KR20200017754A - 계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법 - Google Patents

계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200017754A
KR20200017754A KR1020180093036A KR20180093036A KR20200017754A KR 20200017754 A KR20200017754 A KR 20200017754A KR 1020180093036 A KR1020180093036 A KR 1020180093036A KR 20180093036 A KR20180093036 A KR 20180093036A KR 20200017754 A KR20200017754 A KR 20200017754A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal points
constellation
column
amplitude modulation
quadrature amplitude
Prior art date
Application number
KR1020180093036A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102084083B1 (ko
Inventor
윤동원
안성진
홍희진
김근배
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020180093036A priority Critical patent/KR102084083B1/ko
Publication of KR20200017754A publication Critical patent/KR20200017754A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102084083B1 publication Critical patent/KR102084083B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
    • H04L27/3416—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes
    • H04L27/3422—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes in which the constellation is not the n - fold Cartesian product of a single underlying two-dimensional constellation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
    • H04L1/0003—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
    • H04L27/3444—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power by applying a certain rotation to regular constellations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

오류 확률 및 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 관점에서 성능이 보다 개선된 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법이 개시된다. 개시된 직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법은, 전송 심볼을 QAM 성상도에 매핑하는 단계; 및 상기 매핑된 심볼을 수신 장치로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 QAM 성상도는 SQAM 성상도의 최좌측 열에서 2사분면에 위치한 신호점들의 일부와 최우측 열에서 1사분면에 위치한 신호점들의 일부가 상기 SQAM 성상도의 최상측 행의 위쪽에 배치되고, 상기 최좌측 열에서 3사분면에 위치한 신호점들의 일부와 상기 최우측 열에서 4사분면에 위치한 신호점들의 일부가 상기 SQAM 성상도의 최하측 행의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점들이 재배치된 형상의 성상도이다.

Description

계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법{METHOD OF STEP-SHAPED QUADRATURE AMPLITUDE MODULATION AND DATA TRANSMISSION METHOD USING QAM}
본 발명은 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오류 확률 및 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 관점에서 성능이 보다 개선된 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
직교 진폭 변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation)는 DVB-T2, DVB-C2, UHD 등 최신 무선 통신 및 방송 시스템에서 대용량 데이터의 고속 전송을 위해 사용되고 있다. 1960년 처음으로 서로 직교인 두 반송파를 이용한 QAM 변조 기법이 제안되었으며, QAM은 다양한 신호점 배치가 가능하기 때문에 이에 대한 연구가 지금까지 꾸준히 진행되고 있다.
현재까지는 대부분의 통신 시스템에서 송수신 구조가 간단한, RQAM(Rectangular QAM)의 일종인 SQAM(Square QAM)이 채택되어 사용되고 있으나, RQAM은 오류 확률 및 PAPR 성능 관점에서 최적의 성상도(constellation)를 제공하지 못하며 특히, 변조 차수(M, modulation order)가
Figure pat00001
인 경우 오류 확률 및 PAPR의 성능 열화가 더욱 심하다. 이러한 RQAM의 문제를 해결하기 위해 CQAM(Cross QAM)이 제안되었으며, CQAM은 변조차수가
Figure pat00002
일 때의 RQAM 보다, 오류 확률 및 PAPR 성능 면에서 우수한 성능을 보이는 것으로 알려져 있다.
최근에는 SQAM 및 CQAM에 성상도 설계 파라미터(θ)를 적용한 θ-QAM이 제안되었으며, θ-QAM의 오류 확률 및 PAPR 성능이 분석되었다. 분석 결과, θ-QAM의 오류 확률은
Figure pat00003
일 경우 SQAM 및 CQAM 보다 우수하지만, PAPR 성능은 CQAM 뿐만 아니라 SQAM 보다도 열화된다는 문제점을 내포하고 있다.
관련 선행문헌으로 특허 문헌인 대한민국 등록특허 제10-1653108호, 대한민국 공개특허 제2016-0103419호 및 비특허 문헌인 "θ-QAM: A Parametric Quadrature Amplitude Modulation Family and its Performance in AWGN and Fading Channels, Koralia N. Pappi, Athanasios S. Lioumpas, George K. Karagiannidis, IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 58, NO. 4, APRIL 2010"가 있다.
