적용가능한 창의적인 개념을 제공할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 특정 실시예들은 단순히 본 발명의 특정 구조와 본 발명의 구현하기 위한 방법을 설명하는 것으로, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예는 다차원 성상도를 설계하고 사용하는 것에 관한 것이다. 일례로, 설계 장치는 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성한다. 여기서, 상기 단위 회전은 상기 다차원 모성상도의 거리 함수의 최적화를 위해 선택되며, 연산 세트를 다차원 모성상도에 적용하여 성상점 세트를 생성하고, 통신 시스템에서의 사용을 위해, 복수의 코드북 중 하나로서 상기 성상점 세트를 저장한다. 상기 코드북은 복수의 데이터 계층 중 하나에 할당된다.
다른 예로, 전송 장치는 복수의 코드북을 결정하고, 각각의 코드북은 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 연산 세트를 상기 다차원 모성상도에 적용하여 코드북을 생성함으로써 생성된다. 상기 단위 회전은 상기 다차원 모성상도 거리 함수의 최적화를 위해 선택된다. 상기 전송 장치는 제1 코드북으로부터 제1 코드워드를 선택하여 제1 데이터 계층에 관련된 제1 데이터를 인코딩하는데, 상기 제1 코드북은 상기 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된다. 그리고, 상기 전송 장치는 제2 코드북에서 제2 코드워드를 선택하여 제2 데이터 계층과 관련된 제2 데이터를 인코딩하고 상기 제2 코드북을 제2 데이터 계층에 배타적으로 할당하며, 상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드를 전송한다.
또 다른 예로, 수신 장치는 복수의 코드북을 결정하는데, 각각의 코드북은 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 연산 세트를 상기 다차원 모성상도에 적용하여 상기 코드북을 생성함으로써 생성된다. 여기서, 상기 단위 회전은 상기 다차원 모성상도의 거리 함수 최적화를 위해 선택된다. 상기 수신 장치는 복수의 코드워드를 포함하는 출력 코드워드를 수신하는데, 각각의 코드워드는 상기 복수의 코드북 중 서로 다른 코드북에 속하며, 상기 복수의 코드북 각각은 복수의 데이터 계층 중 서로 다른 데이터 계층에 할당된다. 그리고, 상기 수신 장치는 상기 출력 코드워드 내에서 복수의 코드워드 중 제1 코드워드를 식별하며, 상기 제1 코드워드는 상기 복수의 데이터 계층 중 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된 상기 복수의 코드북 중 제1 코드북에 속하며, 상기 수신 장치는 제1 데이터를 생성하기 위해 상기 제1 코드워드를 디코딩한다.
본 발명은 특정 환경, 즉, 더 많은 데이터 트래픽에 대한 요구에 부응하여 높은 데이터율을 제공하기 위해 스페어스 코드 다중 접속 (sparse code multiple access, SCMA)을 사용하는 통신 시스템 환경에서 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은, 통신율을 향상시키기 위해 다차원 모성상도로부터 파생된 코드북을 사용하는 다른 표준 컴플라이언트(standards compliant)와 비표준 통신 시스템에 적용될 수 있다.
상기 SCMA는 바이너리 데이터 스트림(binary data stream) 혹은, 일반적으로, M-ary 데이터 스트림 (여기서, M은 2 이상인 정수)과 같은 데이터 스트림을 다차원 코드워드로 인코딩하는 방법이다. SCMA는 데이터 스트림을 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM) 심볼 매핑을 거치지 않고 바로 다차원 코드워드로 인코딩하는데, 이는 종래의 CDMA 인코딩에 비해 코딩 이득을 가져올 수 있다. 특히, SCMA 인코딩 방식은 QAM 심볼이 아닌 다차원 코드워드를 사용해서 데이터 스트림을 전달한다.
또한, SCMA 인코딩은 종래 CDMA 인코딩에서와 같이 상이한 다중 계층을 위해 상이한 확산 시퀀스를 사용하는 것- 예를 들어, 저밀도 확산(lower density spread, LDS) 에서 LSD 서명(signature)-과는 반대로, 상이한 다중 계층을 위해 상이한 코드북을 사용해서 다중 접속을 제공한다. 더욱이, SCMA 인코딩은 일반적으로 수신기들이 메시지 전송 알고리즘(message passing algorithm)과 같은 저복합 알고리즘(low complexity algorithm)의 사용이 가능한 스페어스 코드워드를 갖는 코드북들 사용하여 상기 수신기에 의해 수신된 결합된 코드워드들로부터 각각의 코드워드를 검출함으로써, 수신기에서의 프로세스 복잡성를 줄인다.
도 1a는 통신시스템(100)의 예를 도시한다. 통신 시스템(100)은 UE(110)-UE(116)과 같은 사용자 장비(UE) 역할을 하는 eNB 105와 eNB 107과 같은 복수의 강화형 노드(enhanced NodeBs) (eNB)를 포함한다. eNB는 통신 제어기, 기지국, 제어기 등으로도 지칭될 수 있는 반면, UE는 이동국, 사용자, 단말, 가입자 등으로 지칭될 수 있다. 일반적으로, eNB는 다중 전송 안테나를 포함하여 다중 UE에 전송, 다중 계층을 하나의 UE에 전송, 혹은 이들의 결합이 가능하다. 더욱이, 제1 eNB는 제2 UE로부터 전송을 받는 UE에게 전송을 할 수도 있다. 상기 장치들(예를 들어, eNB (105)- eNB(107),그리고 UE(110)- UE(116))은 SCMA를 사용해서 통신할 수 있다.
통신 시스템이 다수의 UE와 통신 가능한 다중 eNB를 채택하는 것으로 이해될 수 있으나, 도면에서는 간단하게 두 개의 eNB와 다수의 UE만 보여준다.
통신 시스템(100)은 eNB 및 UE 등이 통신 시스템(100)에서 사용 가능한 코드북 설계에 사용될 수 있는 설계 장치(120)도 포함할 수 있다. 일반적으로, 코드북은 송신 장치 및/또는 수신 장치에 의해 사용될 수 있다. 설계 장치(120)는 복수의 코드북을 설계할 수 있는데, 각각의 코드북은 서로 상이한 다중 계층에 할당된다. 통신 시스템(100)에서, 설계 장치(120)는 상기 복수의 코드북을 eNB에 제공하는데, 상기 UE가 통신 시스템(100)에 관련될 때 상기 복수의 코드북을 차례로 UE에 제공한다.
혹은, 설계 장치(120)는 중앙 집중식 데이터베이스나 원격 디스크 드라이브 등의 저장 장치에 상기 복수의 코드북을 저장할 수 있다. 상기 복수의 코드북은 eNB 및/또는 UE에 의해 필요한 경우 저장 장치로부터 회수될 수 있다.
도 1b는 데이터 인코딩을 위한 SCMA 인코더(150)의 예를 도시한다. 도 1b에서와 같이, SCMA 인코더(150)는 확산 디코더(160)와 확산 코드(들)(165)을 사용해서 인코딩된 데이터 스트림(x1, x2, x3, 및 x4)을 얻기 위해, 예를 들어, 바이너리 데이터 스트림 (b1, b2)과 같이 순방향 오류 정정(forward error correcting, FEC) 인코더(150)로부터 수신된 데이터 스트림을 다차원 코드워드로 매핑한다. 상기 다차원 코드워드는 서로 상이한 다차원 코드북에 속하며, 각각의 코드북은 서로 상이한 다중 계층과 연관된다. 여기서 설명된 바와 같이, 상기 다중 계층은 통신 시스템의 공유 자원을 통해 다중 데이터 스트림이 통신되는 계층 중 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 다중 계층은 다중 입출력 (multiple input and multiple output, MIMO) 공간 계층, 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA)톤, 시분할 다중 접속(TDMA) 계층 등을 포함할 수 있다.
