KR20160086394A

KR20160086394A - 무선 통신 시스템에서 송신 및 수신 방법

Info

Publication number: KR20160086394A
Application number: KR1020167015711A
Authority: KR
Inventors: 브라니슬라브 포포빅; 알베르토 쥬세페 페로티
Original assignee: 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-07-19
Also published as: CN105359443B; US10250430B2; US20160269214A1; KR102081759B1; EP3058674A1; EP3058674B1; WO2015078529A1; JP6266780B2; CN105359443A; JP2016538788A

Abstract

본원은 송신 방법 및 대응하는 수신 방법에 관한 것이다. 송신 방법은: - 송신을 위한 K 개의 데이터 스트림을 선택하는 단계로서, 각 데이터 스트림이 하나 이상의 데이터 메시지를 포함하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여 독립적으로: - 트렐리스 코드 변조(Trellis Coded Modulation, TCM) 방식

를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 데이터 메시지를 인코딩 및 변조하고, - 스트림 특정 인터리버

를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인코딩되고 변조된 데이터 메시지를 인터리빙하고, - 스트림 특정 스크램블링 시퀀스를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인터리빙된 데이터 메시지를 스크램블하는, K 개의 데이터 스트림을 선택하는 단계; - K개의 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 적어도 하나의 송신 신호 s(l)로 조합하는 단계; 및 - 무선 통신 시스템의 무선 채널을 통해 적어도 하나의 송신 신호 s(l)를 송신하는 단계를 포함한다. 수신 방법은: - 전술하는 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 송신 신호를 수신하는 단계; - 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K개 스트림의 변조 심볼에 대하여 결합 확률(joint probability)을 계산하는 단계; 및 - 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여, a) 상기 결합 확률로부터 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산하고, b) 상기 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 스트림 특정 디인터리버

를 통하여 k번째 데이터 스트림에 대한

디코더에 피딩하고, c) k번째 데이터 스트림에 대한 데이터 메시지의 정보 심볼에 관련된 소프트 정보 및 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 획득하도록 디인터리빙된 소프트 정보를 디코딩하고, d) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 스트림 특정 인터리버

를 통해 피딩하고, e) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보로 결합 확률을 업데이트하고; 모든 K개 스트림에 대하여 임의의 회수의 반복으로 a) - e)를 반복하고, 마지막 반복에서, - k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터 메시지를 획득하도록 k번째 데이터 스트림에 대한 정보 심볼에 관련된 소프트 정보를 사용하고, - k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지를 출력하는, a) - e)를 반복하는 단계를 포함한다. 게다가, 본원은 또한 송신기 디바이스, 수신기 디바이스, 컴퓨터 프로그램 및 그것의 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

Description

무선 통신 시스템에서 송신 및 수신 방법{TRANSMISSION AND RECEIVING METHOD IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본원은 무선 통신 시스템에서의 송신 방법 및 대응하는 수신 방법에 관한 것이며, 본원은 또한 송신 디바이스, 수신 디바이스, 컴퓨터 프로그램 및 그것의 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

전자기(라디오) 스펙트럼이 흔치 않고 귀중한 자원이며, 그것의 효율적인 사용이 현재 및 미래의 무선 통신 시스템에서 중요하다. 4세대 무선 시스템은 벌써 매우 높은 사용자당 데이터 속도를 타겟팅하고 있다. 미래의 송신 시스템의 목적은 반드시 그것을 증가시키는 것만이 아니고, 오히려 증가된 스펙트럼 효율을 달성하여, 다수의 동시에 통신하는 사용자에게 더 높은 집합체 데이터 속도를 제공할 수 있는 것이다.

다중 액세스(Multiple Access, MA) 방식이 다수의 사용자나 데이터 스트림에 동시에 이용 가능한 공유 통신 채널을 만들기 위해 사용된다. 다음 세대 무선 시스템은 다수의 동시의 사용자 및/또는 어플리케이션에 신뢰할만한 통신을 제공할 수 있는 반면, 더 높은 집합체 데이터 속도에 대한 요구와 마주할 것이다. 이러한 높은 데이터 속도는 채널의 물리적 자원의 더 효율적인 사용자에 의해 달성될 수 있다.

단일-스트림 성능에 대하여 가능한 한 작은 SNR 손실을 가지면서 동시에 더 높은 집합체 스펙트럼 효율을 달성하는 비-직교 방식을 고안하는 것이 이익일 것이다. 게다가, 방식은 주어진 양의 할당된 자원에 대한 스펙트럼 효율의 면에서 최상의 셀룰러 시스템(예컨대, LTE)을 능가해야 한다.

낮은 단일-사용자 SNR 손실과 함께, TCMA가 매우 유망한 기술이다. 그러나, 그것의 집합체 SE는, 특히 스트림의 수가 높을 때에 여전히 AWGN 채널 용량과 반대이다.

오버로딩은, 송신 시스템에서, 다수의 데이터 스트림이 동일한 시간-주파수-공간 자원 요소(Resource Element, RE)에 다중화되어서, 그 결과로 증가된 데이터 속도를 야기하는 패러다임이다. MA 콘텍스트에 오버로딩 개념을 적용하여, 오버로딩된 다중 액세스(Overloaded Multiple Access, OMA) 방식이 종래의 MA 방식보다 상당히 높은 스펙트럼 효율(Spectral Efficiency, SE)을 제공할 수 있다고 여겨진다.

사용자/스트림의 분리의 영역(Domain of Separation, DoS)에 기초하여, 다음 분류의 OMA 방식이 이루어질 수 있다:

1) 파워 DoS: 예컨대 비-직교 다중 액세스(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA) 방식. 여기서, 멀리 있는 사용자와 가까이 있는 사용자가 동일한 시간-주파수-공간 RE에서 다중화된다. 이 방식은 상이한 진폭을 갖는 중첩된 신호들의 송신에 기초한다.

2) 성좌(Constellation) DoS: 예컨대, 성좌 확장 다중 액세스(Constellation Expansion Multiple Access, CEMA). 여기서, 성좌 심볼의 서브세트가 상이한 사용자/스트림에 할당된다.

3) 확산 시퀀스 DoS: 예, 저 밀도 확산(Low Density Spread, LDS) CDMA, LDS-OFDM. 이 방식들은 상이한 사용자/스트림에 상이한 스파스(sparse) 시퀀스의 할당에 기초한다.

4) 확산 중첩 코드북(Spread Superposition Codebooks) DoS: 예컨대, LDS-CDMA, LDS-OFDM, 확산 코드 다중 액세스(Sparse Coded Multiple Access, SCMA), 인터리브-분할 다중 액세스(Interleave-Division Multiple Access, IDMA). 이 방식들은 사용자-특정 확산 및 상이한 사용자/스트림의 스파스 확산 신호들 간의 최소 유클리드 거리(Euclidean distance)를 최대화하도록 하는 변조 코드북에 기초한다.

5) 비-확산 중첩 코드북 DoS: 예컨대, 트렐리스 코드 다중 액세스(Trellis Coded Multiple Access, TCMA). 이 방식은 스트림-특정 비-확산 코드북을 야기하는, 스트림-특정 인터리빙을 갖는 트렐리스-코드 변조(Trellis-Coded Modulation, TCM)에 기초한다.

임의의 OMA 방식의 증가된 SE가, 수신기에서 멀티-스트림 검출기의 비-이상적인 성능으로 인한 불량화를 완화시키기 위하여, 각각의 다중화된 스트림/사용자를 위한 증가되고 요구되는 송신 전력의 비용으로 달성된다. 이러한 송신 전력의 증가가 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR) 손실, 즉 다음으로 정의되는 집합체 스펙트럼 효율성(Spectral Efficiency, SE)의 함수로 정의되는 특성에 의해 특정될 수 있다:

(1)

여기서, BLER은 블록 에러율(block error rate)을 나타내고, R은 채널 코드율이고,

은 심볼당 비트의 변조 차수(modulation order)이고, K는 TCMA 시스템에서 스트림의 수와 일치하는 오버로딩 인자이다. 스펙트럼 효율이 SNR의 함수이며, 아래의 점근 집합체 스펙트럼 효율(Asymptotic Aggregate Spectral Efficiency, ASE)과 같이 나타낸다:

(2)

평가를 위해 고려하는 관련 메트릭은 단일-스트림 SNR 손실

이며, 이것은 오버로딩 인자가 K>1일 때에 ASE의 주어진 비

를 달성하기 위해 수신기에 의해 요구되는 단일-스트림 SNR에 대하여 SNR의 증가인 것이다.

(3)

도 1에서, TCMA 방식의 평균화된 SE (

)가

및 K = 2, ..., 7에 대해 단일-스트림 SNR 손실

와 함께 나타난다. 표 1은 TCMA 시스템의 단일-스트림 SNR 손실

을 요약한다.

TCMA 방식의 단일-스트림 SNR 손실

K
2	0.6 dB
3	3.4 dB
4	6.75 dB
5	10.45 dB
6	14.25 dB
7	18.8 dB

전술한 OMA 기술이 평가되고 비교되어 왔다. 그 결과인 고려사항이 표 2에 요약된다. 고려된 시스템에서, TCMA가 최소의 단일-스트림 SNR 손실을 특징으로 하는 것입니다. 사실상, K=2인 스트림이 동시에 송신되는 때에, 그것의 SE가 0.6 dB의 단일-사용자 SNR 손실 내에서 단일-스트림 경우(K=1)에 가깝다. 게다가, K>2에 대하여, 단일-스트림 SNR 손실이 보통이다. 그러한 대안의 특징이 TCMA 방식을 추가의 개선을 위해 최선의 후보로 만든다.