본 발명은 오류 확률 및 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 관점에서 성능이 보다 개선된 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송 심볼을 QAM 성상도에 매핑하는 단계; 및 상기 매핑된 심볼을 수신 장치로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 QAM 성상도는 SQAM 성상도의 최좌측 열에서 2사분면에 위치한 신호점의 일부와 최우측 열에서 1사분면에 위치한 신호점의 일부가 상기 SQAM 성상도의 최상측 행의 위쪽에 배치되고, 상기 최좌측 열에서 3사분면에 위치한 신호점의 일부와 상기 최우측 열에서 4사분면에 위치한 신호점의 일부가 상기 SQAM 성상도의 최하측 행의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점들이 재배치된 형상의 성상도인 직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, QAM 성상도에 기반한 직교 진폭 변조를 이용하여 변조 신호를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 QAM 성상도는 SQAM 성상도의 최좌측 열에서 2사분면에 위치한 신호점의 일부와 최우측 열에서 1사분면에 위치한 신호점의 일부가 제거되고, 상기 제1 및 제2사분면에서 제거된 제1신호점들의 개수만큼의 신호점들이 SQAM 성상도의 최상측 행의 위쪽에 배치되고, 상기 최좌측 열에서 3사분면에 위치한 신호점의 일부와 상기 최우측 열에서 4사분면에 위치한 신호점의 일부가 제거되고, 상기 제3 및 제4사분면에서 제거된 제2신호점들의 개수만큼의 신호점들이 상기 SQAM 성상도의 최하측 행의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점들이 재배치된 형상의 성상도인 직교 진폭 변조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 매그니튜드가 작아지도록 신호점이 배치된 성상도를 이용하여 직교 진폭 변조를 수행함으로써, 오류 확률 및 PAPR 성능이 개선될 수 있다.
도 1은 64-SQAM의 성상도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직교 진폭 변조 방법을 이용하는 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 QAM 성상도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 변조 차수가 256인 경우의 본 발명에 따른 QAM 성상도를 나타내는 도면이다.
도 5는 변조 차수가 1024인 경우의 본 발명에 따른 QAM 성상도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 직교 진폭 변조 방법의 SER을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 64-SQAM의 성상도를 나타내는 도면이다.
64-SQAM의 변조차수는 64이며, 도 1에 도시된 바와 같이, 64-SQAM 성상도에서 64개의 신호점들은 정사각형 형태로 배치된다. 신호점들이 정사각형 형태로 배치되므로, 64-SQAM 성상도는 8개의 신호점 행 및 8개의 신호점 열로 구성된다.
이 때, 성상도의 가장자리 특히 정사각형의 꼭지점에 대응되는 신호점들(110 내지 140)은 다른 신호점들에 비해 원점에서 멀리 떨어져 있음을 알 수 있는데, 이는 꼭지점 부근의 신호점들의 매그니튜드가 다른 신호점에 비해 상대적으로 크다는 것을 의미한다. 그리고 이러한 상대적으로 매그니튜드가 큰 신호점들에 의해 SQAM의 오류 확률이 커지고, PAPR 또한 높아지는 단점이 발생한다.
특히, 변조 차수가 높아질수록 매그니튜드가 큰 신호점들이 더욱 많아지기 때문에, 고차 직교 진폭 변조에서 성능 열화는 더욱 심해진다.
이에 본 발명은 매그니튜드가 큰 신호점에 의해 직교 진폭 변조 방법의 성능이 저하된다는 점에 착안하여, 매그니튜드가 작아지도록 신호점이 배치된 성상도를 이용하여, 오류 확률 및 PAPR이 감소될 수 있는 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법을 제안한다.
본 발명은 직교 진폭 변조를 이용하는 무선 통신 시스템에 적용될 수 있으며, 특히 변조 차수가 64 이상 즉,
Figure pat00004
을 만족하는 고차의 직교 진폭 변조를 이용하는 방송 시스템의 송신기에 적용될 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직교 진폭 변조 방법을 이용하는 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 QAM 성상도를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 데이터 전송 방법은 전송 심볼을 QAM 성상도에 맵핑(mapping)하는 단계(S210) 및 매핑된 심볼을 수신 장치로 전송하는 단계(S220)를 포함한다. 본 발명의 데이터 전송 방법에 따라서, 데이터를 전송하는 데이터 전송 장치 예컨대, 방송 시스템의 송신기는 전송 심볼을 QAM 성상도에 매핑하고 매핑된 심볼을 수신 장치로 전송한다.