도 2는 데이터 인코딩을 위한 SCMA 다중 방식(200)의 일례를 도시한다. 도 2에서와 같이, SCMA 다중 방식(200)은 코드북(210), 코드북(220), 코드북(230), 코드북(240), 코드북(250), 및 코드북(260)과 같은 복수의 코드북을 활용할 수 있다. 상기 복수의 코드북 각각은 서로 다른 다중 계층에 할당된다. 각 코드북은 복수의 다차원 코드워드를 포함한다. 더 상세하게, 코드북(210)은 코드워드 211-214를 포함하고, 코드북(220)은 코드워드 221-224를 포함하고, 코드북(230)은 코드워드 231-234를 포함하고, 코드북(240)은 코드워드 241-244를 포함하고, 코드북(250)은 코드워드 251-254를 포함하고, 코드북(260)은 코드워드 261-264를 포함한다.
각 코드북에 포함되는 코드워드 각각은 바이너리와 같이 서로 다른 데이터 값으로 매핑된다. 상세한 예로, 코드워드 211, 221, 231, 241, 251, 및 261은 바이너리 값 "00"으로 매핑되고, 코드워드 212, 222, 232, 242, 252, 및 262는 바이너리 값 "01"로 매핑되고, 코드워드 213, 223, 233, 243, 253, 및 263은 바이너리 값 "10"로 매핑되고, 코드워드 214, 224, 234, 244, 254, 및 264는 바이너리 값 "11"로 매핑된다. 비록 도 2에 도시된 각 코드북은 네 개의 코드워드를 포함하는 것으로 도시되었지만, SCMA 코드북은 일반적으로 정해지지 않은 수의 코드워드를 포함할 수 있다. 일례로, SCMA 코드북은 여덟 개의 코드워드 (예를 들어, 바이너리 값 000...111)로 매핑되는), 열 여섯 개의 코드워드(예를 들어, 바이너리 값 0000,..., 1111로 매핑되는), 혹은 그 이상을 포함할 수 있다.
도 2에서와 같이, 상이한 코드워드들은 다중 계층을 통해 전송되는 바이너리 데이터에 따라 다양한 코드북 210, 220, 230, 240, 250, 및 260으로부터 선택된다. 이러한 예에서, 코드워드 214는 바이너리 값 "11" 이 제1 다중 계층을 통해 전송되기 때문에 코드북 210으로부터 선택되고, 코드워드 222는 바이너리 값 "11"이 제2 데이터 계층을 통해 전송되기 때문에 코드북 210으로부터 선택되며, 코드워드 233은 바이너리 값 "10" 이 제3 다중 계층을 통해 전송되기 때문에 코드북 230으로부터 선택되고, 코드워드 242는 바이너리 값 "01" 이 제4 다중 계층을 통해 전송되기 때문에 코드북 410으로부터 선택되고, 코드워드 250은 바이너리 값 "01" 이 제5 다중 계층을 통해 전성되기 때문에 코드북 250으로부터 선택되고, 코드워드 264는 바이너리 값 "11" 이 제6 다중 계층을 통해 전송되기 때문에 코드북 260으로부터 선택된다. 그 후, 코드워드 214, 222, 233, 242, 252, 및 264가 서로 결합되어 네트워크의 공유 자원을 통해 전송되는 다중 데이터 스트림(280)을 형성한다. 즉, 코드워드 214, 222, 233, 242, 252, 및 264는 스페어스(sparse) 코드워드들 이므로, 다중 데이터 트림(280)을 수신할 때 MPA(message passing algorithm)와 같은 저복잡 알고리즘을 사용해서 식별될 수 있다.
도 3a는 코드북 360을 생성하는 방법(300)을 도시한다. 코드북(360)은 SCMA를 사용하는 통신 시스템에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 코드북(360)은 하나 이상의 다차원 복소수 성상도에서 파생될 수 있다. 도 3a에서와 같이, 방법(300)은 파라미터 310-355를 선택하는 것을 포함한다. 이 파라미터들은 매핑 행렬(310),실수 다차원 성상도(320), 실수 단위 행렬(330), 다차원 복소수 모성상도(340), 순열 연산자(permutation operator)(350), 및 위상 및 켤레(conjugate) 연산자(355)를 포함한다. 추가적으로, 연산자 X는 행렬 곱 연산을 나타내며, 연산자 ⓧ는 순열 연산을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 다중 다차원 복소수 모성상도는 코드북을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 방법(300)은 위상 켤레(phase conjugate) 연산자를 자원 노드의 착신 가지(incoming branches)에 할당하는 부가적인 단계를 포함할 수 있다. 도 3에서와 같은 방식으로 파라미터들 310-355를 결합하여 코드북(360)을 얻을 수 있다. 요약하면, (실수 다차원 성상도(320)을 실수 단위 행렬(330)로 곱하여 생성된 (뿐만 아니라, 상기 실수 다차원 성상도(320)와 실수 단위 행렬의 곱의 결과가 실수인 경우, 실수에서 복소수 변환을 통해 생성된)) 다차원 복소수 모상성도 (340)는 특정 다중 계층 혹은 사용자에 할당된 논제로 톤(non-zero tone)에 따라 결정될 수 있는 매핑 행렬(301)이 곱해진 위상 및 켤레 연산자(355)에 의해 순서가 바뀔 수 있다.
일 실시예에 따르면, 다차원 복소수 모성상도(340)는 다이버시티 이득(diversity gain)을 최대화하기 위한 방법으로 설계될 수 있다. 더욱이, 거리곱은, SCMA 코드북에서 사용된 것과 같이 분산 톤(distributed tones)에 특히 유용한 유클리언(Edclidean) 거리를 유지하면서 최대화될 수 있다. 상기 실시예에 따르면, 다차원 복소수 모성상도(340)와 같이 SCMA 코드북을 생성하기 위해 사용되는 다차원 복소수 모성상도를 설계하기 위한 체계적인 접근이 제공된다.
도 3a는 다차원 복소수 모성상도를 생성하기 위한 방식(370)의 하이 레벨 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 회전된 N-차원 복소수 성상도인 다차원 모성상도(375)를 생성하기 위해 행렬 곱 연산(374)을 사용해서 단위 회전(372)을 N-차원 복소수 성상도(373)에 적용할 수 있다. 그러나, SCMA 통신 시스템과 같은 통신 시스템에서의 양호한 성능을 얻기 위해, N-차원 복소수 성상도(373)의 선택을 위해 사용되는 설계 조건은 최소 유클리언 거리를 최대화하는 것이다. 더욱이, 추가적인 설계 조건은 각 성상도에서 이웃하는 점들의 수를 줄이는 것일 수 있다. 이는 단위 회전(372)이 실수 및/또는 허수의 도메인에 적용될 수 있음을 말한다.
단위 회전(372)은, N-차원 복소수 성상도(373)의 최소 유클리언 거리를 유지하면서, 단위 회전(372)이 다차윈 모상상도(375)에 있는 점들의 거리함수를 최적화(예를 들어, 최대화 또는 최소화)를 정하는 설계 조건에 따라서도 선택될 수 있다. 상기 거리 함수는 일반적으로 다차원 모성상도(375)에서 점들의 투영(projection)의 거리 함수로 고려될 수 있다. 일례로, 상기 거리 함수는 다차원 모성상도(375)에서 각 점 쌍들의 투영 거리의 최소 곱으로 설명될 수 있는 다차원 모성상도(375)에서의 점들의 투영의 최소 거리 곱 일 수 있다. 다른 예로, 상기 거리 함수는 다차원 모성상도(375)에서 성상점(예를 들어, 쌍의 평균)의 평균 거리 곱 및 지수 p (여기서, p는 [0,1]부터의 범위)를 갖는 다차원 모성상도(375)의 성상점 쌍들의 투영의 거리의 일반화된 평균의 최소값 등을 포함한다. 이는, 다차원 모성상도(375)에서 성상점의 투영의 거리의 어떠한 특정 기능도 상기 거리 기능으로 사용될 수 있음을 말한다. 단위 회전(372)의 차선의 설계 조건은 상기 언급된 설계 조건(N-차원 복소수 성상도(373)의 유클리언 거리를 유지하면서 다차원 모성상도(375)에서 성상점들의 투영 거리의 최소 곱을 최대화하는)을 증가하는 것일 수 있으나, 동시에, 복소수 차원 별 투영의 수를 줄이는 것일 수 있다. 상세한 예로, N-차원 복소수 성상도(373)는 16개의 성상점을 포함하고 있으나, 단위 회전(372)이 적용된 후에는, 검출 복잡성(detection complexity)를 줄이기 위해 다차원 모성성도(375)의 투영은 9개의 성상점을 포함할 수 있다.
