[논문]회전 변환 정사각 신호 성좌에 적용한 낮은 PAPR의 CIOD 전송방식

김창중; 이호경

회전 변환 정사각 신호 성좌에 적용한 낮은 PAPR의 CIOD 전송방식
Low PAPR CIOD for the Rotated Square QAM Constellation 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.49 no.8 = no.422, 2012년, pp.65 - 69

김창중 (홍익대학교 전파통신공학과) , 이호경 (홍익대학교 전자전기공학부)

초록
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회전 변환된 정사각 QAM 신호 성좌를 클리핑하여 좌표 축 인터리브 된 직교 설계(Coordinate Interleaved Orthogonal Design; CIOD)에 적용되는 낮은 최대 전력 대비 평균 전력 비(Peak-to-Average-Power Ratio; PAPR)을 가지는 신호 성좌를 설계한다. 본 논문에서 제안하는 신호 성좌는 기존의 회전 변환된 정사각 QAM 신호 성좌에 비해 매우 낮은 PAPR을 가질 뿐 아니라, 기존의 신호 성좌와 거의 동일한 비트 오율(Bit Error Rate; BER) 성능을 가진다.

Abstract ▼ AI-Helper

We introduce a rotated square QAM constellation with low peak-to-average-power ratio (PAPR) for coordinate interleaved orthogonal design (CIOD). The proposed signal constellation has much lower PAPR than the ordinary square QAM constellations for CIOD while it keeps almost the same coordinate produc...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 4개의 송신 안테나를 사용하는 CIOD를 위한 새로운 신호 성좌를 제안하였다. 본 논문에서 제안한 신호 성좌는 CPD를 최대화하는 각도로 회전 변환된 정사각 QAM 신호 성좌를 클리핑하여 얻어진다.
본 논문에서는 기존에 널리 사용되던 회전 변환된 신호 성좌와 거의 동일한 CPD를 유지하면서도 기존의 신호 성좌에 비해 매우 낮은 PAPR을 가지는 새로운 신호 성좌의 설계를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 신호 성좌는 회전 변환된 정사각 QAM 신호 성좌를 클리핑함으로써 얻어진다.
본 논문에서는 다음과 같이 X(∞,Φopt)를 클리핑하여 얻어지는 M진 신호 성좌를 제안한다.

가설 설정

본 논문에서는 설명의 편의를 위해, M이 2의 짝수승인 경우만 취급할 것이다. 일반적으로 CIOD에서는 회전 변환된 M진 정사각 QAM 신호 성좌가 사용되며, 이는 다음과 같이 정의될 수 있다.

제안 방법

본 논문에서는 기존에 널리 사용되던 회전 변환된 신호 성좌와 거의 동일한 CPD를 유지하면서도 기존의 신호 성좌에 비해 매우 낮은 PAPR을 가지는 새로운 신호 성좌의 설계를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 신호 성좌는 회전 변환된 정사각 QAM 신호 성좌를 클리핑함으로써 얻어진다.
본 논문에서는 4개의 송신 안테나를 사용하는 CIOD를 위한 새로운 신호 성좌를 제안하였다. 본 논문에서 제안한 신호 성좌는 CPD를 최대화하는 각도로 회전 변환된 정사각 QAM 신호 성좌를 클리핑하여 얻어진다. 본 논문에서 제안한 신호 성좌를 사용하면 CPD의 큰 손실 없이도 기존의 회전 변환된 신호 성좌를 사용할 때 보다 PAPR을 크게 낮출 수 있다.