단계 S210에서 직교 진폭 변조가 수행되며, 본 발명에 따른 직교 진폭 변보 방법은 QAM 성상도에 기반한 직교 진폭 변조를 이용하여 변조 신호를 생성한다.
그리고 단계 S210에서 이용되는 본 발명에 따른 QAM 성상도는 SQAM 성상도의 최좌측 열에서 2사분면에 위치한 신호점의 일부와 최우측 열에서 1사분면에 위치한 신호점의 일부가 SQAM 성상도의 최상측 행의 위쪽에 배치되고, 최좌측 열에서 3사분면에 위치한 신호점의 일부와 최우측 열에서 4사분면에 위치한 신호점의 일부가 SQAM 성상도의 최하측 행의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점이 재배치된 성상도이다.
최좌측 열 및 최우측 열은 SQAM 성상도에서 가장자리에 위치한 열로서, 최좌측 열 및 최우측 열에 포함된 신호점들은 매그니튜드가 크며, 특히 이러한 신호점 중에는 정사각형의 꼭지점에 대응되는 신호점을 포함하고 있다. 따라서, SQAM 성상도의 최좌측 열 및 최우측 열에 포함된 신호점의 위치가 최상측 행 또는 최하측 행으로 재배치된 성상도를 이용하여 직교 진폭 변조를 수행할 경우, 재배치된 신호점의 매그니튜드가 작아져 오류 확률 및 PAPR이 개선될 수 있다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 QAM 성상도를 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 3(a)는 변조차수가 64인 64-SQAM의 성상도에서 재배치되는 신호점을 나타내는 도면이며, 도 3(b)는 신호점들이 재배치되고 성상도 설계 파라미터가 적용된 본 발명에 따른 QAM 성상도를 나타내는 도면이다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, SQAM 성상도에서 최좌측 열(310)에서의 신호점 일부(311, 312) 및 최우측 열(320)에서의 신호점 일부(321, 322)가 최상측 행(330)의 위쪽 및 최하측 행(340)의 아랫쪽에 배치된다. 변조 차수가 64인 경우에는 최좌측 열 및 최우측 열에서의 신호점만이 재배치되나, 256, 1024 및 4096 등의 변조 차수가 이용되는 환경에서는 최좌측 열(310) 및 최우측 열(320)에 인접한 열에서의 신호점들도 재배치된 QAM 성상도가 이용될 수 있다.
보다 구체적으로 최좌측 열(310)에서부터, 순차적으로 선택된 2l-3개의 제1열(310)에서의 상측 22l-5개의 제1신호점들(311)과, 최우측 열(320)에서부터, 순차적으로 선택된 2l-3개의 제2열(320)에서의 상측 22l-5개의 제2신호점들(321)이 최상측 행(330)의 위쪽에 배치된다. 그리고 제1열(310)에서의 하측 22l-5개의 제3신호점들(312)과, 제2열(320)에서의 하측 22l-5개의 제4신호점들(322)이 최하측 행(340)의 아랫쪽에 배치된다.
여기서, l은 3 이상의 자연수로서,
Figure pat00005
를 만족한다. 따라서, 도 3의 실시예에서는, 최좌측 열(310) 하나만 제1열로 선택되고 최우측 열(320) 하나만 제2열로 선택된다. 그리고 제1 내지 제4신호점들은 각각 2개의 신호점을 포함한다. 제1 및 제2신호점들 각각은 각 열에서, 최상측 행(330)으로부터 순차적으로 2l-2개만큼씩 선택된 신호점을 포함하며, 제3 및 제4신호점들 각각은 각 열에서, 최하측 행(340)으로부터 순차적으로 2l-2개만큼씩 선택된 신호점을 포함한다.
l이 4이상일 경우, 제1열 및 제2열에 복수의 열이 포함되며, 제1 내지 제4신호점들에 포함되는 신호점 역시 증가한다.
제1 내지 제4신호점들은, 90도 회전한 형태로 최상측 행(230)의 위쪽 또는 최하측 행(340)의 아랫쪽에 배치되며, Q축을 중심으로 서로 인접하게 배치된다. 그리고 제1 내지 제4신호점들은 SQAM 신호점들의 유클리드 거리를 만족하도록 배치되며, 원점 대칭 형태로 배치된다.
