이동통신 시스템에서 교차형 성상도를 갖는 ＱＡＭ 변조기반의 심볼 매핑 방법 및 장치 document_id A220623047432

현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TSG-GERAN(GSM/EDGE Radio Access Network)표준회의에서는 데이터 전송률(Data Transmission Rate) 및 스펙트럼 효율(Spectral Efficiency)등의 성능 향상을 위한 GERAN 진화를 추진하고 있으며 하향 및 상향 링크 성능 향상을 위하여 고차 QAM 변조 방식인 16-QAM 및 32-QAM을 새로운 변조방식으로 채용할 예정이다. 상기 GERAN 시스템에서는 변조 방식과 부호화 방식에 따라 다른 부호화 방식이 사용될 수 있다. 상기 GERAN 시스템에서 사용되는 변조방식으로는 GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying) 및 8-PSK(Phase Shift Keying)변조방식이 있다. 상기 GMSK 방식은 이진 데이터를 가우시안 로우 패스 필터(Gaussian Low Pass Filter)에 통과시켜서 대역폭을 제한한 후, 일정한 편이 비로 주파수 변조(Frequency Modulation)하는 방식으로 2개의 주파수 사이를 연속적으로 변하게 함으로써, 스펙트럼 집중도가 우수하고 대역 외 스펙트럼 억압도가 높은 방식이다. 상기 8-PSK 방식은 데이터를 반송파의 위상 변이된 부호에 대응되도록 변조하는 방식으로 주파수 효율을 높일 수 있다. 상기 GERAN시스템에서 사용되는 부호화 방식으로는 패킷 데이터 트래픽 채널(Packet Data Traffic CHannels, PDTCH)을 위한 9가지 기법이 정해져 있다. 상기 9가지 기법은 EDGE/EGPRS(Enhanced General Packet Radio Service)를 위한 변조 및 채널 부호화 방식(Modulation and Coding Schemes, MCSs) MCS-1 부터 MCS-9까지의 9가지 방식이다. 실제 통신 시에는 상기 변조방식들과 상기 부호화 기법들의 다양한 조합들 중 하나가 선택되어 사용된다. 상기 조합들은 MCS(Modulation and Coding Scheme)들로서 식별된다. 도 1은 상기 GERAN 시스템의 하향 링크 송신기 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 한 개의 무선 링크 제어(Radio Link Control, 'RLC'라 칭함)패킷 데이터 블록(RLC Block)은 채널 부호기(Channel Encoder)(110)로 보내져서 길쌈부호(Convolutional Code)에 의해서 부호화되고, 정해진 펑처링 패턴에 따라 펑쳐링된 후 인터리버(120)로 보내진다. 상기 인터리버(120)로부터 출력된 데이터는 물리적 채널에 데이터를 할당하는 다중화기(Multiplexer)(130)로 전송된다. 또한 상기 다중화기(130)에는 RLC/MAC 헤더 정보, 업링크 상태 플래그(Uplink State Flag, 이하 'USF'라 칭함) 및 부호 식별기(Code Identifier)비트도 입력된다. 상기 다중화기(130)는 수집된 데이터를 4개의 노말 버스트(Normal Burst)에 분배하고, 각 버스트들을 TDMA 프레임의 타임 슬롯(Time Slot)에 할당한다. 각 버스트의 데이터들은 변조기(Modulator)(140)를 통해서 변조된 후 훈련 시퀀스 심볼 회전기(150)에 입력된다. 상기 훈련 시퀀스 심볼 회전기(150)는 상기 변조된 데이터들에 훈련 시퀀스 심볼(Training Sequence Code, 이하 'TSC'라 칭함)을 추가하고, 이 TSC에 대하여 위상 회전(Phase Rotation)시켜 송신기(Transmitter)(160)로 출력한다. 여기에서는, 변조된 신호를 전송하기 위해서 추가적으로 필요로 하는 장치, 예를 들면, 디지털/아날로그 변환기 등에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 2는 GERAN 시스템에서 수신기 구조를 도시한다. 도 2를 참조하면, 라디오 프론트 엔드(Radio Front End)단(210)은 수신 안테나를 통해 타임 슬롯 단위로 전송된 버스트들을 수신한다. 수신된 데이터들은 버퍼링 및 위상 역회전기(220)로 입력되어 버퍼링 및 위상 역회전이 수행된다. 상기 버퍼링 위상 역회전기(220)로부터 출력된 데이터들은 변조 방식 검출 및 채널 추정기(230)에 입력되어 수신 신호의 변조 방식을 검출하고, 채널을 추정한다.훈련 시퀀스 위상 역회전기(240)는 훈련 심볼의 위상이 회전 정도를 검출하여 변조 방식을 검출하고, 훈련 기퀀스를 다시 위상 역회전하여 출력한다. 상기 검출된 변조 방식 및 채널을 추정한 정보를 기반으로 등화기(Equalizer(250)에서 등화 및 복조가 수행된 후 역인터리버(260)로 전송된다. 역 인터리빙된 데이터들은 채널 복호기(Channel Decoder)(270)로 전송되며, 채널 복호기(270)를 통해서 전송된 데이트가 복원된다. 한편, 상술한 바와 같은 GERAN 진화 시스템에서는 채널부호기로 3G WCDMA에서 채용한 터보코드(Turbo Code)를 도입하고, 고차 변조기술로 16-QAM 및 32-QAM 변조 방식을 도입할 예정이다. 교차형 성상도로 표현할 수 있는 32/128/.../M-QAM( )은 성상도 크기(Constellation Size)를 채널 품질(Channel Quality)에 따라 변조 방식을 조절할 수 있는 적응 변조 방식에 유용하게 사용된다. 즉, 채널 품질이 좋아지면 정방형(Square) M-QAM ( )의 경우, 성상도 크기를 확장하는 인자인 심볼당 비트수(m)를 16/64/256-QAM의 예와 같이 m에서 m+2로만 증가시킬 수 있지만, 교차형 M-QAM의 경우, 예를 들면 32-QAM 또는128-QAM 등과 같이 m에서 m+1로 증가시키는 것이 가능하기 때문이다. 따라서, 이러한 GERAN 진화 시스템에서 32-QAM과 같은 교차형 변조 방식을 사용할 경우, 성능 및 신뢰성을 향상시키기 위해서 심볼들을 효율적으로 버스트에 매핑하는 방법 및 장치가 요구된다.