공지된 오버로딩된 다중 액세스 방식간의 비교

	장점	단점
NOMA	낮은 복합성	오직 두 사용자/스트림, 주요 전제 조건으로 그들 사이의 큰 SNR 갭을 가짐 DL 상에서만 적용가능함
CEMA	비교적 작은 단일 사용자 SNR 손실 낮은 복합성	제한된 유연성(사용자의 수가 이용가능한 성좌 크기 및 사용자 데이터/코드 레이트의 함수임) DL 상에서만 적용가능함
LDS-CDMA	보통의 MUD 복합성 UL 및 DL 둘 다에서 적용가능함 DL에서 백워드-호환가능	단일 사용자 SNR 손실이 보통임
SCMA	보통의 MUD 복합성 UL 및 DL 둘 다에서 적용가능함	백워드-호환가능하지 않음 LDS-CDMA에서와 유사한 단일 사용자 SNR 손실 로드가 1.5보다 클 때 송신 코드북을 설계하기 어려움
TCMA	2-스트림 경우에 대하여 최소 단일-스트림 SNR 손실 UL 및 DL 둘 다에서 적용가능함	수신기 복합성 백워드-호환가능하지 않음

TCMA 방식이 UL 콘텍스트에 제안되었으며, 여기서 다중 디바이스(예컨대, 사용자 장치(User Equipment, UE)가 그들의 인코딩되고, 변조되고 인터리빙된 데이터 스트림을 동시에 송신한다. 각 디바이스는 하나의 데이터 스트림을 송신하고, 모든 송신이 동시에 발생한다. 즉, 동일한 시간 주파수-공간 RE가 모든 디바이스에 의해 사용된다. 또한, 모든 송신이 심볼-동기적이고, 모든 사용자 신호가 수신기 안테나에 도달할 때에 동일한 평균 전력을 가지는 것으로 이상적인 전력 제어가 구현된다고 여겨진다.

각 스트림이 공지된 트렐리스-코드 변조(TCM) 방식을 사용하여 독립적으로 인코딩되고 변조된다. 송신 전에, 변조된 심볼이 스트림-특정 순열에 따라서 인터리빙된다.

TCMA에서, 각 스트림이 상이한 트렐리스 코드 및 변조 방식을 사용하여 인코딩 변조될 수 있다; 이러한 스트림-특정 특징이 수신기가 상이한 스트림에 속하는 정보를 분리하도록 도와준다. 그러나, 스트림 분리에 대한 대체적으로 효과적인 특징은 스트림-특정 인터리버의 사용이다.

TCMA 송신 개념을 나타내는 방식이 도 2에 도시되며, 스트림-특정 인터리버가

로 나타난다. 또한, 도 3은 QPSK 심볼 맵퍼에 접속되는 4-상태 컨볼루션 인코더로 이루어진 TCM 인코더-변조기를 도시한다.

무선 채널의 선형 특성으로, 수신된 신호가 현재 송신된 신호들의 합이다. 수신기의 임무는 상이한 스트림에 속하는 신호들을 분리하고, 그 후에 복조 및 디코딩을 수행하고, 결국 수신인에게 정보를 전달하는 것이다.

반복적 TCMA 수신기가 이 분야에서 제안되어 왔다. 비교적 높은 복합성을 특징으로 한다 할지라도, 이러한 수신기는 양호한 성능을 낸다. 그럼에도 불구하고, 다음에서와 같이, 이 결과인 방식의 성능은 여전히 AWGN 채널 능력에 대하여 큰 갭을 나타낸다.

도 4는 종래에 따른 TCMA 수신기의 블록도를 도시한다. 수신된 신호 (4)는 부가 백색 가우시안 노이즈(additive white Gaussian noise) w(l)에 더하여, 송신된 신호들의 합이다:

(4)

이때, 계수

가 모델 반송파 위상으로 도입되고, 주파수가 상이한 전송기들 사이에서 오프셋된다. 송신 시스템에서 인터리버의 존재에 의해, 계수

가 불균일하게 분산된 랜덤 위상으로 여겨져 왔다.

TCMA 수신기에서, TCM 디코더 및 멀티 스트림 검출기(Multi Stream Detector, MSD)가 코드화 비트

및

로 지칭되는 소프트 정보를 교환하여 반복식으로 인터리버를 통해 상호 작용한다. 이러한 소프트 정보가 확률 분포, 확률 분포의 로그, 우도율(likelihood ratio, LR) 또는 우도율의 로그(Logarithms of likelihood ratio, LLR)로 이루어질 수 있다. 다음에서, 확률 분포를 사용하여 MSD의 간략한 기재가 이루어질 수 있다.

MSD의 과제는 상이한 스트림에 속하는 정보의 분리로 이루어진다. MSD는 결합 확률 분포

를 계산하고, 과제의 복잡성은 스트림의 수 K로 기하급수적으로 증가한다. 사실상, 이러한 함수의 도메인은

이다.

각각의 반복에서 각 k번째 스트림에 대하여, MSD는 주변 확률

및

을 계산하고, 그것들을 디인터리버

를 통하여, TCM 디코더에 전송한다.

TCM 디코더가 TCM 코드 제한에 따라 그러한 확률을 업데이트한다. 전형적으로, 대응하는 컨볼루션 인코더의 트렐리스에 따라 작동하는 알고리즘이 실행된다. 트렐리스 디코딩에 대하여 공지된 알고리즘은 비터비(Viterbi) 알고리즘 및 BCJR(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv) 알고리즘을 포함한다. TCM 디코더는 코드화 비트

및

로 지칭되는 강화된 확률

및

을 획득하고, 인터리버

를 통해 그것들은 MSD로 피드백한다. 결국, MSD가 이렇게 강화된 확률을 사용하여 결합 확률 분포

를 업데이트한다.

가장 대중적인 멀티-스트림 수신기 알고리즘이 병렬 또는 연속(직렬) 방식으로 반복적으로 검출 및 디코딩을 수행한다. 연속적인 접근법이 병렬적인 것보다 더 양호하게 수행함을 알아야 할 것이다. TCMA에 사용되는 반복 검출 및 디코딩(Iterative Detection and Decoding, IDD) 알고리즘이 도 5의 흐름도에 기재되며, 여기서 r = (r(1), ..., r(L))은 수신된 신호를 나타내며, N _it은 반복 회수를 나타내고, K는 스트림의 수를 나타낸다.

수신기에서 반복적 IDD 알고리즘을 사용하여, TCMA의 집합적 스펙트럼 효율이 추정되었다(도 6 참조하며, 여기서 부가 백색 가우시안 노이즈(AWGN) 채널의 능력이 참고로 주어짐). 두-스트림 SE이 단일-스트림 SE에 대하여 매우 낮은 SNR 손실을 나타낸다 할지라도, 더 스트림을 추가하는 것이 증가된 단일 -스트림 SNR 손실의 결과를 야기한다는 것을 알아야 할 것이다. 게다가, AWGN 채널 능력에 대한 SNR 갭이 스트림의 수로 증가하며, 이때 K=7 스트림을 사용하고, 그러한 갭이 12 dB에 접근한다.

본원의 대상은 종래의 단점과 문제점을 해결하는 해결책을 제공하는 것이다.

본원의 또 다른 대상은 종래와 비교하여 개선된 송신 및 수신 TCM 방법을 제공하는 것이다. 특히, AWGN 채널에서의 송신의 개선된 집합적 스펙트럼 효율성이 획득된다.

본원의 제1 측면에 따르면, 전술한 그리고 다른 대상이 무선 통신 시스템에서의 송신 방법에 의해 달성되며, 이 방법은 다음의 단계를 포함한다:

- 송신을 위한 K 개의 데이터 스트림을 선택하는 단계, 이때 각 데이터 스트림이 하나 이상의 데이터 메시지를 포함하고,

각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여 독립적으로:

- 트렐리스 코드 변조 (Trellis Coded Modulation, TCM) 방식

를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 데이터 메시지를 인코딩 및 변조,

- 스트림 특정 인터리버

를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인코딩되고 변조된 데이터 메시지를 인터리빙함,

- 스트림 특정 스크램블링 시퀀스를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인터리빙된 데이터 메시지를 스크램블함;

- K개의 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 적어도 하나의 송신 신호 s(l)로 조합하는 단계; 및

- 무선 통신 시스템의 무선 채널을 통해 적어도 하나의 송신 신호 s(l)를 송신하는 단계.

송신 방법의 실시태양에 따르면, K 개의 데이터 스트림이, 신호 대 잡음비와 같은 무선 채널의 채널 품질에 기초하여 Z > K 데이터 스트림의 세트로부터 선택된다. 이 실시태양에 따르면, K 개의 데이터 스트림이 실질적으로 동일한 채널 품질을 겪는다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 인코더 파라미터 및/또는

의 변조 방식이 선택된 스트림의 수 K에 좌우된다. 이 실시태양에 따르면,

인코더가

에 대하여 4 상태를 가지고,

에 대하여 2 상태를 가진다. 변조 방식이 PSK, QAM, PAM, ASK 및 APSK를 포함하는 그룹에서 임의의 것일 수 있다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 인터리버

가 랜덤으로 생성된 순열의 세트; 단일 랜덤으로 생성된 순열의 순환 시프트로부터 생성된 순열의 세트; 또는 이차 다항식 순열의 룰에 따라 생성된 순열의 세트 중 임의의 것을 사용한다.

송신의 또 다른 실시태양에 따르면, 스크램블링 시퀀스의 계수가 선택된 스트림의 수 K에 의존한다. 이 실시태양에 따르면, 스크램블링 시퀀스의 계수가, K = 2에 대하여 심볼 파워 제한을 조건으로 단일 성좌의 심볼의 최소 유클리드 거리를 최대일 것이며;

에 대하여

으로 균일하게 위상 간격되며, 이때

는 변조 방식에 좌우되는 상수이고;

에 대하여, 자도프-추 시퀀스와 같이 복합 의사-랜덤 시퀀스(complex pseudo-random sequence)의 계수이다. 또한, 이 실시태양에 따르면,

가 BPSK, PAM, 및 ASK에 대하여 하나; QPSK 및 QAM에 대하여 둘; 8PSK에 대하여 넷; 16PSK에 대하여 여덟과 동일할 것이다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 선택된 스트림의 수는

이다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 조합은 K 개 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지에 의해 달성되어서, 적어도 하나의 송신 신호 s(l)을 형성한다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 적어도 하나의 송신 신호 s(l)이 단일 송신 디바이스에 의해 송신된다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 적어도 하나의 송신 신호 s(l)이 복수의 독립 송신 디바이스에 의해 송신된다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 각 데이터 메시지가 정보 심볼의 유한 길이 시퀀스 또는 정보 심볼의 블록을 포함한다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 무선 통신 시스템이 OFDM 시스템 또는 단일 반송파 시스템이다.