제1 및 제2신호점들(311, 321)은 최상측 행(230)의 위쪽에 배치되므로, 최상측 행(330)의 위쪽에서 Q축을 중심으로 서로 인접하게 배치되어 최상측 행(230)의 위쪽에 새로운 행을 구성한다. 또한 제3 및 제4신호점들(312, 322)은 최하측 행(240)의 아랫쪽에 배치되므로 최하측 행(240)의 아랫쪽에서 Q축을 중심으로 서로 인접하게 배치되어, 최하측 행(340)의 아랫쪽 새로운 행을 구성한다. 즉, 본 발명에 따른 QAM 성상도는 SQAM 성상도 대비, 행이 증가한 형상을 나타낸다.
도 3(b)를 참조하면, 본 발명에 따른 QAM 성상도는 제1 내지 제4신호점들이 최상측 행(330)의 위쪽 또는 최하측 행(340)의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점들이 재배치된 성상도이다. 도 3(b)에서는 성상도 설계 파라미터가 60도인 실시예가 도시되나, 실시예에 따라서 성상도 설계 파라미터는 다양하게 결정될 수 있다.
또한 도 3에서는 새롭게 형성된 최상측 행(350) 및 최하측 행(360)을 포함하여, 성상도 설계 파라미터를 만족시키고, 신호점들간 유클리드 거리가 동일하도록, 홀수번째 행이 좌측으로 이동하고, 짝수번째 행이 우측으로 이동하여 신호점들이 재배치된 실시예가 도시되나, 실시예에 따라서 성상도 설계 파라미터를 만족시키기 위한 신호점들의 재배치 방법은 다양하게 결정될 수 있다.
도 3(b)와 같이 새롭게 설계된 QAM 성상도의 신호점들은 원점 대칭 형태로 배치되며, m번째 행의 n번째 신호점(Sm,n)에 대한 좌표값(
Figure pat00006
)은 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다. 여기서,
Figure pat00007
은 설계된 QAM 성상도의 m번째 행에서 n번째 신호점의 동 위상(inphase) 값(I축 값), 그리고
Figure pat00008
은 설계된 QAM 성상도의 m번째 행에 있는 신호점들의 직교 위상(quadrature) 값(Q축 값)을 나타낸다.
Figure pat00009
[수학식 1]에서, mod는 모듈로 연산자, sgn은 부호 함수 (signum function),
Figure pat00010
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
, M은 변조 차수, 2d는 인접한 두 신호점 간의 유클리드 거리를 나타낸다.
한편, 도 3에서는 이해를 돕기 위해 일실시예로서 제1 및 제2신호점들이 최상측 행의 위쪽으로 이동하여 배치되고, 제3 및 제4신호점들이 최하측 행의 아랫쪽으로 이동하여 배치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 QAM 성상도는, 전술된 신호점들의 이동 방식과 무관하게, 도 3(b)와 같이 신호점들이 배치된 성상도를 의미한다.
즉, 성상도의 설계 관점에서, SQAM의 성상도로부터 제1 내지 제4신호점들을 이동하여 재배치하는 방법을 일실시예로서 설명하였으나, 제1 내지 제4신호점들이 재배치되는 방식과 무관하게 도 3(b)와 같은 형상의 성상도는 본 발명에 따른 QAM 성상도에 대응된다.
다시 말해, 본 발명에 따른 QAM 성상도는, SQAM 성상도의 최좌측 열(310)에서 2사분면에 위치한 신호점의 일부와 최우측 열(320)에서 1사분면에 위치한 신호점들의 일부가 제거되고, 제1 및 제2사분면에서 제거된 신호점들의 개수만큼의 신호점들이 SQAM 성상도의 최상측 행(330)의 위쪽에 배치되고, 최좌측 열(310)에서 3사분면에 위치한 신호점의 일부와 최우측 열(320)에서 4사분면에 위치한 신호점의 일부가 제거되고, 제3 및 제4사분면에서 제거된 신호점들의 개수만큼의 신호점들이 SQAM 성상도의 최하측 행(320)의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점들이 재배치된 형상의 성상도이며, 이러한 형상의 성상도라면 제1 내지 제4신호점들이 재배치되는 방식에 무관하게 본 발명에 따른 QAM 성상도에 대응된다고 할 것이다.