일반적으로, N-차원 복소수 성상도(373)를 사용해서 최적의 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 이와 같은 성상도에 대응하는 설계 조건에 부응하도록 성상도를 설계하는 것은 어렵다. 설계가 더 쉽고 레이블링(labeling) (특히, 그레이 레이블링(Gray labeling) 적용)에 더 적합한 다른 성상도를 사용할 수 있으나, 그로 인해 차선의 결과를 얻게 된다. 일례로, N-차원 복소수 성상도(373) 대신, N-차원 격자형 성상도(376)나 N 개의 QAM 성상도(377)의 곱(product)을 사용할 수 있다. N-차원 복합 성상도(373) 대신 N-차원 격자형 성상도(376)와 N개의 QAM 성상도(377)의 곱을 사용하면 설계는 더 쉬워지겠지만, 최적의 결과를 얻을 수 없게 된다. 만일, N개의 QAM 성상도(377)의 곱이 N-차원 복소수 성상도(373) 대신 사용될 경우, 단위 회전(372)은 수신기에서 데이터 회복에 유용할 수 있는 다차원 모성상도(375)의 차원 간 의존성을 유도할 수 있다.
도 3c는 다중 실수 성상도를 사용해서 다차원 복소수 모성상도를 생성하기 위한 방법(380)의 하이 레벨 도면이다. 다차원 모성상도를 생성하기 위해 N-차원 복소수 성상도를 사용하는 대신, 두 개의 독립적인 N-차원 실수 성상도 -제1 N-차원 실수 성상도(382)와 제2 N-차원 실수 성상도(383)-를 사용할 수 있다. 두 개의 독립적인 N-차원 실수 성상도는 두 개의 단위 회전 - 제1 단위 회전(384)와 제2 단위 회전(385) - 으로 각각 회전할 수 있다. 두 개의 회전된 N-차원 실수 성상도는 다차원 모성상도(즉, N-차원 복소수 모성상도)의 일부로 고려될 수 있다. 따라서, 하나의 N-차원 복수소 모성상도를 생성하기 위해 두 개의 N-차원 실수 성상도가 사용될 수 있다. 상기 두 개의 독립적인 N-차원 실수 성상도는 서로 상이한 단위 회전으로 각각 독립적인 회전을 할 수 있다.
셔플링(386)은 N-차원 복소수 모성상도(387)을 생성하기 위해 상기 두 개의 회전된 N-차원 실수 성상도에 적용될 수 있다. 셔플링(386)은 회전된 제1 N-차원 실수 성상도(382)의 K 번째 실수 차원과 회전된 제2 N-차원 실수 성상도(383)의 K번째 실수 차원과 동일한 상기 다차원 모성상도의 K 번째 복소수 차원으로서 표현될 수 있다. 일반적으로, 셔플링(386)은 N-차원 복소수 모성상도(387)의 차원들간의 의존성을 유도한다.
도 3d는 다차원 복소수 모성상도(392)로부터 코드북을 생성하는 방법(390)을 도시하는 하이레벨 도면이다. 일반적으로, 다차원 복소수 모성상도(392)로부터 코드북을 생성하기 위해, 매핑 연산, 차원 수열 연산, 위상 회전 연산, 켤레 연산, 및 그의 결합과 같은 연산들이 사용될 수 있다. 제1 연산 세트(393)를 다차원 복소수 모성상도(392)에 적용하여 제1 계층에 할당된 제1 코드북을 생성할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 연산 세트(394)를 다차원 복소수 모성상도(392)에 적용하여 제2 계층에 할당된 제2 코드북을 생성할 수 있다. 일반적으로, 서로 상이한 연산 세트를 사용해서 서로 다른 코드북을 생성할 수 있다. 그러나, 코드북의 생성에서 상이한 복소수 모성상도들을 사용할 수도 있다. 상세한 예로, 총 6개의 코드북을 생성하기 위해 두 개의 다차원 복소수 모성상도와 세 개의 세트의 연산이 함께 사용될 수 있다.
일반적으로, 다차원 복소수 성상도에 단위 회전을 적용하는 방법은 다차원 복소수 모성상도를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 최대화된 최소 거리 곱과 같이 최대화된 다이버시티 이득 및/또는 최적화된 거리 함수(들)을 갖는 다차원 복소수 모성상도를 생성하기 위해 단위 회전을 적용하는 방법이 사용될 수 있다. 상기 생성된 다차원 복소수 모성상도는 특히 SCMA 통신 시스템에서 유용하다. 상기 방법은 거리 곱을 최대화하기 위해 특별히 선택된 단위 회전을 최적화된 유클리드 최소 거리를 갖는 다차원 복소수 성상도에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 상기 단위 회전은 다이버시티 이득도 최대화할 수 있다.
도 4는 다차원 복소수 모성상도 생성에서의 연산(450) 흐름도를 도시하는 도면이다. 연산(450)은, 다차원 복소수 모성상도를 생성하는 상기 장치로서, 예를 들어, 하향링크 전송을 UE에 전송하는 eNB, 상향링크 전송을 eNB에 전송하는 UE, 혹은 코드북을 생성하는 설계 장치 등의 전송 장치와 같은 장치에서 발생하는 연산을 나타낸다.
연산(450)은 거리 함수를 최적화하는 단위 회전을 구하는 장치에서 시작될 수 있다 (단계 455). 상기 단위 함수는 유클리언 거리를 유지하면서, 점들의 토영의 거리 함수인, 최소 거리 곱을 최대화하는 것과 같은 거리 함수를 최적화할 수 있다. 상기 단위 회전은 메모리에 저장되고 상기 장치에 의해 회수될 수 있다. 더욱이, 하나의 단위 회전이 다차원 복수소 모성상도를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 혹은, 다중 계층 번호, 다중 계층 식별자, 사용자 식별자 등과 같은 선택 조건에 따라 선택된 특정 단위 회전과 함께, 복수의 단위 회전을 적용해서 상기 다차원 복소수 모성상도를 생성할 수 있다. 상기 장치는 최적화된 유클리디언 거리를 갖는성상도를 구할 수 있다 (단계 460). 상기 성상도는 메모리에 저장되고 상기 장치에 의해 회수될 수 있다. 상기 장치는 단위 회전을 성상도에 적용하여 다차원 성상도를 생성할 수 있다 (단계 465). 만일, 단위 회전을 적용한 후에 생성된 성상도가 실수 성상도인 경우, 실수-복소수 변환과 같은 변환을 통해 다차원 실수 성상도를 다차원 복소수 모성상도로 변환할 수 있다 (단계 470).