송신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, K 개의 데이터 스트림이 동일한 TCM 인코더 파라미터 및/또는 변조 방식을 사용한다.

본원의 제2 측면에 따르면, 전술한 및 다른 대상이 무선 통신 시스템에서 제1 수신 방법에 의해 달성되며, 이 방법은 다음을 포함한다:

- 본원에 따른 송신 방법에 따라 적어도 하나의 송신 신호를 수신;

- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K 스트림의 변조 심볼에 대하여 결합 확률을 계산하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여,

a) 결합 확률로부터 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산,

b) 스트림 특정 디인터리버

를 통하여 k번째 데이터 스트림에 대한

디코더에 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 피딩,

c) k번째 데이터 스트림에 대한 데이터 메시지의 정보 심볼에 관련된 소프트 정보 및 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 획득하도록 디인터리빙된 소프트 정보를 디코딩,

d) 스트림 특정 인터리버

를 통해 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 피딩, 및

e) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보로 결합 확률을 업데이트;

모든 K 스트림에 대하여 임의의 수로 a) - e)를 반복하고, 마지막 반복에서,

- k번째 데이터 스트림에 대한 정보 심볼에 관련된 소프트 정보를 사용하여 k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터 메시지를 획득, 및

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지를 출력.

제1 수신 방법의 실시태양에 따르면, 결합 확률 P(s(l)|r(l))이

로 표현되며,

이 심볼 간격 l에서 스트림 k에 의해 송신된 변조 심볼 l이고,

는 k번째 데이터 스트림에서 사용되는 TCM 성좌의

번째 변조 심볼이다. 이 실시태양에 따르면, 결합 확률

이 수신된 신호 r(l)로부터 간격

내의 제한된 수의 신호 포인트 s(l)에 대하여 계산될 수 있다. 이 실시태양에 따르면, 간격

가 신호 대 잡음비와 같은 채널 품질에 좌우될 수 있다. 그리고, 간격

가 채널 품질 감소에 따라 증가하고, 채널 품질 증가에 따라 감소할 수 있다. 이 실시태양에 따르면, 간격

가 또한 수신된 신호 r(l)의 진폭에 의존할 수 있다. 이 실시태양에 따르면, 간격

가 수신된 신호 r(l)의 진폭의 증가에 따라 증가하고, 수신된 신호 r(l)의 진폭의 감소에 따라 감소할 수 있다. 이 실시태양에 따르면, 간격

가

로서 계산될 수 있고, 이때

는 노이즈의 표준 편차에 적용되는 스케일링 파라미터이고,

는 수신된 단일 진폭 신호 |r(l)|에 적용되는 스케일링 파라미터이고,

는 노이즈의 표준 편차이다.

제1 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 결합 확률이, 유클리드 거리에 대하여 수신된 심볼 신호 r(l)에 가장 근접한 제한된 및 고정된 수의 신호 포인트에 대하여 오직 계산할 수 있다.

제1 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보가

로 표현되고,

는 심볼 간격 l의 스트림 k 상에서 송신된 변조 심볼

이 수신된 신호 r(l)의 값에 조건인

심볼 성좌의

번째 심볼

와 동일한 확률이다.

제1 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 결합 확률 및/또는 변조 심볼에 관련된 소프트 정보가 확률값, 확률값의 로그, 우도율, 또는 우도율의 로그 중 임의의 것으로 표현된다. .

제1 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 결합 확률이 멀티 스트림 검출기를 사용하여 계산될 수 있다.

제1 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 각 데이터 스트림 k = 0 , ..., K-1에 대한 처리가 연속적으로 수행된다.

제1 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 반복의 회수는 미리결정되거나 송신 오류의 존재와 관련이 있다.

본원의 제3 측면에 따르면, 전술한 및 다른 대상이 또한 무선 통신 시스템에서 제2 수신 방법에 의해 달성되며, 이 방법은 다음을 포함한다:

- 통신 신호 r(l)을 수신하는 단계, 이때 통신 신호 r(l)는 트렐리스 코드 다중 액세스(Trellis Coded Multiple Access, TCMA) 방식에 따라 인코딩되고 변조되었으며, 각각 송신되기 전에 K개의 인덱스식 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1을 포함함,

b) 스트림 특정 디인터리버

를 통하여 k번째 데이터 스트림에 대한

디코더에 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 피딩,

d) 스트림 특정 인터리버

e) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보로 결합 확률을 업데이트,

모든 K 스트림에 대하여 임의의 수로 a) - e)를 반복하는 단계로서, 마지막 반복에서,

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터 메시지를 획득하도록 k번째 데이터 스트림에 대한 정보 심볼에 관련된 소프트 정보를 사용, 및

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지를 출력.

제1 수신 방법의 모든 실시태양이 본원의 제2 수신방법에 적용됨을 이해해야 한다. 따라서, 언급된 실시태양의 모든 특징이 제2 수신 방법으로 사용될 수 있다.

따라서, 제2 수신방법의 실시태양에 따르면, 결합 확률 P(s(l)|r(l))이

로 표현되며, 여기서

가 심볼 간격 l 내의 스트림 k에 의해 송신된 변조 심볼 l이고

가 k번째 데이터 스트림에서 사용되는 TCM 성좌의

번째 변조 심볼이다. 이 실시태양에 따르면, 결합 확률 P(s(l)|r(l))이 수신된 신호 r(l)로부터 거리

내의 제한된 수의 신호 포인트 s(l)에 대하여 계산될 수 있다. 이 실시태양에 따르면, 거리

가 신호 대 잡음비와 같은 채널 품질에 좌우될 수 있다. 또한, 거리

가 채널 품질의 감소에 따라 증가하며, 채널 품질의 증가에 따라 감소한다. 이 실시태양에 따르면, 거리

가 수신된 신호 r(l)의 진폭에 좌우될 수도 있다. 이 실시태양에 따르면, 거리

가 수신된 신호 r(l)의 진폭의 증가에 따라 증가되고, 수신된 신호 r(l)의의 진폭의 감소에 따라 감소될 수 있다. 이 실시태양에 따르면, 거리

가

로 계산되고, 이때

는 노이즈 표준 편차에 적용되는 스케일링 파라미터이고,

는 수신된 신호 진폭 |r(l)|에 적용되는 스케일링 파라미터이고,

는 노이즈 표준 편차이다.

제2 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 결합 확률이 유클리드 거리에 대하여 수신된 심볼 r(l)에 가장 근접한 제한된 및 고정된 수의 신호 포인트에 대하여 오직 계산될 수 있다.

제2 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보가

로 표현될 수 있고, 여기서

는 심볼 간격 l 내의 스트림 k 상에서 송신된 변조 심볼

이 수신된 신호 r(l)의 값에 조건인

심볼 성좌의

-번째 심볼

와 동일한 확률이다.

제2 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 결합 확률 및/또는 변조 심볼에 관련된 소프트 정보는 확률 값, 확률 값의 로그, 우도율, 또는 우도율의 로그 중 임의의 것으로 표현된다.

제2 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 결합 확률이 멀티 스트림 검출기를 사용하여 계산된다.

제2 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대한 처리가 순차적으로 수행될 수 있다.

제2 수신 방법의 또 다른 실시태양에 따르면, 반복의 회수가, 미리결정되거나 송신 오류의 존재에 관련될 수 있다.

본원의 제4 측면에 따르면, 전술한 및 다른 대상이 무선 통신 시스템 내에서 통신 신호를 처리 및 송신하도록 배열된 송신 디바이스로 달성되며, 이 디바이스는 다음을 위해 배열되는 하나의 프로세서를 포함한다:

- 송신을 위해 K 개의 데이터 스트림을 선택함, 이때 각 데이터 스트림은 하나 이상의 데이터 메시지를 포함하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여 독립적으로:

- 스트림 특정 트렐리스 코드 변조(TCM) 방식

을 사용하여 k번째 데이터 스트림의 데이터 메시지를 인코딩 및 변조,

- 스트림 특정 인터리버

를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인코딩되고 변조된 데이터 메시지를 인터리빙,

- 스트림 특정 스크램블링 시퀀스를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인터리빙된 데이터 메시지를 스크램블;

- K개의 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 적어도 하나의 송신 신호 s(l)로 조합; 및

- 무선 통신 시스템의 무선 채널을 통해 적어도 하나의 송신 신호 s(l)를 송신.

본원의 제5 측면에 따르면, 전술한 및 다른 대상이 무선 통신 시스템 내의 통신 신호를 수신하고 처리하도록 배열된 제1 수신 디바이스로 달성되며, 이 디바이스는 다음을 위해 배열되는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다:

- 본원에 따른 송신 디바이스에 의해 송신된 적어도 하나의 송신 신호를 수신;

- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K 스트림의 변조 심볼에 대한 결합 확률을 계산하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여:

b) 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 스트림 특정 디인터리버

를 통해 k번째 데이터 스트림을 위한

디코더에 피딩,

d) 스트림 특정 인터리버

모든 K 스트림에 대해 임의의 반복 회수로 단계 a) - e)를 반복하고, 마지막 반복에서:

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지 출력.

본원의 제6 측면에 따르면, 전술한 및 다른 대상이 무선 통신 시스템에서 통신 신호를 수신하고 처리하도록 배열되는 제2 수신 디바이스로 달성되며, 이 디바이스는 다음을 위해 배열되는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다:

- 통신 신호 r(l)을 수신, 이때 통신 신호 r(l)이 송신 전에, 트렐리스 코드 다중 액세스(Trellis Coded Multiple Access, TCMA) 방식에 따라 인코딩되고 변조되었으며, 각각 k = 0, ..., K-1로 인덱싱된 K개의 데이터 스트림을 포함함;

- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K 스트림의 변조 심볼을 위한 결합 확률을 계산하며, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여:

를 통해 k번째 데이터 스트림을 위한

디코더에 피딩,

d) 스트림 특정 인터리버

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지 출력.

본원의 디바이스는, 본원에 따른 대응하는 송신 및 수신 방법의 상이한 실시태양에 따라, 모두 변경될 수 있고, 일부 수정될 수 있다.