다른 관점에서 설명하면, 본 발명에 따른 QAM 성상도는 신호점들이 [수학식 1]과 같이 배치된 성상도를 의미하며, 신호점들이 [수학식 1]과 같이 배치된다면 SQAM 성상도로부터 본 발명에 따른 QAM 성상도가 설계되는 방식은 다양하게 결정될 수 있다.
도 4는 변조 차수가 256인 경우의 본 발명에 따른 QAM 성상도를 나타내는 도면이며, 도 5는 변조 차수가 1024인 경우의 본 발명에 따른 QAM 성상도를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 4의 경우, l이 4이므로 256-SQAM의 성상도에서 제1열로 2개의 열이 선택되며, 제2열로 2개의 열이 선택된다. 최좌측 열 및 최좌측 열에 인접한 그 다음 열이 제1열로 선택되며, 최우측 열 및 최우측 열에 인접한 그 다음 열이 제2열로 선택된다.
그리고 제1 내지 제4신호점들 각각은 8개의 신호점을 포함하며, 각 열에서 선택되는 신호점은 4개이다. 결국, 도 4에 도시된 바와 같이, 재배치전 최상측 행의 윗쪽에 8개의 제1신호점들(411) 및 8개의 제2신호점들(421)이 배치되고, 재배치전 최하측 행의 아랫쪽에 8개의 제3신호점들(412) 및 8개의 제4신호점들(422)이 배치되었음을 알 수 있다.
도 4의 성상도는, 이와 같이 제1 내지 제4신호점들이 배치된 상태에서 성상도 설계 파라미터 60도를 만족하도록 신호점들이 재배치된 결과를 나타낸다.
그리고 도 5의 경우, l이 5이므로 1024-SQAM의 성상도에서 제1열로 4개의 열이 선택되며, 제2열로 4개의 열이 선택된다. 최좌측 열 및 최좌측 열에 인접한 세개의 열이 제1열로 선택되며, 최우측 열 및 최우측 열에 인접한 세개의 열이 제2열로 선택된다.
그리고 제1 내지 제4신호점들 각각은 32개의 신호점을 포함하며, 각 열에서 선택되는 신호점은 8개이다. 결국, 도 5에 도시된 바와 같이, 재비치전 최상측 행의 윗쪽에 32개의 제1신호점들(511) 및 32개의 제2신호점들(521)이 배치되고, 재비치전 최하측 행의 아랫쪽에 32개의 제3신호점들(512) 및 32개의 제4신호점들(522)이 배치되었음을 알 수 있다.
도 5의 성상도는, 이와 같이 제1 내지 제4신호점들이 배치된 상태에서 성상도 설계 파라미터 60도를 만족하도록 신호점들이 재배치된 결과를 나타낸다.
도 3(b), 도 4 및 도 5를 참조하면, 변조 차수가 증가할수록 본 발명에 따른 QAM 성상도의 신호점이 계단 형태로 배치됨을 확인할 수 있다. 따라서 이하에서는 본 발명에 따른 직교 진폭 변조 방법을 Stepped θ-QAM으로 명명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 직교 진폭 변조 방법의 SER을 나타내는 도면이다.
도 6은 AWGN 채널에서의 변조 차수에 따른 SQAM, θ-QAM 및 Stepped θ-QAM의 SER(Symbol Error Rate) 시뮬레이션 결과를 나타내며, 성상도 설계 파라미터는 60도이다.
도 6을 참조하면, 전체적으로 stepped θ-QAM의 전력 이득이 가장 우수함을 알 수 있으며 특히,
Figure pat00014
기준으로 stepped θ-QAM이 SQAM 보다 약 0.6dB 정도 높은 전력 이득을 가지며 θ-QAM 보다는 약 0.2 dB 정도 높은 전력 이득을 갖는 것을 알 수 있다.
[표 1] 및 [표 2]는 각각 변조 차수에 따른 SQAM, θ-QAM 및 Stepped θ-QAM의 평균 심볼 에너지 및 PAPR을 나타내는 표이다. 마찬가지로 성상도 설계 파라미터는 60도이다.
[표 1]을 참조하면, Stepped θ-QAM의 평균 심볼 에너지가 SQAM 및 θ-QAM에 비해 가장 작은 것을 확인할 수 있다. 평균 심볼 에너지가 낮다는 것은, 오류 확률이 낮고, 보다 효율적으로 전력을 사용하여 심볼을 전송할 수 있음을 의미한다.