일 실시예에 따르면, 앞서 설명한 것과 같이, 더 작은 성상도들을 곱해서 생성된 차선의 성상도를 활용하는 것도 가능할 수 있다. 일반적으로, 상기 차선의 성상도는 차원 별로 독립적인 더 작은 차원별 성상도를 사용해서 생성될 수 있다. 더 작은 성상도를 사용하면 완전한 차원의 성상도와 비교했을 때 계산 요건 (computational requirements)을 줄일 수 있다. 일반적으로, 상기 차선의 성상도는 최적의 유클리언 거리를 갖지 않을 수도 있다. 상세한 예로, 두 개의 4-점 성상도 - 각각이 2 개의 실수 차원에 있는 - 를 서로 곱해서 4 개의 실수 차원에 있는 16-점 성상도를 생성할 수 있다. 상기 두 개의 4-점 성상도는 차원 별로 각각 독립적인 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM)를 가질 수 있다. 직교 성상도(즉, 넌제로 톤에 있는 독립적인 QAM 점들)의 회전은 넌제로 톤(non-zero tones)간의 의존도를 유도하고 충돌의 충격을 완화하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 최소 거리 곱에 의해 한정된 다이버시티(혹은, 충돌 회피와 동등한)는 최소 유클리언 거리 없이도 구할 수 있다. 그레이 레이블링(Gray labeling)과 같은 방식은 상기 QAM을 위해 사용될 수 있다. 단위 회전은, 예를 들어, 최소 거리 곱과 같은 차선의 성상도의 거리 함수(즉, 점들의 투영 거리 함수)를 최적화하기 위해 앞서 설명한 바와 같이 상기 차선의 성상도에 적용될 수 있다.
도 5는 다차원 복소수 모성상도를 생성하는 방법(500)의 일 예를 도시하는 도면이다. 방법(500)은 두 개의 QPSK (quadrature phase shift keying) 성상도로부터 다차원 복수소 모성상도를 생성하는 것을 나타낸다.
도 5에서와 같이, 네 개 점들을 갖는 두 개의 QPSK 성상도(QPSK1(505)와 QPSK2(507))가 각각 곱해져서 네 개의 실수 차원 에 있는 16-점 다차원 성상도(성상도(510))가 생성될 수 있다. 단위 회전(515)은 상기 4 개의 실수 차원에 있는 상기 16-점 성상도인 성상도(510)에 적용되어 최적화된 거리 곱을 갖는 네 개의 실수 차원에서 16-점 다차원 성상도를 생성할 수 있다. 성상도(520)는 다차원 모성상도로 지칭될 수 있다. 단위 회전(515)의 함수일 수 있는, 성상도(520)의 투영은 코드북을 생성하는데 사용될 수 있다. 투영의 수는 SCMA 전송에서 넌제로 톤의 수에 따를 수 있다. 일례로, 만일 SCMA 전송이 네 개의 톤을 포함하고, 그 중 두 개의 톤은 논제로(non-zero) 톤일 경우, 두 개의 투영이 있을 수 있는데, 상기 두 개의 투영은 사용된 단위 회전에 의존하는 특이성을 갖는다. 다차원 모성상도 (성상도 (520))로부터 생성된 코드북의 코드워드는 SCMA 전송(535)의 넌제로 톤을 채우기 위해 전송되는 데이터에 따라 선택될 수 있다. 더욱이, 선형 및/혹은 비선형 연산이 다차원 모성상도에 적용되어 부가적인 SCMA 코드북을 생성할 수 있다. 일례로, 상이한 선형 및/혹은 비선형 연산이 성상도(520)에 적용되어 서로 다른 다중 계층 및/혹은 사용자를 위해 SCMA 코드북을 생성할 수 있다. 도 5에서와 같이, 두 개의 QPSK 성상도(성상도(505) 및 성상도(507))에 있는 점들은 각각 2비트로 나타낼 수 있다. 따라서, 그 결과로 생성되는 16-점 다차원 모성상도에서, SCMA 블럭들은 2x2 bits = 4 bits의 정보를 전송할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 앞서 설명된 것과 같이, 실수와 허수의 축과 같은 축에서 모상성도의 셔플링이 실행될 수 있다. 상기 더 작은 성상도들의 곱을 활용하는 차선의 성상도 접근으로, 실수와 허수 축과 같이 서로 상이한 축을 위해 직교 성상도들을 분리하여 독립적으로 회전함으로써 계산을 위한 자원을 절약할 수 있다.
도 6a는 셔플링을 활용해서 다차원 복소수 성상도를 생성하는 장치로서, 하나의 장치에서 발생하는 연산(600)의 흐름도를 나타내는 도면이다. 연산(600)은 차다원 복소수 성상도를 생성하는 장치로서, 예를 들어, 하향링크를 UE에 전송하는 eNB, 상향 링크를 eNB에 전송하는 UE와 같은 장치, 혹은 코드북을 생성하는 설계 장치와 같은 장치에서 발생하는 연산들을 말한다.
연산(600)은 성상도를 구하는 장치에서 시작될 수 있다 (단계 605). 일례로, 상기 장치는 두 개의 독립적인 N-차원 성상도를 구할 수 있는데, 여기서, N은 2 보가 같거나 큰 정수이다. 상기 N-차원 성상도는 N-차원 QAM 성상도 혹은 N-차원 격자형 성상도일 수 있다. 상기 장치는 단위 회전을 성상도(블럭 607)에 적용할 수 있다. 상기 장치는 상기 회전된 성상도의 투영을 할 수 있다 (단계 609). 투영의 수는 성상도에 적용된 단위 회전에 따라 다를 수 있다. 상기 장치는 상기 투영들을 셔플할 수 있다 (단계 611). 셔플링은 상기 회전된 성상도의 투영에서 점들의 재편성(reorganizaton), 재그룹핑(regrouping), 혹은 재배열(reordering)을 포함할 수 있다. 상기 장치는 셔플된 투영으로부터 다차원 모성상도를 구할 수 있다 (단계 613). 상기 두 개의 회전된 N-차원 성상도는 상기 다차원 모성상도의 성상점들 중 실수와 허수 부분에 대응된다.
다차원 성상도(즉, 상기 N 개의 회전된 QAM 성상도)의 실수와 허수 부분의 분리는 상기 다차원 모성상도의 복소수 차원들 간의 의존도를 유지하면서 수신기에서의 디코딩 복잡성을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 구체적인 예로, MPA에서, 만일 k개의 서명들이 동일한 넌제로 톤을 공유하고 실수 차원 별 각각의 성상도의 투영 수를 m (혹은, 톤 별 혹은 성상도 별로 m2)으로 나타낼 경우, 디코딩의 복잡성은 실수와 허수 부분의 분리가 없으면 m2k에 비례하는 반면, 실수와 허수 부분이 분리될 경우, mk에 비례한다. 그러므로, 복잡성의 감소는 대략 제곱근의 두 배이다.
도 6a는 셔플링을 사용해서 생성된 다차원 복소수 성상도의 한 예에 대한 다이어그램(650)이다. 두 개의 독립 회전된 4-점 QAM 성상도는 두 개의 직교 복소 평면에 구성된다. 여기서, 제1 2-차원 QAM 성상도(655)는 거리 곱을 최대화하기 위한 제1 회전 QAM을 나타내고, 제2 2-차원 QAM 성상도(657)는 거리 곱을 최대화하기 위한 제2 회전 QAM을 나타낸다. 상기 구성의 결과로 네 개의 차원에서 16-점 성상도가 생성된다. 4 비트가 상기 네 개의 차원에 바로 할당될 수 있다 (일 예로, 제1 2-비트는 제1 복소 평면의 투영에 할당되고 제2 2-비트는 제2 복소 평면의 투영에 할당될 수 있다). 일 예로, X1, X2, Y1, 및 Y2를 각각 제1 복소 평면에 대한 투영의 실수와 허수 부분 그리고 제2 복소 평면에 대한 투영의 실수와 허수 부분으로 가정하자. 상기 축들을 셔플하고 상기 제1 및 제 2 복소 평면들에서 각각 신호의 실수와 허수 부분으로써 서로 다른 축들을 설정하는 것이 가능하다. 일 예로, X1과 Y1은 제1 복소 평면 (예를 들어, 톤 혹은 타임 슬롯을 대표할 수 있는)에서 신호의 실수와 허수 부분으로써 설정될 수 있으며, X2와 Y2는 제2 복소 평면에서 신호의 실수와 허수 부분으로써 설정될 수 있다. 제1 2-차원 격자형(660)은 실수 부분으로써 제1 2-차원 QAM 성상도(655)를 갖고 허수 부분으로써 제2 2-차원 QAM 성상도(657)를 갖는 회전된 격자형의 제1 투영을 나타내고, 제2 2-차원 격자형(662)은 상기 회전된 격자형의 제2 투영을 나타낸다.