본원은 매우 높은 집합 SE를 갖는 OMA 시스템의 결과로 AWGN 채널 능력에 대하여 갭을 상당히 감소시키는 해결책을 제공한다. 단일-사용자 SE에 대한 SNR 손실도 역시 본원의 해결책으로 매우 제한된다.

또한, 제안된 방식은, 멀티플렉싱 스트림의 수가 넓은 범위로 변화할 수 있다는 점에서, 높은 유연성을 나타낸다. 게다가, 본원은 다수의 데이터 스트림의 동시 송신을 제공하는 무선 통신 시스템의 다운링크와 업링크 둘다에 적용될 수 있다. 제안된 송신기 방식은 또한 더 높은 SNR 손실을 가진다 할지라도, 종래 수신기와 사용될 수도 있다.

또한, 본 발명의 응용 및 장점이 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

다음의 도면은 본원의 상이한 실시태양을 명확히 하고 설명하려는 의도이다:
- 도 1은 TCMA 방식의 평균화 스펙트럼 효율을 도시한다;
- 도 2는 종래에 따른 TCM 송신기의 세트를 도시한다;
- 도 3는 4 상태 인코더 및 QPSK 변조를 갖는 TCM 인코더-변조기를 도시한다;
- 도 4는 종래의 TCMA 수신기를 도시한다;
- 도 5는 종래 반복적 검출 및 디코딩 방법을 도시하는 흐름도이다;
- 도 6은 1 내지 7개의 스트림을 갖는 TCMA의 집합적 스펙트럼 효율성을 나타낸다;
- 도 7은 본원에 따른 일반적 송신 및 수신 방식의 개략도이다;
- 도 8은 2 인코딩 상태 및 QPSK 변조기를 갖는 TCM 인코더-변조기를 도시한다;
- 도 9는 본원에 따른 수퍼-성좌의 최소 유클리드 거리를 도시한다;
- 도 10는 다운링크에 적용되는 본원의 실시태양을 도시한다;
- 도 11는 업링크에 적용되는 본원의 실시태양을 도시한다;
- 도 12는 종래의 TCMA 시스템의 SE에 비교하여 본원의 집합적 SE 성능을 도시한다;
- 도 13는 터보-코드 LTE 시스템에 비교하여 본원에 대한 집합적 SE 성능을 나타낸다;
- 도 14는 QPSK 변조를 사용하여 각 스트림이 변조되는 5 스트림 ETCMA 시스템의 수퍼-성좌를 도시한다;
- 도 15는 본원의 실시태양에 따른 송신 디바이스를 도시한다;
- 도 16는 본원의 실시태양에 따른 대안의 송신 디바이스를 도시한다;
- 도 17는 본원의 실시태양에 따른 제1 및 제2 수신 디바이스를 도시한다;
- 도 18는 본원의 실시태양에 따른 대안의 제1 및 제2 수신 디바이스를 도시한다.

본원은, 가능한 한 상이한 사용자에 대하여, 자원 요소(Resource Element, RE)와 같은, 동일한 물리적 시간-주파수-공간 무선 자원을 효율적으로 공유함으로써, 다수의 개별 데이터 스트림의 동시 전송 방법에 관한 것이다. 본원은 대응하는 수신 방법에 관한 것이다.

본원은, FDD 모드 또는 TDD 모드로 작동하는, 셀롤러 무선 통신 시스템의 다운링크, 및 업링크 둘 다에 적용된다. 그러나, 셀룰러 시스템에 제한되지는 않으며, 일반적인 OFDM 및 단일 반송파 시스템과 같은 임의의 적합한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 본원의 시스템의 일반적인 방식은 도 7에 도시되어 있으며, 도 7에서 본원의 송신기 디바이스(왼편)이, 무선 통신 시스템의 무선 채널을 통해 신호 r(l)을 수신하는 본원의 수신 디바이스에 통신 신호 s(l)를 송신한다.

본원에 따른 데이터/정보의 송신이 다음의 단계를 포함한다:

- 송신을 위한 데이터 스트림의 개수 K를 선택하는 단계, 이 때 각 데이터 스트림이 하나 이상의 데이터 메시지를 포함하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여 독립적으로:

- 트렐리스 코드 변조(Trellis Coded Modulation, TCM) 방식

를 사용하여 k 번째 데이터 스트림의 데이터 메시지를 인코딩 및 변조함,

- 스트림 특정 인터리버

를 사용하여 k 번째 데이터 스트림의 인코딩되고 변조된 데이터 메시지를 인터리빙함,

- 스트림 특정 스크램블링 시퀀스를 사용하여 k 번째 데이터 스트림의 인터리빙된 데이터 메시지를 스크램블함(scrambling);

- 데이터 스트림의 개수 K의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 적어도 하나의 송신 신호 s(l)로 조합하는 단계; 및

- 송신 신호 s(l)를 무선 통신 시스템의 무선 채널을 통해 송신하는 단계.

본원의 구현예에 따르면, 데이터 스트림이 채널 품질, 예컨대 신호 대 잡음비 (SNR), 신호 대 간섭 및 잡음비(signal-to-interference plus noise ratio, SINR), 또는 임의의 다른 채널 품질 지시자에 따른 송신을 위해 선택된다. 따라서, 유사한 SNR 또는 SINR 값을 갖는 데이터 스트림이 함께 그룹핑되고 동일한 RE에서 동시에 송신된다. 따라서, 데이터 스트림의 개수 K가 무선 채널의 채널 품질에 기초하여 대형 세트인 Z > K 데이터 스트림으로부터 선택된다. 이러한 선택에 의해, 데이터 스트림이, 상이한 데이터 스트림이 동일한 채널 품질, 예컨대 유사한 채널 품질을 실질적으로 받도록 선택된다. 이것은 모든 TCM 방식이 동일한 파라미터, 예컨대 동일한 컨볼루션 인코더(convolutional encoder) 및 동일한 변조 방식에 따라 구성되는 경우에 특히 중요하다. 이 경우에, 받는 채널 품질이 유사한 경우에만 유사한 오류 보호 정도가 모든 스트림에 제공될 수 있다. 데이터 스트림의 개수 K가 둘 이상이어야 한다.

게다가, 각 데이터 스트림에 대한 하나의 메시지가 스트림 특정 처리 방식을 사용하여 처리된다. 각 TCM 인코더-변조기 쌍이 상이한 트렐리스 코드 또는 변조 방식으로 이루어질 수 있다. 그러나, 간략하게 모든 데이터 스트림이 다음의 내용의 동일한 TCM를 사용한다고 가정한다. 스트림의 데이터 메시지에 대하여, 본원에 따르면 각 데이터 메시지가 잘 이해되는 정보 심볼의 유한 길이 시퀀스 또는 정보 심볼의 블록을 포함한다.

본원의 또 다른 구현예에 따르면, TCM 인코더 및 변조 파라미터는 표 3에 따라 선택되며, 이것은 인코더 파라미터 및/또는 상이한 데이터 스트림에 대한

의 변조 방식이 모드 동등하나 더 일반적인 실시태양에 따르면 선택된 데이터 스트림의 총 개수 K에 좌우된다는 것을 의미한다. 따라서, 본원의 실시태양에 따르면, 상이한 데이터 스트림이 동일한 인코더-변조기, 예컨대 동일한 인코딩 파라미터 및 변조 방식을 갖는 TCM 을 사용한다.

스트림의 수가 3개 이하인 때에, 4 상태 컨볼루션 인코더(도 3)를 갖는 TCM 방식이 사용된다. 3개 이상의 스트림이 송신되는 때에, 2 상태 컨볼루션 인코더(도 8)를 갖는 TCM 방식이 TCM 방식에서 사용된다. 모든 경우에 변조 방식이 QPSK이나, 임의의 다른 적합한 변조 방식일 수 있다. 발명자는 PSK, QAM, PAM, ASK 및 APSK 를 포함하는 그룹 내의 변조 방식이 적어도 양호하게 작동함을 알았으나, 다른 변조 방식이 본원과 함께 사용될 수 있음을 통상의 기술자는 알아야 한다.

스트림 개수 K의 함수로서 TCM 파라미터의 선택

스트림 개수 K	컨볼루션 인코더의 유형	변조
	4-상 인코더	QPSK
	2-상 인코더	QPSK

게다가, 본 송신 방법에서 사용되는 인터리버

가 수신된 무선 통신 신호 내의 개별적인 스트림 신호에 현재(반복적) 수신기를 조력하기 위하여 스트림 특정적이어야 한다. 사실상, 인터리버는, 상이한 데이터 스트림들의 시그니처들로서 간주될 수 있고, 따라서 스트림 특정은 각 데이터 스트림에 대해 고유하다는 것을 의미한다. 따라서 수신기는, 인터리버가 상이한 데이터 스트림에 대하여 상이한 때에 스트림 정보를 인식하고 분리하는 것을 용이하게 한다. 대신에, 데이터 스트림이 동일한 인터리버를 사용하는 때에, 시스템 성능이 상당히 강등된다.

도 7에 대하여, k번째 스트림의 TCM 디코더가 소프트 정보를 계산하여, 스트림 특정 인터리버

를 통해 MSD에 피드백되도록 한다. 이 소프트 정보는, MSD에 의해 처리된 후에, 다음의(예컨대 (k+1)번째) TCM 디코더에 역 스트림 특정 인터리버

를 통해 피드백된다. 그러한 소프트 정보에 적용되는, 그 결과인 순열(permutation)이 등가 순열(equivalent permutation)

, 예컨대 두 순열

및

의 조합에 대응한다.

발명자는 또한 성능 감소를 피하기 위하여, 모든 인터리버

가 연속적인 입력 심볼의 시퀀스를 연속적인 출력 심볼에 매핑하는 것을 피해야 한다는 것을 알았다. j-번째 TCM 디코더와 k-번째 TCM 디코더 입력 사이의 상관관계가 감소되는 방법으로, 성능이 개선된다.

따라서, 일 실시태양에 따르면, 랜덤으로 생성된 순열의 세트가 인터리빙을 위해 사용된다. 실험 결과는 랜덤으로 생성된 순열이 이러한 특성에 대하여 양호하게 수행하여, 양호한 비-상관관계(de-correlation) 특성을 나타낸다.