성능/효과

앞에서 예상한 바와 같이, M이 커질수록 본 논문에서 제안한 신호 성좌의 정규화된 CPD와 회전 변환된 정사각 QAM의 정규화된 CPD의 차이는 미미해진다. 따라서 본 논문에서 제안한 신호 성좌를 사용한 CIOD 와 기존의 회전 변환된 정사각 QAM을 사용한 CIOD의 BER 성능 차이는 무시할만한 수준이다. 반면에 신축된 QAM의 정규화된 CPD는 M에 관계없이 본 논문에서 제안한 신호 성좌의 정규화된 CPD 보다 매우 작다.
본 논문에서 제안한 신호 성좌는 CPD를 최대화하는 각도로 회전 변환된 정사각 QAM 신호 성좌를 클리핑하여 얻어진다. 본 논문에서 제안한 신호 성좌를 사용하면 CPD의 큰 손실 없이도 기존의 회전 변환된 신호 성좌를 사용할 때 보다 PAPR을 크게 낮출 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	회전 변환된 신호 성좌의 좌표 축 인터리빙을 통해 어떤 결과를 얻을 수 있는가?	회전 변환된 신호 성좌의 좌표 축 인터리빙은 각 송신 안테나에서 송신되는 신호의 평균 에너지는 보존시키지만, 최대 에너지는 증대시킨다. 그 결과, CIOD의 최대 전력 대비 평균 전력 비(Peak-to-Average-Power Ratio; PAPR)는 매우 높아진다[4]. 최근, FDFR을 제공하며 SSD 수신기를 사용할 수 있는 시공간 블록 부호 (Space-Time Block Code; STBC) 중 낮은 PAPR을 가지는 STBC가 제안되었는데, 이 STBC는 회전 변환된 신호 성좌를 사용하는 대신 신축된 신호 성좌를 사용한다[5].
	DFR을 제공하며 SSD 수신기를 사용할 수 있는 시공간 블록 부호 (Space-Time Block Code; STBC) 중 낮은 PAPR을 가지는 STBC가 제안되었는데 이 기법을 사용했을 때 어떤 문제점이 발생하는가?	최근, FDFR을 제공하며 SSD 수신기를 사용할 수 있는 시공간 블록 부호 (Space-Time Block Code; STBC) 중 낮은 PAPR을 가지는 STBC가 제안되었는데, 이 STBC는 회전 변환된 신호 성좌를 사용하는 대신 신축된 신호 성좌를 사용한다[5]. 이 기법을 사용하면, 좌표 축 변환으로 인한 송신 안테나에서의 PAPR 의 증대를 완전히 막을 수 있지만, 신호 성좌 간 좌표 축 곱 거리(Coordinate Product Distance; CPD)가 회전 변환 신호 성좌를 사용할 때 보다 작아지게 되며, 이는 비트 오율(Bit Error Rate; BER) 성능의 열화를 초래한다.
	좌표 축 인터리브 된 직교 설계는 몇 개의 안테나를 사용하는가?	4개의 안테나를 사용하는 좌표 축 인터리브 된 직교 설계(Coordinate Interleaved Orthogonal Design; CIOD)[1]는 최대의 다이버시티와 최대의 전송율(Full Diversity and Full Rate; FDFR)을 제공할 뿐 아니라, 단일 심볼 복호 가능한 (Single Symbol Decodable; SSD) 수신기를 적용할 수 있는데, 이는 회전 변환된 신호 성좌를 좌표 축 인터리빙 함으로써 얻어지는 성질들이다[2～3]. 회전 변환된 신호 성좌의 좌표 축 인터리빙은 각 송신 안테나에서 송신되는 신호의 평균 에너지는 보존시키지만, 최대 에너지는 증대시킨다.

참고문헌 (6)

Z. A. Khan and B. S. Rajan : "Single-symbol maximum likelihood decodable linear STBCs", IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 52, No. 5, pp. 2062-2091, May 2006.

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B. D. Jelicic and S. Roy : "Design of trellis coded QAM for flat fading and AWGN channels", IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 44, No. 1, pp. 192-201, Feb. 1995.

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B. D. Jelicic and S. Roy, "Cutoff rates for co-ordinate interleaved QAM over Rayleigh fading channel," IEEE Trans. Commun., vol. 44, no. 10, pp. 1231-1233, Oct. 1996.

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M. O. Sinnokrot and J. Barry : "A single-symbol-decodable space-time block code with full rate and low peak-to-average power ratio", IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 8, No. 5, pp. 2242-2246, May 2009.

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P. Dayal and M. K. Varanasi : "Maximal diversity algebraic space-time codes with low peak-to-mean power ratio," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 51, No. 5, pp. 1691-1708, May 2005.

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A. Papoulis, Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, McGraw-Hill, New York, 1991.

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