도 7은 더 높은 차원을 위해 셔플링을 사용해서 생성된 다차원 복소수 성상도의 일 예의 다이어그램(700)에 대한 도면이다. 제1 3-차원 QAM 성상도(705)는 거리 곱을 최대화하는 제1 회전 QAM 성상도를 나타내고, 제2 3-차원 QAM 성상도(707)는 거리 곱을 최대화하는 위한 제2 회전 QAM을 나타낸다. 제1 2-차원 격자형(710)은 실수로서 제1 3-차원 QAM 성상도(705)를 갖고 허수로서 제2 3-차원 QAM 성상도를 갖는 회전된 격자형의 제1 투영을 나타내고, 제2 3-차원 격자형(712)는 상기 회전된 격자형의 제2 투영, 그리고 제3 3-차원 격자형(714)는 상기 회전된 격자형의 제3 투영을 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 톤 별로 더 작은 투영을 갖는 다차원 성상도는 수신기에서 계산 요건을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 수신기에서 다중 코드워드(들)을 디코딩하기 위해 MPA에 사용될 때, 각 톤에 연관된 넌제로 투영의 수는 중요할 수 있다. 왜냐하면, 더 많은 넌제로 투영이 각 톤과 관련이 될수록 디코딩의 복잡성이 증가할 수 있기 때문이다. 각 톤과 관련된 넌제로 투영의 수를 최소화하는 단위 회전을 선택하여 디코딩의 복잡성을 줄일 수 있다. 그러나, 최소 거리 곱이 희생되고 성능에 영향을 끼칠 수 있다.
도 8a는 넌제로 투영을 최소화하는 회전을 사용해서 생성된 다차원 복소수 성상도의 일 예의 다이어그램(800)을 나타내는 도면이다. 제1 2-차원 QAM 성상도(805)는 제1 회전 QAM을 나타내고, 제2 2-차원 QAM 성상도(807)는 제2 회전 QAM을 나타낸다. 제1 2-차원 성상도(810)는 실수 부분으로써 제1 2-차원 QAM 성상도(805)를 갖고 허수 부분으로써 제2 2-차원 QAM 성상도(807)를 갖는 회전된 성상도의 제1 투영을 나타내고, 제2 2-차원 성상도(810)는 상기 회전된 성상도의 제2 투영을 나타낸다. 제1 2-차원 격자형(810)과 제2 2-차원 격자형(812)은 각 톤에 관련된 최소 넌제로 투영을 갖는다.
도 8b는 8-점 복소수 성상도(T6QAM)(830)을 나타내는 도면이다. 제1 성상도(835)는 제1 차원에서의 8-점 복소수 성상도(830)의 투영이고, 제2 성상도(840)은 제2 차원에서의 8-점 복소수 성상도(830)의 투영이다. 도 8c는 4-점 복소수 성상도(T4QAM)(860)을 나타내는 도면이다. 제1 성상도(865), 제2 성상도(867), 제3 성상도(870), 및 제4 성상도(872)는 서로 다른 차원들에서의 4-점 복소수 성상도(860)의 투영들을 나타낸다.
도 9a는 수신 장치에 정보를 전송하는 장치로써 송신 장치에서 발생하는 연산(900)의 흐름도이다. 연산(900)은, 정보를 수신 장치에 전송하는 장치로써, 예를 들어, 하향링크를 UE에 전송하는 eNB, 상향 링크를 eNB에 전송하는 UE 등을 포함하는 전송 장치와 같은 장치에서 발생하는 연산들을 말한다.
연산(900)은 복수의 코드북을 결정하는 전송 장치에서 시작될 수 있다 (단계 905). 일 실시예에 따르면, 상기 전송 장치는 저장 장치로부터 상기 복수의 코드북을 가져올 수 있으며, 상기 복수의 코드북은 설계 장치에 의해 설계되어 상기 저장 장치에 저장된다. 상세한 예로, 상기 전송 장치는 최초로 전원이 켜지는 시퀀스, 리셋 시퀀스, 그리고 시퀀스의 초기화 등등의 동안에 상기 복수의 코드북을 가져올 수 있다. 다른 상세한 예로써, 상기 송신 장치는 주기적인 방식으로, 정해진 시간에, 지시를 받는 경우 등에 상기 복수의 코드북을 가져올 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 송신 장치는 상기 복수의 코드북을 설계하고 차후의 사용을 위해 설계한 코드북들을 로컬 저장소 및/또는 메모리에 저장할 수 있다.
도 9b는 코드북(들)을 설계하는 장치로써 하나의 장치에서 발생하는 연산(930)의 흐름도이다. 연산(930)은, 예를 들어, 하향링크를 UE에 전송하는 eNB 혹은 상향 링크를 eNB에 전송하는 UE와 같은 전송 장치, 혹은, 코드북을 설계하는 상기 장치로서, 코드북을 생성하는 설계 장치와 같은 장치에서 발생하는 연산들을 말한다.
연산(930)은 성상도와 단위 회전을 가져오는 상기 장치에서 시작될 수 있다 (단계 935). 상기 단위 회전은 다차원 모성상도에서 점들의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 상기 장치는 최소 유클리언 거리를 유지하면서 상기 단위 회전을 상기 성상도에 적용할 수 있다 (단계 937). 상기 장치는 상기 성상도와 상기 단위 회전을 곱할 수 있다. 상기 회전된 성상도는 상기 다차원 복소수 모성상도를 형성하는데 사용될 수 있다 (단계 939). 상기 코드북(들)을 얻기 위해 상기 다차원 복소수 모성상도에 투영 및/또는 연산 세트가 적용될 수 있다 (단계 941). 더욱이, 선형 및/혹은 비선형 연산이 상기 회전된 성상도에 적용되어 추가적인 코드북을 얻을 수 있다. 상기 장치는 상기 코드북(들)을 저장할 수 있다 (단계 943). 상기 코드북(들)은 저장소(하드 디스크, 고체 상태의 메모리 장치, 등), 원격 저장소(원격 하드 디스크, 네트워크 드라이브, 데이터 베이스, 등) 등에 저장될 수 있다.
도 9c는 셔플링을 사용해서 코드북(들)을 설계하는 장치로서 하나의 장치에서 발생하는 연산(960)의 흐름도이다. 연산(960)은 예를 들어, 하향링크를 UE에 전송하는 eNB 혹은 상향 링크를 eNB에 전송하는 UE와 같은 전송 장치, 혹은 셔플링을 사용해서 코드북을 생성하는 장치로서, 코드북을 생성하는 설계 장치와 같은 장치에서 발생하는 연산들을 말한다.
연산(960)은 성상도와 단위 회전을 회수하는 장치에서 시작될 수 있다 (단계 960). 상기 장치는 상기 성상도를 실수 부분과 허수 부분으로 분리할 수 있다(단계 967). 비록 본 실시예는 실수와 허수 축들에 중점을 두고 있으나, 다른 축들도 직교성을 갖는 경우 사용 가능하다. 상기 장치는 최소 유클리언 거리를 유지하면서 단위 회전(들)을 상기 성상도의 실수와 허수 부분에 적용한다 (단계 969). 서로 다른 단위 회전들 혹은 동일한 단위 회전들이 상기 성상도의 실수와 허수 부분에 적용될 수 있다. 상기 성상도의 회전된 실수와 허수 부분은 셔플될 수 있다 (단계 971). 상기 셔플되고 회전된 실수와 허수 부분은 다차원 복소수 모성상도로서 사용될 수 있다 (단계 973). 상기 코드북(들)을 회수하기 위해 투영 및/또는 연산 세트가 상기 다차원 복소수 모성상도에 적용될 수 있다 (단계 975). 더욱이, 선형 및/또는 비선형 연산은 더 많은 코드북을 얻기 위해 상기 성상도의 회전된 실수와 허수 부분의 셔플링 이전 및/혹은 이후에 적용될 수 있다. 상기 장치는 상기 코드북(들)을 저장할 수 있다 (단계 977). 상기 코드북(들)은 메모리, 저장 장치(하드 디스크, 고체 상태의 메모리 장치, 등), 원격 저장소(원격 하드 디스크, 네트워크 드라이브, 데이터 베이스, 등) 등에 저장될 수 있다.