또 다른 실시태양에 따르면, 단일의 랜덤으로 생성된 순열의 순환 시프트로부터 생성된 하나의 세트의 순환이 데이터 메시지를 인터리빙하도록 사용된다. 이 세트의 순환

이 단일 순열

로부터 개시하고, 전체 세트의 K 순열을 생성하기 위해 순열의 순환 시프트를 사용하여 생성될 수 있다. 순열의 입력 순환 시프트는 다음과 같다: 크기 N의 순열이

로 주어지면, 그것의 입력 순환 시프트의 P포지션이 순열

이다. 유사하게, 출력 순환 시프트의 순열은

로 정의된다. 랜덤으로 생성된 순열

로부터 개시하는 경우에, 스트림-특정 순열의 세트를

(또는 대안으로

)로 정의하며, 여기서 Q가 적합하게 선택된 정수이다. 구성 요소인 TCM 인코더의 제한 길이보다 큰 임의의 선택인 Q 가 양호한 결과를 산출한다. 이 실시태양은 오직 하나의 순열이 송신기와 수신기의 메모리에 저장되어야 하기 때문에 편리하면서, 모든 다른 스트림-특정 순열들이 오직 하나의 순열로부터 개시되어 용이하게 생성될 수 있다.

본원의 또 다른 실시태양에 따르면, 이차 다항식 순열(Quadratic Polynomial Permutation, QPP) 규칙에 따라 생성되고, 또한 3GPP LTE 표준에 사용되는 순열의 세트가, 인터리빙을 위해 사용된다. QPP 인터리버가 무경쟁(contention-free) 특성, 디코딩 알고리즘의 병렬 고속 구현을 허용하는 양호한 특징을 나타내기 때문에, 특히 이롭다.

QPP 순열들이 3개의 파라미터, 즉 순열을 생성하도록 사용되는 2차 다항식의 순열 크기 N 및 두 계수

의 함수이다.

(5)

각각의 크기 N에 대하여,

에 대한, 그리고

에 대한 두 세트의 가능한 값이 정의된다.

에 대한, 그리고

에 대한 값들이 두 세트로부터 독립적으로 선택된다. 본원의 QPP 인터리버가 상이한 순열을 획득하기 위하여,

에 대해 고정된 값, 및

에 대해 상이한 값을 선택하여 생성되었다.

게다가, 스크램블 코드가 단일 도메인 내의 데이터 스트림들을 더 분리하도록 사용되어서, 데이터 스트림들의 구별이 스트림 특정 스크램블링 시퀀스를 사용하여 용이하게 된다. 각 인코딩되고, 변조되고, 인터리빙된 스트림이 본원에 따른 송신 전에 스크램블되고, 다른 스트림과 조합된다. 본원의 측면에서 이는 매우 중요하다.

스크램블은 인터리빙된 변조 심볼

의 시퀀스를 복합 계수

의 스트림-특정 시퀀스와 승산하는 것으로 이루어지며, 여기서 인덱스 k = 0, ...,K-1가 스트림을 지칭하고, 인덱스 l = 0, ..., L-1 이 심볼 간격을 지칭한다(L이 블록 길이임). 신호 간격 l에서 본 시스템에 의해 송신된 신호가 다음과 같다:

(6)

또한, 이것은 모든 가능한 값인 s(l)을 포함하는 중첩된-성좌 x(l)에 속한다. 이것은 상이한 데이터 스트림의 조합이 상이한 스크램블된 스트림을 추가하는 것이어서, 무선 통신 시스템에서 송신을 위해 송신 신호 s(l)을 형성하는 것을 의미한다.

스크램블을 통한 본 방식의 SE를 최적화하기 위하여, 상이한 해결책이 가능하다. 일 실시태양에 따르면, 계수

가 시간 인덱스 l에 독립적이며, 따라서,

이다. 게다가, 계수

의 값이 중첩된 성좌 또는 약어로 수퍼-성좌(super-constellation)의 심볼들 간의 최소 유클리드 거리를 최대화하도록 선택된다. 수퍼-성좌의 최소 유클리드 거리는 다음과 같이 정의된다:

(7)

여기서, 심볼

가 수퍼-성좌 x(l)에 속하는 임의의 별개(distinct) 쌍의 심볼이다. 스크램블링 시퀀스가 모든 l = 0,...,L-1에 대하여 최대

를 달성하도록 최적화된다.

일 실시예로서, QPSK 신호 성좌를 사용하는 두 스트림의 경우를 고려한다. 제1 스트림(k = 0)이 시퀀스

를 사용하여 스크램블되고, 제2 스트림(k = 1)이 시퀀스

를 사용하여 스크램블된다. 도 9에서, 수퍼-성좌의

가

의 함수로 도시된다. 두 해결책은

:

및

를 최소화하는 것이다.

일반적으로, 임의의 수의 스트림K에 대하여, 그리고 임의의 TCM 성좌에 대하여, 스크램블링 시퀀스의 계수가 본원의 실시태양에 따른 선택된 스트림의 수 K에 좌우된다는 것을 의미하는

을 최소화하는 최적의 스크램블링 시퀀스

의 세트를 찾는 것이 가능하다.

따라서,

에 대하여, 주어진 간격

으로 균일하게 간격을 갖도록 위상을 선택하여 최상의 성능이 획득되는 것을 알게 되었고, 여기서

가 다음과 같은 TCM 성좌에 좌우되는 상수이다:

(8)

따라서, 본원의 실시태양에 따르면, BPSK, PAM, ASK에 대하여

이고, QPSK 및 QAM에 대하여,

이고, 8PSK에 대하여

이고, 16PSK에 대하여

이다. 이 해결책이 최소

를 갖는 수퍼-성좌를 야기하지는 않는다. 그러나, 시뮬레이션은 K = 3, 4, 5에 대하여 그것의 성능이 최상이라고 도시한다.

의 경우에, 임의의 적합한 복합 세트의 랜덤형(random-like) 특성을 갖는 시퀀스가 스크램블에 사용될 수 있다. 특히, 자도프-추(Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스, 낮은 교차 상관관계 특성을 갖는 복합 시퀀스의 클래스가 이러한 면에서 양호하게 적합하다. 따라서, 다음과 같다:

(9)

여기서 이 경우에

이 스트림-특정 값이다.

스크램블링 시퀀스 유형의 선택이, 표 4의 실시태양에 요약된 것처럼 스트림의 수 K의 함수로 이루어진다. 이 파라미터들이 시뮬레이션을 통해 수행된 검색의 결과이다. 더 양호한 결과가 검색을 더 확장하여 획득될 수 있다.

스트림의 수 K의 함수로서 스크램블링 시퀀스의 예

스트림의 수 K	스크램블링 시퀀스 패밀리
	최소
	에 균익한 간격
	자도프-추

본원 수신기의 고 성능이, 새로운 반복 검출 및 종래에서와 같이 코딩된 비트

와 관련된 소프트 정보를 대신하는 변조 심볼

와 관련된 소프트 정보에서 동작하는 디코딩 알고리즘으로 달성된다. 이 방법으로, 심볼식(symbol-wise) 소프트 정보를 비트식(bit-wise) 소프트 정보로 변환하는 경우에 정보의 손실이 발생하는 것을 방지한다. 간단하게, 스크램블링 시퀀스 및 채널 상태 정보가 수신기에 완전히 알려진다는 것을 알 수 있다.

본 수신 방법은 다음의 단계를 포함한다:

- 본원에 따른 방법에 의해 송신된 적어도 하나의 송신 신호를 수신하는 단계;

- 수신된 신호

의 조건으로 모든 K 스트림의 변조 심볼에 대한 결합 확률(joint probability)을 계산하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여:

a) 상기 결합 확률로부터 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산,

b) 스트림 특정 디인터리버

를 통하여 k번째 데이터 스트림에 대한

디코더에 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 피딩,

d) 스트림 특정 인터리버

모든 K 스트림에 대하여 임의의 반복 수로 a) - e) 단계를 반복하는 단계로서, 마지막 반복에서:

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터 메시지를 획득하도록, k번째 데이터 스트림에 대한 정보 심볼에 관련된 소프트 정보를 사용, 및

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지를 출력.

도 7에 대하여, k번째 데이터 스트림의 TCM 디코더가 소프트 정보를 계산하여, 스트림 특정 인터리버

를 통해 MSD로 피드백된다. 이 소프트 정보는, MSD에 의해 처리된 후에, 역 스트림 특정 인터리버

를 통해 다음의(예, (k+1)번째) TCM 디코더로 피드백된다.

본원의 강화된(enhanced) MSD(EMSD)가,

(10)

로 획득된 수퍼-성좌 x(l)의 모든 포인트

에 대하여 결합 확률 분포

의 계산을 수행하며, 본원의 강화된 TCM (ETCM) 디코더로 반복하여 결합 확률을 반복적으로 업데이트한다. 각 스트림 k에 대하여, EMSD가, 스트림 k의 l번째 변조 심볼이

성좌의 j 번째 심볼

와 동일한

인, k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산한다. 그 후, EMSD가 디인터리버

를 통해 ETCM 디코더에 이러한 확률을 피딩한다.

ETCM 디코더가 확률 분포s

를 입력에서 수신하고, TCM 코드 제한을 적용하는 트렐리스-기반 디코딩 일고리즘(예, Viterbi, BCJR 또는 SISO)를 실행하고, 업데이트된 확률

을 계산하고, 이 확률이 인터리버

를 통해 EMSD로 피드백된다. EMSD는 업데이트된 확률

을 사용하여 결합 확률 분포 P(s(l)|r(l))를 업데이트하고, 따라서, 송신된 심볼 s(l)의 개선된 내용을 얻을 수 있다. 그 후, EMSD가 다음의 데이터 스트림을 처리하도록 진행하고, 따라서 상이한 데이터 스트림에 대한 처리가 본원의 실시태양에 따라 순차적으로 수행된다.

더욱 자세하게, EMSD가 다음의 단계를 수행한다:

- ETCM 디코더 중 적어도 하나로부터 변조 심볼에 관련된 소프트 정보의 업데이트된 확률

을 수신;

- 업데이트된 확률을 고려하여 변조 심볼의 결합 확률 분포

를 재-계산:

(11)

- 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여, 다음 반복에서 k번째 ETCM 디코더에 제공되도록 k번째 데이터 스트림

에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 재-계산:

(12)

- 각각의 ETCM 디코더에 그것들과 연관된 디인터리버를 통해 확률 분포

를 피딩.