Figure pat00015
그리고 [표 2]를 참조하면, Stepped θ-QAM의 PAPR이 SQAM 및 θ-QAM에 비해 가장 작은 것을 확인할 수 있다. PAPR이 낮다는 것은, 비선형 증폭 특성에 대해 보다 강인한 특성을 나타낼 수 있음을 의미한다.
Figure pat00016
결국, 본 발명에 따르면, 오류 확률 및 PAPR이 감소하여 성능이 향상됨을 알 수 있다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전송 심볼을 QAM 성상도에 매핑하는 단계; 및
    상기 매핑된 심볼을 수신 장치로 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 QAM 성상도는
    SQAM 성상도의 최좌측 열에서 2사분면에 위치한 신호점들의 일부와 최우측 열에서 1사분면에 위치한 신호점들의 일부가 상기 SQAM 성상도의 최상측 행의 위쪽에 배치되고, 상기 최좌측 열에서 3사분면에 위치한 신호점들의 일부와 상기 최우측 열에서 4사분면에 위치한 신호점들의 일부가 상기 SQAM 성상도의 최하측 행의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점들이 재배치된 형상의 성상도인
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 QAM 성상도는
    상기 최좌측 열에서부터, 순차적으로 선택된 2l-3개(l은 3이상의 자연수임)의 제1열에서의 상측 22l-5개의 제1신호점들과, 상기 최우측 열에서부터, 순차적으로 선택된 2l-3개의 제2열에서의 상측 22l-5개의 제2신호점들이 상기 최상측 행의 위쪽에 배치되고,
    상기 제1열에서의 하측 22l-5개의 제3신호점들과, 상기 제2열에서의 하측 22l-5개의 제4신호점들이 상기 최하측 행의 아랫쪽에 배치된 성상도인
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4신호점들은, 90도 회전한 형태로 배치되며,
    상기 제1 및 제2신호점들은, 상기 최상측 행의 위쪽에서 Q축을 중심으로 서로 인접하게 배치되며
    상기 제3 및 제4신호점들은, 상기 최하측 행의 아랫쪽에서 상기 Q축을 중심으로 서로 인접하게 배치되는
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2신호점들 각각은
    각 열에서, 상기 최상측 행으로부터 순차적으로 2l-2개만큼씩 선택된 신호점을 포함하며,
    상기 제3 및 제4신호점들 각각은
    각 열에서, 상기 최하측 행으로부터 순차적으로 2l-2개만큼씩 선택된 신호점을 포함하는
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 QAM 성상도의 m번째 행의 n번째 신호점(
    Figure pat00017
    )의 좌표값은
    수학식
    Figure pat00018

    에 따른 좌표값인
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
    여기서, mod는 모듈로 연산자, sgn은 부호 함수,
    Figure pat00019
    Figure pat00020
    ,
    Figure pat00021
    ,
    Figure pat00022
    , M은 변조 차수, 2d는 인접한 두 신호점 간의 유클리드 거리를 나타냄.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 SQAM 성상도는
    변조 차수가 64 이상인 성상도인
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 QAM 성상도의 신호점은
    원점 대칭 형태로 배치된 신호점인
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 QAM 성상도의 신호점은
    변조차수가 증가할수록 계단 형태로 배치되는
    직교 진폭 변조를 이용하는 데이터 전송 방법.
  9. QAM 성상도에 기반한 직교 진폭 변조를 이용하여 변조 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 QAM 성상도는
    SQAM 성상도의 최좌측 열에서 2사분면에 위치한 신호점들의 일부와 최우측 열에서 1사분면에 위치한 신호점들의 일부가 제거되고, 상기 제1 및 제2사분면에서 제거된 제1신호점들의 개수만큼의 신호점들이 SQAM 성상도의 최상측 행의 위쪽에 배치되고, 상기 최좌측 열에서 3사분면에 위치한 신호점들의 일부와 상기 최우측 열에서 4사분면에 위치한 신호점들의 일부가 제거되고, 상기 제3 및 제4사분면에서 제거된 제2신호점들의 개수만큼의 신호점들이 상기 SQAM 성상도의 최하측 행의 아랫쪽에 배치된 상태에서, 성상도 설계 파라미터(θ)에 의해 신호점들이 재배치된 형상의 성상도인
    직교 진폭 변조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4신호점들은, 90도 회전한 형태로 배치되며,
    상기 제1 및 제2신호점들은, Q축을 중심으로 서로 인접하게 배치되며
    상기 제3 및 제4신호점들은, 상기 Q축을 중심으로 서로 인접하게 배치되며,
    상기 QMA 성상도에 포함된 신호점들 사이의 유클리드 거리는 동일한
    직교 진폭 변조 방법.