도 9a를 참조하면, 상기 전송 장치는 제1 데이터와 제2 데이터를 수신할 수 있다 (단계 907). 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터는 제1 데이터 스트림과 제2 데이터 스트림의 형태로 상기 송신 장치에서 수신될 수 있다. 상기 전송 장치는 제1 코드북을 생성하기 위해 복수의 코드북 중 제1 코드북을 사용해 상기 제1 데이터를 인코딩할 수 있다 (단계 909). 일례로, 상기 제1 데이터는 제1 값을 가질 수 있으며, 상기 송신 장치는 상기 제1 코드북에서 상기 제1 값에 대응하는 코드워드를 결정할 수 있으며 상기 제1 코드워드로서 상기 결정된 코드워드를 사용한다. 상기 전송 장치는 복수의 코드북 중 제2 코드북을 사용해서 상기 제2 데이터를 제2 코드워드로서 인코딩하여 제2 코드워드를 생성한다 (단계 911). 일례로, 상기 제2 데이터는 제2 값을 가질 수 있으며, 상기 송신 장치는 상기 제2 코드북에서 상기 제2 값에 대응하는 코드워드를 결정할 수 있으며 상기 제2 코드워드로서 상기 결정된 코드워드를 사용한다. 상기 제1 코드북과 상기 제2 코드북은, 특히, 상기 제1 데이터 스트림과 상기 제2 데이터 스트림에 각각 할당된다. 비록 본 실시예는 제1 데이터 스트림과 제2 데이터 스트림에 중점을 두고 있으나, 복수의 데이터 스트림이 존재할 수 있으며 본 실시예에서는 둘 이상의 많은 데이터 스트림도 사용 가능하다.
상기 송신 장치는 상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드를 결합하여 출력 코드워드를 생성할 수 있다 (단계 913). 앞서 설명된 바와 같이, 상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드가 서로 더해져 상기 산출 코드워드를 형성할 수 있다. 상기 전송 장치는 상기 산출 코드워드를 전송할 수 있다 (단계 915). 상기 출력 코드워드는 상기 통신 시스템의 공유 자원을 통해 전송될 수 있다.
도 10은 전송 장치로부터 정보를 수신하는 장치로써 하나의 장치에서 발생하는 연산(1000)의 흐름도이다. 연산(1000)은 전송 장치로부터 정보는 수신하는 수신 장치로써, 예를 들어, 하향링크를 UE로부터 수신하는 eNB, 상향 링크를 eNB로부터 수신하는 UE와 같은 수신 장치에서 발생하는 연산들을 말한다.
연산(1000)은 복수의 코드북을 결정하는 상기 수신 장치에서 시작될 수 있다 (단계 1005). 일 실시예에 따르면, 상기 수신 장치는 저장 장치로부터 상기 복수의 코드북을 가져올 수 있으며, 상기 복수의 코드북은 설계 장치에 의해 설계되고 상기 저장 장치에 저장된다. 상세한 예로, 상기 수신 장치는 최초로 전원이 켜지는 시퀀스, 리셋 시퀀스, 그리고 시퀀스의 초기화 등의 동안 상기 복수의 코드북을 가져올 수 있다. 다른 상세한 예로, 상기 수신 장치는 주기적인 방식으로, 정해진 시간에, 지시를 받는 경우 등에 상기 복수의 코드북을 가져올 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 수신 장치는 상기 복수의 코드북을 설계하고 차후의 사용을 위해 설계한 코드북들을 로컬 저장소 및/또는 메모리에 저장할 수 있다.
상기 수신 장치는 출력 코드워드를 포함하는 신호를 수신할 수 있다 (단계 1007). 상기 신호는 상기 통신 시스템의 공유 자원을 통해 수신될 수 있다. 상기 수신 장치는 상기 출력 코드워드로부터 제1 코드워드를 식별할 수 있다 (단계 1009). 상기 제 코드워드는 제1 계층에 할당된 제1 코드북에 속할 수 있으며, MPA와 같은 디코딩 알고리즘에 따라 식별될 수 있다. 상기 수신 장치는 제1 데이터를 결정하기 위해 상기 제1 코드북을 사용해서 상기 제1 코드워드를 디코딩한다 (단계 1011). 상기 수신 장치는 상기 출력 코드워드로부터 제2 코드워드를 식별할 수 있다 (단계 1013). 상기 제2 코드워드는 제2 계층에 할당된 제2 코드북에 속할 수 있으며 상기 디코딩 알고리즘에 따라 식별될 수 있다. 상기 수신 장치는 제2 데이터를 결정하기 위해 상기 제2 코드북을 사용해서 상기 제2 코드워드를 디코딩할 수 있다 (단계 1015). 비록 본 실시예가 상기 제1 계층과 상기 제2 계층에 중점을 두고 있으나, 복수의 계층이 존재할 수 있으며, 본 실시예에서 둘 이상의 수의 계층도 사용 가능하다. 상기 수신 장치는 상기 제1 데이터로부터 상기 제1 데이터 스트림을 재구성할 수 있으며 상기 제2 데이터로부터 상기 제2 데이터 스트림을 재구성할 수 있다 (단계 1017).
도 11a는 제1 장치(1100)에 대한 도면이다. 장치(1100)는 기지국, 엑세스 포인트(access point), NodeB, eNB, 베이스 단말(base terminal station) 등과 같은 통신 제어기, 이동국(mobile station), 사용자, 가입자, 단말 등과 같은 사용자 장비, 혹은 코드북을 생성하기 위해 구성된 설계 장치 중 하나로 구현될 수 있다. 장치(1100)는 본 발명에서 설명되는 다양한 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 11a에서와 같이, 송신기(1105)는 패킷 등을 전송하기 위해 구성된다. 장치(1100)는 또한 패킷 등을 수신하기 위해 구성된 수신기(1110)를 포함할 수 있다.
코드북 결정부(1120)는 단위 회전을 성상도에 적용하여 상기 성상도로부터 다차원 모성상도를 생성하기 위해 구성된다. 코드북 결정부(1120)는 매핑 연산, 다차원 수열 연산, 위상 회전 연산, 켤레 연산, 및 이들의 결합과 같은 연산 세트를 적용하여 상기 다차원 모성상도로부터 코드북을 생성하기 위해 구성된다. 코드북 결정부(1120)는 상기 회전된 성상도를 투영하거나 축들을 셔플하기 위해 구성된다. 코드북 결정 장치(1120)는 선형 및/또는 비선형 연산을 상기 성상도 및/또는 투영에 적용하기 위해 구성된다. 코드북 결정부(1120)는 저장 장치로부터 코드북을 가져오기 위해 구성된다. 데이터 인코딩부(1122)는 계층 혹은 사용자에게 할당된 코드북을 활용하는 상기 계층 또는 사용자를 위해 데이터를 인코딩하기 위해 구성된다. 데이터 인코딩부(1122)는 상기 데이터의 값에 따라 상기 코드북으로부터 코드워드를 선택하기 위해 구성된다. 결합부(1124)는 코드워드들을 결합하여 출력 코드워드를 생성하기 위해 구성된다. 저장 제어부(1126)는 메모리, 로컬 저장소, 원격 저장소 등와 같은 저장 장치에 코드북과 같은 정보를 저장하고 상기 저장 장치로부터 정보를 가져오는 것을 제어하기 위해 구성된다. 메모리(1130)는 성상도, 다차원 모성상도, 단위 회전, 데이터, 코드북, 코드워드, 출력 코드워드 등을 저장하기 위해 구성된다.
장치(1100)의 구성 요소들은 특정 하드웨어 로직 블럭들로서 구현될 수 있다. 혹은, 장치(1100)의 구성 요소들은 프로세서, 컨트롤러, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit), 등에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 또 다른 대안으로, 장치(1100)의 구성 요소들은 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 결합으로써 구현될 수 있다.
일례로, 수신기(1110)과 송신기(1105)는 특정 하드웨어 블럭으로서 구현될 수 있으며, 코드북 결정부(1120), 데이터 부호부(1122), 멀티플렉싱 부(multiplexing unit) 114, 그리고 (프로세서(1115)와 같은)저장 제어부(1126)는 마이크로프로세서, 커스텀 회로(custom circuit), 필드 프로그래머블 로직 어레이(field programmable logic array)의 커스텀 커파일 로직 어레이(custom compiled logic array)에서 실행되는 소프트웨어 모듈일 수 있다. 코드북 결정부(1120), 데이터 인코딩부(1122), 멀티플렉싱부(1124), 그리고 데이터 제어부(1126)는 메모리(1130)에 저장된 모듈일 수 있다.
도 11b는 코드북을 생성하기 위해 구성된 코드북 결정부(1150)의 일 예에 대한 상세도이다. 코드북 결정부(1150)는 성상도 프로세스부(1155), 회전부(1157), 투영 프로세스부(1159), 그리고 셔플링부(1161)를 포함한다. 성상도 프로세스부(1155)는 성상도를 서로 곱하거나, 실수 부분과 허수 부분을 분리하는 등의 성상도 처리를 위해 구성된다. 회전부(1157)는 단위 회전을 성상도에 적용하기 위해 구성된다. 상기 단위 회전은 최소 유클리언 거리를 최대화하는 것과 같은 거리 함수를 최적화하기 위해 구성될 수 있다. 투영 프로세스부(1159)는, 예를 들어, 성상도의 정해진 축들에 따른 투영을 위해 구성된다. 셔플링부(1161)는 성상도의 축들을 셔플하기 위해 구성된다.
도 12는 제2 장치(1200)에 대한 도면이다. 장치(1200)는 기지국, 엑세스 포인트, NodeB, eNB, 베이스 단말 등과 같은 통신 컨트롤러, 이동국, 사용자, 가입자, 단말 등과 같은 사용자 장비를 포함하는 수신 장치로 구현될 수 있다. 장치(1200)는 여기에서 설명되는 다양한 실시예들의 구현에 사용될 수 있다. 도 12에서와 같이, 송신기(1205)는 패킷 등을 전송하기 위해 구성된다. 장치(1200)는 또한 패킷 등을 수신하기 위해 구성된 수신기(1210)를 포함한다.
코드북 결정부(1220)는 단위 회전을 성상도에 적용하여 상기 성상도로부터 다차원 모성상도를 생성하기 위해 구성된다. 코드북 결정부(1120)는 매핑 연산, 차원 순열 연산, 위상 회전 연산, 켤레 연산, 그리고 이들의 결합과 같은 연산 세트를 적용하여 다차원 모성상도로부터 코드북을 생성하기 위해 구성된다. 코드북 결정부(1220)는 회전된 성상도와 셔플된 축들의 투영을 위해 구성된다. 코드북 결정부(1220)는 선형 및/또는 비선형 연산을 상기 성상도 및/또는 투영에 적용하기 위해 구성된다. 코드북 결정부(1220)는 저장 장치로부터 데이터를 가져오기 위해 구성된다. 데이터 부호화부(1222)는 계층이나 사용자에 할당된 코드북을 활용하는 출력 코드워드로부터 상기 계층이나 사용자를 위한 데이터를 디코딩하기 위해 구성된다. 데이터 디코딩부(1222)는 MPA와 같은 디코딩 알고리즘을 사용하여 상기 출력 코드워드로부터 계층이나 사용자를 위한 코드위드를 식별하고 상기 코드북을 사용해서 상기 코드워드를 상기 디코딩된 데이터에 일치시키기 위해 구성된다. 메모리(1230)는 성상도, 다차원 모성상도, 단위 회전, 데이터, 코드북, 코드워드, 및 출력 코드워드 등을 저장하기 위해 구성된다.
장치(1200)의 구성요소들은 특정 하드웨어 로직 블럭들로써 구현될 수 있다. 대안으로, 상기 장치(1200)의 구성요소들은 프로세서, 컨트롤러, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit), 등에서 실행되는 소프트웨어로써 구현될 수 있다. 또 다른 대안으로, 장치(1100)의 구성 요소들은 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 결합으로써 구현될 수 있다.
일례로, 수신기(1210)와 송신기(1205)는 특정 하드웨어 블럭으로서 구현될 수 있는 반면, 코드북 결정부(1220)와 데이터 디코딩부(1222)는 (프로세서(1215)와 같은)마이크로프로세서, 커스텀 회로(custom circuit), 필드 프로그래머블 로직 어레이(field programmable logic array)의 커스텀 컴파일 로직 어레이(custom compiled logic array)에서 실행되는 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있다. 코드북 결정부(1120)와 데이터 디코딩부(1222)는 메모리(1230)에 저장된 모듈일 수 있다.
본 발명과 그 이점이 상세하게 설명되었으나, 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 발명의 개념과 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형, 대체, 교체시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (26)

  1. 복수의 코드북(codebook) 중 하나를 생성하는 코드북 생성 방법으로,
    설계 장치가, 단위 회전(unitary rotation)을 기준(baseline) 다차원 성상도(constellation)에 적용하여 다차원 모성상도 (mother constellation)를 생성하는 단계 - 상기 단위회전은 다차원 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택됨-;
    상기 설계 장치가, 연산 세트를 다차원 모성상도에 적용하여 성상점(constellation point) 세트을 생성하는 단계; 및
    상기 설계 장치가, 상기 성상점 세트를 상기 복수의 코드북 중 하나로서 저장하는 단계
    를 포함하는 코드북 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거리함수는 모성상도의 최소 거리 곱(minimum product distance)을 포함하며, 상기 단위 회전은 상기 모성상도의 최소 거리 곱을 최대화하기 위해 선택되는, 코드북 생성 방벙.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 거리 함수는 상기 모성상도의 평균 거리 곱과, 거듭 제곱(power) p(여기서, p는 0와 1사이의 실수)를 갖는 상기 다차원 모성상도의 성상점 쌍들의 투영 거리의 일반화된 평균의 최소값 중 하나를 포함하는, 코드북 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 다차원 성상도는 적어도 상기 기준 다차원 성상도에서 성상점들 사이의 최소 유클리드(Euclidean) 거리를 최대화하는 것 및 상기 기준 다차원 성상도에서 각 성상점에 이웃하는 성상점의 수를 줄이는 것 중 적어도 하나를 위해 선택되는, 코드북 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다차원 모성상도는 N-차원 복소수 성상도이며, 여기서 N은 2 이상의 정수이고, 상기 기준 다차원 성상도는 N-차원 복소수 성상도, N-차원 격자형 성상도, 및 N개의 QAM(quadrature amplitude modulation) 성상도들의 곱(product) 중 하나를 포함하는, 코드북 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다차원의 모성상도는 N-차원 복소수 성상도로, 여기서, N은 2 이상인 정수이며, 상기 기준 다차원 성상도는 제1 N-차원 실수 성상도(real constellation)와 제2 N-차원 실수 성상도를 포함하고, 상기 단위 회전은 제1 단위 회전과 제2 단위 회전을 포함하며,
    상기 단위 회전을 상기 기준 다차원 성상도에 적용하는 단계는,
    상기 제1 단위 회전을 상기 제1 N-차원 실수 성상도에 적용하여 제1 회전 성상도를 생성하는 단계;
    상기 제2 단위 회전을 상기 제2 N-차원 실수 성상도에 적용하여 제2 회전 성상도를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 회전 성상도의 축과 상기 제2 회전 성상도의 축을 셔플(shuffling)하여 (shuffling) 상기 다차원의 모성상도를 생성하는 단계
    를 포함하는, 코드북 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연산 집합은 매핑(mapping) 연산, 차원 순열 연산(dimensional permutation operation), 상 회전(phase rotation) 연산, 및 켤레(conjugate) 연산 중 적어도 하나를 포함하는, 코드북 생성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연산 세트는 투영(projections)을 포함하는, 코드북 생성 방법.
  9. 데이터 전송하는 방법으로서,
    전송 장치가 복수의 코드북을 결정하는 단계 - 각 코드북은 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 상기 다차원 모성상도에 연산 세트를 적용하여 상기 코드북을 생성하는 것에 의해 생성되고, 상기 단위 회전은 상기 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택됨 -;
    상기 전송 장치가, 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된 제1 코드북으로부터 제1 코드워드를 선택하여 상기 제1 데이터 계층과 관련된 제1 데이터를 인코딩하는 단계;
    상기 전송 장치가, 제2 데이터 층에 배타적으로 할당된 제2 코드북으로부터 제2 코드워드(codeword)를 선택하여 상기 제2 데이터 층과 관련된 제2 데이터를 인코딩하는 단계; 및
    상기 전송 장치가, 제1 코드워드와 제2 코드워드를 전송하는 단계
    를 포함하는 데이터 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드를 결합하여 출력 코드워드(output codeword)를 생성하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 코드북을 결정하는 단계는 저장 장치로부터 상기 복수의 코드북을 되가져오는(retrieving) 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드의 전송은 통신 네트워크의 공유 자원(shared resources)을 통해 발생하는, 데이터 전송 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 데이터를 인코딩하는 단계는 제1 데이터의 제1 값에 따라 상기 제1 코드북 내의 제1 군의 코드워드들 중에서 선택하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  14. 데이터 수신 방법으로서,
    수신 장치가, 복수의 코드북을 결정하는 단계 - 각 코드북은, 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고 다차원 모성상도에 연산 세트를 적용하여 상기 코드북을 생성하는 것에 의해 생성되고, 상기 단위 회전은 상기 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택됨 -;
    상기 수신 장치가, 복수의 코드워드를 포함하는 출력 코드워드를 수신하는 단계 - 상기 복수의 코드워드 각각은 서로 다른 코드북에 속하며, 각각의 코드북은 서로 다른 데이터 계층과 관련되어 있음-;
    상기 수신 장치가, 상기 출력 코드워드 내의 복수의 코드워드 중 제1 코드워드를 식별하는 단계 - 상기 제1 코드워드는 상기 복수의 데이터 계층 중 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된 복수의 코드북 중 제1 코드북에 속함-;및
    상기 수신 장치가, 제1 데이터를 생성하기 위해 상기 제1 코드워드를 디코딩하는 단계를 포함하는 데이터 수신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 코드워드는 메시지 전달 알고리즘(message passing algorithm)을 사용해서 식별되는, 데이터 수신 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 코드워드를 디코딩하는 단계는,
    상기 제1 코드워드에 대응하는 제1 코드북의 엔트리(entry)와 관련된 인덱스를 찾는 단계; 및
    상기 제1 데이터를 상기 인덱스와 같게 되도록 설정하는 단계
    를 포함하는, 데이터 수신 방법.
  17. 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고,연산 세트를 상기 다차원 모성상도에 적용하여 성상점 세트를 생성하고, 성상점 세트를 복수의 코드북 중 하나로서 저장하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 단위 회전은 상기 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택되는, 설계 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 거리 함수는 상기 다차원 모성상도의 최소 거리곱을 포함하며, 상기 단위 회전은 다차원 모성상도의 최소 거리곱을 최대화하는, 설계 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 기준 다차원 성상도는 기준 다차원 성상도에 있는 성상점들 간의 최소 유클리드(Euclidean) 거리를 최대화하기 위해 선택되는, 설계 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 모성상도는 N-차원 복소수 성상도이고, N은 2 이상의 정수이며, 상기 기준 다차원 성상도는 제1 N-차원 실수 성상도와 제2 N-차원 실수 성상도를 포함하고, 상기 단위 회전은 제1 단위 회전과 제2 단위 회전을 포함하며,
    상기 프로세서는, 상기 제1 단위 회전을 상기 제1 N-차원 복소수 성상도에 적용하여 제1 회전 성상도를 생성하고 상기 제2 단위 회전을 상기 제2 N-차원 복소수 성상도에 적용하여 제2 회전 성상도를 생성하며, 상기 제1 회전 성상도의 축들과 상기 제2 회전 성상도의 축들을 셔플하여 상기 다차원 모성상도를 생성하도록 구성된, 설계 장치.
  21. 복수의 코드북을 결정하고, 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된 제1 코드북에서 제1 코드워드를 선택하여 상기 제1 데이터 층과 관련된 제1 데이터를 인코딩하고, 제2 코드북에서 제2 코드워드를 선택하고 상기 제2 코드북을 상기 제2 데이터 층에 배타적으로 할당하여 상기 제2 데이터 층과 관련된 제2 데이터를 인코딩하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서에 결합되고 상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드를 전송하도록 구성된 송신기
    를 포함하고
    각각의 코드북은, 단위 회전을 기준 다차원 성상도에 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고, 연산 세트를 상기 다치원 모성상도에 작용하는 것에 의해 생성되고, 상기 단위 회전은 상기 다차원 모성상도의 거리 함수를 최적화하기 위해 선택되는,
    전송 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 코드워드와 상기 제2 코드워드를 결합하여 출력 코드워드를 생산하도록 구성되고, 상기 송신기는 상기 출력 코드워드를 전송하도록 구성된, 전송 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 데이터의 제1 값에 따라 상기 제1 코드북 내의 제1 군의 코드워드 중에서 상기 제1 코드워드를 선택하도록 구성된, 전송장치.
  24. 복수의 코드북을 결정하고, 출력 코드워드 내의 복수의 코드워드 중 제1 코드워드를 식별하고, 상기 제1 코드워드를 디코딩하여 제1 데이처를 생성하도록 구성된 프로세서; 및
    프로세서와 동작 가능하게 결합되고, 상기 출력 코드워드를 수신하기 위해 구성된 수신기
    를 포함하고,
    각각의 코드북은 기준 다차원 성상도의 최소 유클리드(Euclidean) 거리를 유지하면서 상기 다차원 성상도에 단위 회전을 적용하여 다차원 모성상도를 생성하고, 연산 세트를 상기 다차원 모성상도에 적용하여 코드북을 생성하는 것에 의해 생성되고,
    상기 제1 코드워드는 복수의 데이터 계층 중 제1 데이터 계층에 배타적으로 할당된 복수의 코드북 중 제1 코드북에 속하며, 상기 출력 코드워드는 복수의 코드워드를 포함하며, 각각의 코드워드는 상기 복수의 코드북 중 서로 다른 코드북에 속하며, 상기 복수의 코드북 각각은 상기 복수의 데이터 계층 중 서로 다른 데이터 계층과 연관되어 있는,
    수신 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 프로세서는 메시지 전달 알고리즘(message passing algorithm, MPA)을 사용해서 상기 제1 코드워드를 식별하도록 구성된, 수신 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 코드워드에 대응하는 제1 코드북의 엔트리(entry)와 관련된 인덱스를 찾기 위해 상기 제1 코드북을 검색하고, 상기 제1 데이터를 상기 인덱스와 같게 되도록 설정하도록 구성된, 수신 장치.
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