게다가, 본원은 또한 다음의 단계를 포함하는 수신 방법의 제2 측면에 대한 것이다:

- 통신 신호 r(l)을 수신하는 단계, 이때 통신 신호 r(l)이, 송신 전에, 트렐리스 코드 다중 액세스(Trellis Coded Multiple Access, TCMA) 방식에 따라 인코딩되고 변조되었으며, 각각 인덱싱된 K개의 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1을 포함함;

- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K개 스트림의 변조 심볼에 대한 결합 확률을 계산하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여:

b) 스트림 특정 디인터리버

를 통하여 k번째 데이터 스트림에 대한

디코더에 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 피딩,

d) 스트림 특정 인터리버

모든 K개 스트림에 대하여 임의의 반복 회수로 a) - e) 단계를 반복하는 단계로서, 마지막 반복에서:

- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지를 출력.

따라서, 수신 방법의 제2 측면이 일반적인 트렐리스 코드 다중 액세스(Trellis Coded Multiple Access, TCMA) 방식으로 사용될 수 있다. 사실상, 종래의 TCMA 방식은 송신기/디바이스 당 오직 하나의 스트림만 송신되고 스크램블이 적용되지 않는 ETCMA의 특정 경우로 간주될 수 있다.

수신기 복합성 감소

EMSD는 예컨대, 모든

에 대하여 전체 수퍼-성좌를 통해 확률 분포

를 계산하고 업데이트한다. x(l)의 크기가 스트림의 수 K에 따라 기하급수적으로 증가하고, 수신기 알고리즘의 복합성이 또한 K에 따라 기하급수적으로 증가한다. 따라서, 본원의 수신기 방법이 데이터 스트림의 수 K에 따라 기하급수적으로 증가하는 복합성을 갖는다.

본원의 시스템은, 다수 개의 스트림이 송신되는 경우에, 높은 SNR을 요구한다는 것을 알아야 했다. 이러한 조건에서, 수신된 신호 r(l)이, 높은 확률로, 송신된 심볼 s(l)에 근접한다. 따라서, 발명자는 EMSD가 전체 수퍼-성좌를 통해 확률 분포

를 계산할 필요가 없음을 알게 되었다. 대신에, 확률 분포가 계산되는 수퍼-성좌 포인트의 수

가 수신된 심볼 r(l)에 인접하여 더 작은 서브세트의 심볼로 제한될 수는 있따. 따라서, ETCMA 수신기의 복합성을 감소시키기 위해 제안된 접근법은 수신된 신호 r(l) 주변의 영역에 EMSD에 의해 계산된 확률 분포

의 수퍼-성좌 포인트의 수

를 감소시키는 것으로 이루어진다.

제1 실시태양은 수신된 심볼 r(l)의 거리

내에 있는 심볼

로 이루어지는 것으로로서 감소된 세트의 수퍼-성좌 포인트

를 정의하는 것으로 이루어진다. 이 개념은 도 14에 도시되어 있으며, 여기서 두 개의 가능한 수신된 심볼이 흑색 점으로 나타나며, 반경

및

을 갖는 원들이, MSD가 그것의 계산을 수행하는 수퍼-성좌 포인트

의 수 의 범위를 정하며, 따라서, 계산의 복합성이 실질적으로 감소된다.

반경

이 채널 품질(예, SNR 또는 SINR)의 함수로서 적응적으로 계산되어서, 낮은 SNR에 대하여, 큰 값을 취하고, 반면에 높은 SNR에 대하여, 작은 값을 취한다. 다시 말하면, 반경

이 채널 품질의 감소에 따라 증가하고, 채널 품질의 증가에 따라 감소한다. 이것이 송신된 심볼 (l)이 감소된 신호 세트 내에 포함되는 신호들

사이에 존재하지 않을 가능성을 감소시키는데 필수적이다. 그러한 경우에, 반복적 알고리즘이 수정된 디코딩된 메시지를 전달할 수 없을 것이다. SNR 또는 SINR가 아닌 다른 측정이 채널 품질을 나타내는데 사용될 수 있음을 알아야 한다.

제1 실태양은, 단순함에도 불구하고, 다음의 단점을 야기한다: 수퍼-성좌가 균일한 밀도의 특징이 아니기 때문에, 감소된 신호 세트 내의 포인트의 수가 일정하지 않다. 특히, 수퍼-성좌

가 그것의 중심에 인접하여 높은 밀도를 나타내고, 중심으로부터 멀어져서 더 낮은 밀도를 나타낸다. 감소된 신호 세트 내의 포인트의 수를 거의 일정하게 유지하는데 목적인 제2 실시태양은, 채널 품질과 수신된 심볼 |r(l)|의 진폭의 함수로서 반경

를 설정하는 것으로 이루어져서, |r(l)|가 작은 때에,

가 작고, |r(l)|가 큰 때에,

가 크다(도 14의

). 따라서, 간격

가, 수신된 신호 r(l)의 진폭의 증가에 따라 증가하고, 수신된 신호 r(l)의 진폭의 감소에 따라 감소한다. 따라서, 양호한 성능을 위하여, 거리

가

로 계산되며, 여기서

가 노이즈의 표준 편차에 적용되는 제1 스케일링 파라미터이고,

가 수신된 신호 진폭 |r(l)|에 적용되는 제2 스케일링 파라미터이고,

가 노이즈의 표준 편차이다. 이렇게 언급된 실시태양은, 가변 개수의 포인트를 포함하는 감소된 신호 세트를 야기함에도 불구하고, 수퍼-성좌의 가변 밀도를 보상한다.

수신기 복합성을 감소시키는 또 다른 접근법은 고려되는 신호 포인트의 수를 제한하는 것인데, 예컨대 결합 확률이 유클리드 거리에 대하여 수신된 심볼 r(l)에 가장 근접한 제한되고 고정된 수의 신호 포인트

를 위해 오직 계산된다. 이 접근법은 제한된 신호 세트 내에 포함되는 일정한 수의 포인트의 장점의 특징이 있으면서, 이전 접근법과 유사한 결과를 도출한다. 실제로, 수퍼-성좌 심볼이 수신된 심볼 r(l)로부터 그들의 유클리드 거리에 기초하여 배열되고, 그 후 r(l)로부터 가장 낮은 유클리드 거리를 갖는 심볼

이 제한된 신호 공간에 포함된다.

변조 심볼에 관련된 본원의 수신기 내에서 사용되는 소프트 정보 및/또는 결합 확률이: 확률 분포, 확률 분포의 로그, 우도율, 또는 우도율의 로그 중 임의의 것으로 표현될 수 있음을 통상의 기술자는 더 알아야 할 것이다.

응용 시나리오의 예

본원 송신/수신 방식의 제1 가능 응용은 무선 통신 시스템, 예컨대 3GPP LTE 및 LTE Advanced 와 같은 셀룰러 시스템의 다운 링크(DL)를 고려한다. 도 10에 대하여, 단일 송신기 디바이스가 적어도 하나의 수신기 디바이스에 다수의 (적어도 두개의) 데이터 스트림을 전송한다. 복합 계수

가 전술한 해결책에 따라 선택된다. 예를 들어, QPSK 성좌를 갖는 두 스트림의 경우에 대한 최대

해결은 다음과 같을 것이다:

(13)

이러한 해결은

의 임의의 값에 최적이다.

스트림의 경우에, 다음과 같이 선택된다:

(14)

본원의 송신/수신 방식의 제2 가능 응용이 무선 통신 시스템의 업링크(UL)를 고려하며, 도 11을 참조한다. 여기서, 다수의(적어도 하나) 디바이스가 무선 액세스 네트워크(Radio Access Network, RAN) 송신 포인트에 변조된 신호를 송신한다. 따라서, 모든 송신된 신호가 무선 채널 선형성의 결과로서 수신기 안테나에서 조합된다. 상이한 디바이스들로부터 반송파 신호들이 위상 및 주파수 오프셋에 의해 필수적으로 특징지어져서, 수신기 안테나에서 원하는 조합을 획득하는데 목표인 송신된 신호의 위상 제어가 구현하는데 매우 복잡하다.

UL 경우를 고려하여, 두 경우가 다음과 같이 고려된다: 제1 경우는 동일한 통신 디바이스(예, UE)에 의해 송신된 데이터 스트림에 관한 것이다. 이 경우에, 스트림들 간의 위상 차를 설정하도록 DL 스크램블을 위해 사용되는 동일한 접근법이 적용된다. 제2 경우는 상이한 디바이스에 의해 송신된 데이터 스트림에 관한 것이다. 이 경우에, 단순하고 효과적인 해결책이 상이한 디바이스-특정 랜덤화 시퀀스에 따라 스트림의 위상을 랜덤화하는 것으로 이루어진다. 랜덤화는 상이한 의사-랜덤 스크램블링 시퀀스를 각 디바이스에 연관시킴으로써 수행된다. 다시, ZC 시퀀스 또는 임의의 다른 의사 랜덤 시퀀스가 이 목적으로 제안된다.

u번째 디바이스에 의해 송신된 k번째 데이터 스트림에서 사용되는 스크램블링 시퀀스가

이며, 여기서

는 디바이스 내에서 고유한 스트림-특정 스크램블링 시퀀스이고,

는 다음으로 정의되는 디바이스-특정 스크램블링 시퀀스이다:

(15)

도 12는 본원 방식의 달성된 SE를 도시한다. TCM 인코더 및 변조기, 인터리버 및 스크램블링 시퀀스가 이전에 기재된 해결책에 따라 선택된다. 관찰되는 개선점이 상당하다: 예컨대, K=7 스트림의 경우에, SNR 이득이 매우 양호한 8 dB에 가깝다.

도 13은 본원 방식의 SE와 LTE 터보-코드 시스템의 SE 사이의 비교를 나타낸다. 본원 방식이 거의 모든 SNR와 SE 값에 대하여 LTE 시스템보다 더 양호하게 수행됨을 알 수 있다. 게다가, 본원 시스템이 7 bits/s/Hz만큼 높은 스펙트럼 효율을 달성할 수 있으며, 이는 LTE 시스템에서 달성되기에 불가능한 것이다.

게다가, 본원의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 본원에 따른 임의의 방법이, 처리 수단에 의해 작동되는 경우에 처리 수단으로 하여금 본원의 단계를 수행하도록 하는, 코드 수단을 갖는, 컴퓨터 프로그램에서 또한 구현될 수 있다. 컴퓨터 그로그램은 컴퓨터 프로그램 제품의 컴퓨터 판독가능 매체 내에 포함된다. 컴퓨터 판독가능 매체는 임의의 메모리, 예컨대 ROM(Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), 플래시 메모리, EEPROM (Electrically Erasable PROM), 또는 하드 디스크 드라이브를 필수적으로 포함할 수 있다. 게다가, 송신기 및 수신기에서의 본원의 방법이 적합한 송신기 및 수신기 통신 디바이스 내에서 각각 구현되고 실행될 수 있다. 이 분야의 통상의 기술자는 본원의 송신기 및 수신기 디바이스가, 본원의 임의의 방법에 따라, 디바이스가 필요한 부분만 약간 수정하여 변경할 수 있음을 의미하는 본원에 따른 방법을 실행하기 위해, 예컨대 기능, 수단, 유닛, 요소 등의 형태로 필수적인 통신 능력을 포함할 수 있다. 다른 이러한 수단, 유닛, 요소 및 기능의 예는, 메모리, 인코더, 디코더, 매핑 유닛, 곱셈기, 인터피버, 디인터리버, 변조기, 복조기, 입력부, 출력부, 안테나, 증폭기, DSP, MSD, TCM 인코더, TCM 디코더 등이며, 이들은 함께 적합하게 배열될 수 있다. 송신기 및 수신기 디바이스의 실시예는 기지국(예컨대 eNB), 모바일 디바이스(예컨대 UE), 릴레이 디바이스, 원격 라디오 헤드, 하이퍼 송신기-수신기, 가상 송신기-수신기, 코디네이티드 멀티-포인트 송신기-수신기 등이다.

특히, 본원 디바이스의 프로세서는, 예컨대 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 처리 유닛, 처리 회로, 프로세서, 응용 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 마이크로프로세서, 또는 명령을 해석하고 실행할 수 있는 다른 처리 로직 중 하나 이상의 예를 포하할 수 있다. 따라서, 용어 "프로세서"는 전술한 일부 또는 모든 임의의 것과 같은 복수의 처리 회로를 포함하는 처리 회로를 나타낼 수 있다. 처리 회로는 호출 처리 제어, 사용자 인터페이스 제어 등과 같은 데이터 버퍼링 및 디바이스 제어 기능을 포함하는 데이터를 입력, 출력 및 처리하기 위한 데이터 처리 기능을 더 수행할 수 있다.

본원의 송신기 디바이스는 본원에 따른 송신 방법의 단계를 실행하도록 배열되는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 이 실시태양은 송신기 디바이스가 본원 방법의 상이한 단계를 실행하기 위해 배열되는 프로세서를 포함하는 도 15에 도시된다.

대안으로, 본원의 또 다른 실시태양에 따르면, 본원의 송신기 디바이스는 방법 단계의 수행을 위한 전용 유닛을 포함한다. 이 실시태양은 송신기 디바이스가 대응하는 방법 단계에 대해 서로 적합하게 연결되는, 전용 유닛들을 포함하는 도 16에 도시된다. 이 실시태양에 따른 디바이스는 선택 유닛, 인코더 유닛, 인터리빙 유닛, 스크램블 유닛, 조합 유닛 및 송신 유닛을 포함한다.

본원 수신기 디바이스는 본원에 따른 수신기 방법의 단계를 실행하도록 배열된 프로세서를 포함한다. 이 실시태양은 본원 방법의 상이한 단계를 실행하기 위해 배열된 프로세서를 수신기 디바이스가 포함하는 도 17에 도시된다.

대안으로, 본원의 또 다른 실시태양에 따르면, 본원 수신기 디바이스는 방법 단계의 수행을 위한 전용 유닛을 포함한다. 이 실시태양은 대응하는 방법 단계를 위한 전용 유닛을 수신기 디바이스가 포함하는 도 18에 도시된다. 이 실시태양에 따른 디바이스는 수신 유닛, EMSD, 컴퓨팅 유닛, 디인터리버 유닛, 디코딩 유닛, 인터리버 유닛, 및 출력 유닛을 포함한다.

본원의 제2 수신기 디바이스는, 이 경우에 수신기 신호가 일반적 트렐리스 코드 다중 액세스(TCMA) 방식에 따라 인코딩되고 변조되었다는 것을 제외하고 제1 수신기 디바이스로서 배열되고 구현될 수 있다.

본원 송신 및 수신 디바이스는 본원 송신 및 수신 디바이스의 상이한 실시태양에 대응하도록 모두 변경될 수 있고, 적절하게 일부 수정될 수 있다.

송신기 디바이스에 관련된 실시예로서, 디바이스의 실시태양에 따라, 데이터 스트림의 수 K가 신호 대 잡음비와 같은, 무선 채널의 채널 품질에 기초하여 Z > K 데이터 스트림의 세트로부터 선택된다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 데이터 스트림의 수 K가 동일한 채널 품질에 실질적으로 영향 받는다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면,

의 인코더 파라미터 및/또는 변조기 방식이 선택된 스트림의 수 K에 좌우된다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면,

인코더가

에 대하여 4 상태를 가지고,

에 대하여 2 상태를 가진다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 변조 방식이 PSK, QAM, PAM, ASK 및 APSK을 포함하는 그룹 중 임의의 것이다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 인터리버

가 랜덤 생성된 순열의 세트; 단일 랜덤 생성된 순열의 순환 시프트로부터 생성된 순열의 세트; 또는 2차 다항식 순열의 규칙에 따라 생성된 순열의 세트 중 임의의 것을 사용한다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 스크램블링 시퀀스의 계수가 선택된 스트림의 수 K에 좌우된다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 스크램블링 시퀀스의 계수는:

K = 2에 대하여, 심볼 파워 제한을 조건으로 신호 성좌의 심볼의 최소 유클리드 거리를 최대화하고;

에 대하여,

이 변조 방식에 좌우되는 상수인

에서 균일 위상 간격이고; 및

에 대하여, 자도프-추 시퀀스와 같은 복합 의사-랜덤 시퀀스의 계수이다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면,

가 BPSK, PAM, 및 ASK에 대하여 하나; QPSK 및 QAM에 대하여 둘; 8PSK에 대하여 넷; 16PSK에 대하여 여덟과 같다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 선택된 스트림의 수는

이다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 조합이 적어도 하나의 송신 신호 s(l)을 형성하도록 K개의 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 가산하여 달성된다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 각 데이터 메시지가 유한 길이 시퀀스의 정보 심볼이나 블록의 정보 심볼을 포함한다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 무선 통신 시스템이 OFDM 시스템 또는 단일 반송파 시스템이다.

디바이스의 또 다른 실시태양에 따르면, 데이터 스트림의 수K가 동일한 TCM 인코더 파라미터 및/또는 변조 방식을 사용한다.

이 원리가 또한 각 대응하는 방법에 관련하여, 본원의 제1 및 제2 수신기 디바이스에 관한 것이다.

결국, 본원은 전술한 실시태양에 제한되지는 않으나, 수반되는 독립항의 범위 내에서 모든 실시태양에 관한 것이고, 모든 실시태양을 포함한다.

Claims

무선 통신 시스템에서의 송신 방법으로서,
- 송신을 위한 K 개의 데이터 스트림을 선택하는 단계로서, 각 데이터 스트림이 하나 이상의 데이터 메시지를 포함하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여 독립적으로:
- 트렐리스 코드 변조(Trellis Coded Modulation, TCM) 방식
를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 데이터 메시지를 인코딩 및 변조하고,
- 스트림 특정 인터리버
를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인코딩되고 변조된 데이터 메시지를 인터리빙하고,
- 스트림 특정 스크램블링 시퀀스를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인터리빙된 데이터 메시지를 스크램블하는,
K 개의 데이터 스트림을 선택하는 단계;
- K개의 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 적어도 하나의 송신 신호 s(l)로 조합하는 단계; 및
- 무선 통신 시스템의 무선 채널을 통해 적어도 하나의 송신 신호 s(l)를 송신하는 단계
를 포함하는,
송신 방법.
제1항에 있어서,
신호 대 잡음비와 같은 상기 무선 채널의 채널 품질에 기초하여 Z > K 인 데이터 스트림의 세트로부터 상기 K개의 데이터 스트림이 선택되는, 송신 방법.
제2항에 있어서,
상기 K개의 데이터 스트림이 실질적으로 동일한 채널 품질을 겪는, 송신 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

의 인코더 파라미터 및/또는 변조 방식이 선택된 스트림의 수 K 에 좌우되는, 송신 방법.
제4항에 있어서,

인코더가,
에 대하여 4 상태를 가지고,
에 대하여 2 상태를 가지는, 송신 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
변조 방식이 PSK, QAM, PAM, ASK 및 APSK를 포함하는 그룹에서 임의의 것인, 송신 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인터리버
는, 랜덤 생성된 순열의 세트; 단일의 랜덤 생성된 순열의 순환 시프트로부터 생성된 순열의 세트; 또는 이차 다항식 순열의 규칙에 따라 생성된 순열의 세트 중 임의의 세트를 사용하는, 송신 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
스크램블링 시퀀스의 계수가 선택된 스트림의 개수 K 에 좌우되는, 송신 방법.
제8항에 있어서,
상기 스크램블링 시퀀스의 계수가:
K = 2에 대하여, 심볼 파워 제한을 조건으로 신호 성좌의 심볼들의 최소 유클리드 거리를 최대화하고;

에 대하여,
이 변조 방식에 좌우되는 상수인
에서 균일하게 위상 이격되고;

에 대하여, 자도프-추 시퀀스와 같은 복합 의사-랜덤 시퀀스의 계수인 것인, 송신 방법.
제9항에 대하여,

가 BPSK, PAM, 및 ASK에 대하여 1; QPSK 및 QAM에 대하여 2; 8PSK에 대하여 4; 16PSK에 대하여 8인 것인, 송신 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
선택된 스트림의 개수가
인 것인, 송신 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조합하는 단계는 적어도 하나의 송신 신호 s(l)을 형성하도록 K개의 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 가산하여 달성되는, 송신 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 송신 신호 s(l)가 하나의 송신 디바이스에 의해 송신되는, 송신 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 송신 신호 s(l)가 복수의 독립적 송신 디바이스에 의해 송신되는, 송신 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
각 데이터 메시지가 정보 심볼의 유한 길이 시퀀스 또는 정보 심볼의 블록을 포함하는, 송신 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
무선 통신 시스템이 OFDM 시스템 또는 단일 반송파 시스템인 것인, 송신 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
K개의 데이터 스트림이 동일한 TCM 인코더 파라미터 및/또는 변조 방식을 사용하는, 송신 방법.
무선 통신 시스템에서의 수신 방법으로서,
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 송신 신호를 수신하는 단계;
- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K개 스트림의 변조 심볼에 대하여 결합 확률(joint probability)을 계산하는 단계; 및
- 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여,
a) 상기 결합 확률로부터 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산하고,
b) 상기 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 스트림 특정 디인터리버
를 통하여 k번째 데이터 스트림에 대한
디코더에 피딩하고,
c) k번째 데이터 스트림에 대한 데이터 메시지의 정보 심볼에 관련된 소프트 정보 및 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 획득하도록 디인터리빙된 소프트 정보를 디코딩하고,
d) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 스트림 특정 인터리버
를 통해 피딩하고,
e) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보로 결합 확률을 업데이트하고;
모든 K개 스트림에 대하여 임의의 회수의 반복으로 a) - e)를 반복하고, 마지막 반복에서,
- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터 메시지를 획득하도록 k번째 데이터 스트림에 대한 정보 심볼에 관련된 소프트 정보를 사용하고,
- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지를 출력하는,
a) - e)를 반복하는 단계
를 포함하는,
수신 방법.
제18항에 있어서,
상기 결합 확률 P(s(l)|r(l))가

로 표현되며, 여기서
이 심볼 간격 l 내의 스트림 k에 의해 송신된 변조 심볼이고,
는 k번째 데이터 스트림에서 사용되는 TCM 성좌의
번째 변조 심볼인 것인, 수신 방법.
제19항에 있어서,
상기 결합 확률 P(s(l)|r(l))이 수신된 신호 r(l)로부터 간격
내의 제한된 수의 신호 포인트 s(l)에 대하여 계산되는, 수신 방법.
제20항에 있어서,
상기 간격
가 신호 대 잡음비와 같은 채널 품질에 좌우되는, 수신 방법.
제21항에 있어서,
상기 간격
가, 채널 품질 감소에 따라 증가하고, 채널 품질 증가에 따라 감소하는, 수신 방법.
제21항 또는 제22항에 있어서,
상기 간격
가 또한 수신된 신호 r(l)의 진폭에 좌우되는, 수신 방법.
제23항에 있어서,
상기 간격
가, 수신된 신호 r(l)의 진폭의 증가에 따라 증가하고, 수신된 신호 r(l)의 진폭의 감소에 따라 감소하는, 수신 방법.
제24항에 있어서,
상기 간격
가
로서 계산되고, 여기서
는 노이즈의 표준 편차에 적용되는 스케일링 파라미터이고,
는 수신된 신호 진폭 |r(l)|에 적용되는 스케일링 파라미터이고,
는 노이즈의 표준 편차인 것인, 수신 방법.
제19항에 있어서,
상기 결합 확률이, 유클리드 거리에 대하여 수신된 심볼 r(l)에 가장 근접한 제한된 및 고정된 수의 신호 포인트에 대하여 오직 계산되는, 수신 방법.
제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보가
로 표현되고, 여기서
는 심볼 간격 l의 스트림 k 상에서 송신된 변조 심볼
이 수신된 신호 r(l)의 값에 조건인
심볼 성좌의
번째 심볼
와 동일한 확률인 것인, 수신 방법.
제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결합 확률 및/또는 상기 변조 심볼에 관련된 소프트 정보가 확률 값, 확률 값의 로그, 우도율, 또는 우도율의 로그 중 임의의 것으로 표현되는, 수신 방법.
제18항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결합 확률이 멀티 스트림 검출기에 의해 계산되는, 수신 방법.
제18항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
각 데이터 스트림 k = 0 , ..., K-1 에 대한 처리가 연속적으로 수행되는, 수신 방법.
제18항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반복의 회수는 미리결정되거나, 송신 오류의 존재와 관련되는, 수신 방법.
무선 통신 시스템에서의 수신 방법으로서,
- 통신 신호 r(l)을 수신하는 단계로서, 상기 통신 신호 r(l)는, 각각 송신 전에, 트렐리스 코드 다중 액세스(Trellis Coded Multiple Access, TCMA) 방식에 따라 인코딩되고 변조되었으며, k = 0, ..., K-1로 인덱싱된 K개의 데이터 스트림을 포함하는, 통신 신호 r(l)을 수신하는 단계;
- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K개 스트림의 변조 심볼에 대하여 결합 확률을 계산하는 단계; 및
- 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여,
a) 상기 결합 확률로부터 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산하고,
b) 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 스트림 특정 디인터리버
를 통하여 k번째 데이터 스트림에 대한
디코더에 피딩하고,
c) k번째 데이터 스트림에 대한 데이터 메시지의 정보 심볼에 관련된 소프트 정보 및 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 획득하도록 디인터리빙된 소프트 정보를 디코딩하고,
d) 스트림 특정 인터리버
를 통해 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 피딩하고,
e) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보로 상기 결합 확률을 업데이트하고,
모든 K개 스트림에 대하여 임의의 회수의 반복으로 a) - e)를 반복하고, 마지막 반복에서,
- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터 메시지를 획득하도록 k번째 데이터 스트림에 대한 정보 심볼에 관련된 소프트 정보를 사용하고,
- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지를 출력하는,
a) - e)를 반복하는 단계
를 포함하는,
수신 방법.
코드 수단에 특징이 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 코드 수단은, 처리 수단에 의해 동작하는 때에, 상기 처리 수단으로 하여금 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 하는,
컴퓨터 프로그램.
컴퓨터 판독가능 매체 및 제33항에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 판독가능 매체 내에 포함되고, ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable PROM), 플래시 메모리, EEPROM(Electrically EPROM) 및 하드 디스크 드라이브를 포함하는 그룹으로부터 하나 이상으로 이루어지는,
컴퓨터 프로그램 제품.
무선 통신 시스템에서 통신 신호를 처리 및 송신하도록 배열된 송신 디바이스로서,
- 송신을 위해 K개의 데이터 스트림을 선택하고 - 각 데이터 스트림은 하나 이상의 데이터 메시지를 포함하고, 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1 에 대하여 독립적으로,
- 트렐리스 코드 변조(Trellis Coded Modulation, TCM) 방식
을 사용하여 k번째 데이터 스트림의 데이터 메시지를 인코딩 및 변조하고,
- 스트림 특정 인터리버
를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인코딩되고 변조된 데이터 메시지를 인터리빙하고,
- 스트림 특정 스크램블링 시퀀스를 사용하여 k번째 데이터 스트림의 인터리빙된 데이터 메시지를 스크램블함 -;
- K개의 데이터 스트림의 모든 스크램블된 데이터 메시지를 적어도 하나의 송신 신호 s(l)로 조합하고;
- 무선 통신 시스템의 무선 채널을 통해 적어도 하나의 송신 신호 s(l)를 송신하도록
배열된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는,
송신 디바이스.
무선 통신 시스템에서 통신 신호를 수신 및 처리하도록 배열된 수신 디바이스로서,
- 제35항에 따라 적어도 하나의 송신 신호를 수신하고;
- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K개 스트림의 변조 심볼에 대한 결합 확률을 계산하고;
- 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여:
a) 상기 결합 확률로부터 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산하고,
b) 상기 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 스트림 특정 디인터리버
를 통해 k번째 데이터 스트림을 위한
디코더에 피딩하고,
c) k번째 데이터 스트림에 대한 데이터 메시지의 정보 심볼에 관련된 소프트 정보 및 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 획득하도록 디인터리빙된 소프트 정보를 디코딩하고,
d) 스트림 특정 인터리버
를 통해 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 피딩하고,
e) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보로 결합 확률을 업데이트하고,
모든 K개 스트림에 대하여 임의의 회수의 반복으로 a) - e)를 반복하고, 마지막 반복에서,
- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 데이터 메시지를 획득하도록 k번째 데이터 스트림에 대한 정보 심볼에 관련된 소프트 정보를 사용하고,
- k번째 데이터 스트림에 대한 디코딩된 메시지 출력하도록
배열된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는,
수신 디바이스.
무선 통신 시스템에서 통신 신호를 수신 및 처리하도록 배열된 수신 디바이스로서,
- 통신 신호 r(l)을 수신하고 - 상기 통신 신호 r(l)가, 송신 전에, 트렐리스 코드 다중 액세스(Trellis Coded Multiple Access, TCMA) 방식에 따라 인코딩되고 변조되었으며, k = 0, ..., K-1로 인덱싱된 K개의 데이터 스트림을 포함함 -;
- 수신된 신호 r(l)에 조건인 모든 K개 스트림의 변조 심볼에 대한 결합 확률을 계산하며,
- 각 데이터 스트림 k = 0, ..., K-1에 대하여:
a) 상기 결합 확률로부터 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 계산하고,
b) 변조 심볼에 관련된 소프트 정보를 스트림 특정 디인터리버
를 통해 k번째 데이터 스트림을 위한
디코더에 피딩하고,
c) k번째 데이터 스트림에 대한 데이터 메시지의 정보 심볼에 관련된 소프트 정보 및 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 획득하도록 디인터리빙된 소프트 정보를 디코딩하고,
d) 스트림 특정 인터리버
를 통해 k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보를 피딩하고,
e) k번째 데이터 스트림에 대한 변조 심볼에 관련된 업데이트된 소프트 정보로 결합 확률을 업데이트하고;
모든 K개 스트림에 대하여 임의의 회수의 반복으로 a) - e)를 반복하도록
배열된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는,
수신 디바이스.