KR1020180093036A 2018-08-09 2018-08-09 계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법 KR102084083B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180093036A KR102084083B1 (ko) 2018-08-09 2018-08-09 계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180093036A KR102084083B1 (ko) 2018-08-09 2018-08-09 계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200017754A true KR20200017754A (ko) 2020-02-19
KR102084083B1 KR102084083B1 (ko) 2020-03-03

Family

ID=69670201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180093036A KR102084083B1 (ko) 2018-08-09 2018-08-09 계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102084083B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230064136A (ko) 2021-11-03 2023-05-10 강릉원주대학교산학협력단 격자구조 변조심볼 생성방법 및 장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102347165B1 (ko) 2020-07-03 2022-01-03 한양대학교 산학협력단 계단형 계층 변조 기반 성상도 설계 방법 및 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088210A (ko) * 2015-01-15 2016-07-25 한양대학교 산학협력단 직교 진폭 변조를 위한 신호점 배치 방법 및 이를 이용한 직교 진폭 변조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088210A (ko) * 2015-01-15 2016-07-25 한양대학교 산학협력단 직교 진폭 변조를 위한 신호점 배치 방법 및 이를 이용한 직교 진폭 변조 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jaeyoon Lee 외 2인, Error Performance Analysis of M-ary θ-QAM, IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 61, NO. 3, MARCH 2012, 03 February 2012* *
P.K. Vitthaladevuni 외 2인, Exact BER computation for cross QAM constellations, IEEE Transactions on Wireless Communications, Volume: 4, Issue: 6, Nov. 2005, 05 December 2005* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230064136A (ko) 2021-11-03 2023-05-10 강릉원주대학교산학협력단 격자구조 변조심볼 생성방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102084083B1 (ko) 2020-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9331884B2 (en) Method and apparatus for encoding and decoding for frequency and quadrature-amplitude modulation in wireless communication system
JP5753306B2 (ja) 送信方法、送信機、受信方法、及び受信機
US8625508B2 (en) Apparatus and method for transmitting data using multiple antenna for single carrier frequency division multiple access system
US8488705B2 (en) Apparatus and method for generating symbol for multiple antennas
CN106713213B (zh) 一种数字调制方法、解调方法、相关装置和系统
US20080232510A1 (en) Bit-Operated Rearrangement Diversity for Aico Mapping
US11025470B2 (en) Communication system and method using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) with non-linear transformation
KR102084083B1 (ko) 계단형 직교 진폭 변조 방법 및 이를 이용하는 데이터 전송 방법
US20150117866A1 (en) Quadrature amplitude modulation symbol mapping
US8363753B2 (en) Method for transmit diversity encoding
CN102970085B (zh) 信号检测方法
US11695609B2 (en) Side information transmission method based on partial transmit sequence technology, and apparatus
US20160134024A1 (en) Method and apparatus for transmitting data, and method and apparatus for receiving data
JP2002009728A (ja) 直交周波数分割多重変調伝送装置
US8605813B2 (en) Transmitter
KR100964188B1 (ko) 3차원 신호성상도를 사용하는 직교주파수분할다중화 장치및 방법
CN111525946B (zh) 适用于宽带大规模毫米波系统的抗时变波束序号调制方法
KR101653108B1 (ko) 직교 진폭 변조를 위한 신호점 배치 방법 및 이를 이용한 직교 진폭 변조 방법
US20170126463A1 (en) Enhanced Spatial Multiplexing
KR102661542B1 (ko) 다중 빔 시스템에서 편파를 이용한 공간 다중화 방법 및 장치
US8995573B1 (en) Octagonal quadrature amplitude modulation
US8983005B2 (en) Receiving apparatus and method for providing input bits of fast fourier transformer according to modulation
EP2757753B1 (en) Data transmission and reception using a hierarchical modulation scheme with clustered constellation points
WO2021033297A1 (ja) 無線通信装置、制御回路、無線通信方法および記憶媒体
WO2014073654A1 (ja) 伝送システム及び受信装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant