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부호화된 4+12+16 APSK를 위한 근사화된 연판정 디매핑 알고리즘
Approximated Soft-Decision Demapping Algorithm for Coded 4+12+16 APSK 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.37A no.9, 2012년, pp.738 - 745  

이재윤 (한국전자통신연구원) ,  장연수 (한양대학교 융합전자공학부) ,  윤동원 (한양대학교 융합전자공학부)

초록
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본 논문에서는 부호화된 4+12+16 APSK에 대하여 낮은 복잡도를 갖는 근사화된 연판정 디매핑 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘을 도출하기 위해 4+12+16 APSK의 결정 경계를 근사화하고, 그 근사화된 결정 경계로부터 각 비트에 대한 LLR 값을 계산한다. 새롭게 제안된 알고리즘은 기존의 max-log 알고리즘보다 곱셈 계산 수를 상당히 줄여 수신기 복잡도를 크게 낮출 수 있으며, 낮은 복잡도로 인한 BER 성능 열화를 약 1.1dB 이하로 줄일 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes an approximated soft decision demapping algorithm with low computational complexity for coded 4+12+16 amplitude phase shift keying (APSK) in an additive white Gaussian noise (AWGN) channel. To derive the proposed algorithm, we approximate the decision boundaries for 4+12+16 APSK ...

주제어

#Amplitude Phase Shift Keying (APSK)   #iterative decoding   #log likelihood ratio (LLR)  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 LDPC 부호화된 4+12+16 APSK에 대해 최근 개발된 비트 매핑 구조[6]와 현재 DVB-S2에 적용되어 사용 중인 비트 매핑 구조[1], 그리고 [7]에서 제시된 성상도 및 비트 매핑 구조에 대해 max-log 알고리즘을 적용하여 구한 BER 성능을 비교·분석하고, [6]의 비트 매핑 구조에 대한 낮은 복잡도의 근사화된 연판정 디매핑 알고리즘을 제시한다.
  • 본 논문에서는 [6]에서 제시된 비트 매핑 구조를 고려하여 부호화된 4+12+16 APSK에 대한 낮은 복잡도를 갖는 근사화된 연판정 디매핑 알고리즘을 제시하였다. 제시된 알고리즘은 각 비트에 대한 LLR 값을 구하기 위해 기존 max-log 기법보다 매우 적은 수의 곱셈 연산을 필요로 하므로 수신기의 복잡도를 상당히 낮출 수 있으며, 낮은 복잡도로 인한 BER 성능 열화를 약 1.

가설 설정

  • 본 논문에서는 최적의 신호 검출을 위해 수신기가 각 부호 율에 대한 최적 링 비율을 알고 있다고 가정한다. nR개의 링으로 구성된 신호점 성상도를 갖는 APSK에 대해, 변조된 APSK 신호 si,k는 다음과 같이 표현된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
APSK계열의 장점은? 디지털 위성 통신 시스템에서 대용량의 데이터를 고속으로 그리고 오류 없이 전송하기 위해서는 고출력 증폭기의 비선형 특성에 우수한 성능을 보이는 APSK(Amplitude and Phase Shift Keying) 계열의 고차변조방식과 섀논의 한계에 근접한 오류 정정 성능을 보이는 터보 혹은 LDPC(Low Density Parity Check) 부호가 요구된다. 이에 유럽 ETSI(European Telecommunications Standard Institute)에서 디지털 위성 방송 표준으로 제정된 DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite 2)에서는 고속전송 및 전송용량 증대를 위하여 APSK 계열의 고차변조방식(4+12 APSK, 4+12+16 APSK)을 표준으로 채택하였으며[1], 위성 통신 및 심우주 통신에 사용되는 프로토콜로서 국제적으로 통용되는 표준인 CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)에서는 최근 고속의 telemetry 데이터 전송을 위해 APSK 계열의 변조 방식과 터보 부호를 고려하여 성능을 분석하였다[2].
NASA에서 Amplitude and Phase Shift Keying을 권고한 이유는? 이에 유럽 ETSI(European Telecommunications Standard Institute)에서 디지털 위성 방송 표준으로 제정된 DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite 2)에서는 고속전송 및 전송용량 증대를 위하여 APSK 계열의 고차변조방식(4+12 APSK, 4+12+16 APSK)을 표준으로 채택하였으며[1], 위성 통신 및 심우주 통신에 사용되는 프로토콜로서 국제적으로 통용되는 표준인 CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)에서는 최근 고속의 telemetry 데이터 전송을 위해 APSK 계열의 변조 방식과 터보 부호를 고려하여 성능을 분석하였다[2]. 또한 NASA(National Aeronautics and Space Administration)에서는 우주통신 및 항법을 위해 APSK 변조방식과 터보 및 LDPC 부호를 권고하였다[3].
유럽 ETSI의 디지털 위성 방송 표준으로 무엇이 제정되었는가? 디지털 위성 통신 시스템에서 대용량의 데이터를 고속으로 그리고 오류 없이 전송하기 위해서는 고출력 증폭기의 비선형 특성에 우수한 성능을 보이는 APSK(Amplitude and Phase Shift Keying) 계열의 고차변조방식과 섀논의 한계에 근접한 오류 정정 성능을 보이는 터보 혹은 LDPC(Low Density Parity Check) 부호가 요구된다. 이에 유럽 ETSI(European Telecommunications Standard Institute)에서 디지털 위성 방송 표준으로 제정된 DVB-S2(Digital Video Broadcasting-Satellite 2)에서는 고속전송 및 전송용량 증대를 위하여 APSK 계열의 고차변조방식(4+12 APSK, 4+12+16 APSK)을 표준으로 채택하였으며[1], 위성 통신 및 심우주 통신에 사용되는 프로토콜로서 국제적으로 통용되는 표준인 CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)에서는 최근 고속의 telemetry 데이터 전송을 위해 APSK 계열의 변조 방식과 터보 부호를 고려하여 성능을 분석하였다[2]. 또한 NASA(National Aeronautics and Space Administration)에서는 우주통신 및 항법을 위해 APSK 변조방식과 터보 및 LDPC 부호를 권고하였다[3].
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참고문헌 (9)

  1. Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications (DVB-S2), European Telecommunications Standards Institute (ETSI) EN 302 307 v1.2.1, 2009. 

  2. "Research and Development for Space Data System Standards: Flexible Serially Concatenated Convolutional Turbo Codes With Near-Shannon Bound Performance For Telemetry Applications," Orange book CCSDS 131.2-O-1, Sep. 2007. 

  3. Coding, Modulation, and Link Protocol (CMLP) Study Report, National Aeronautics and Space Administration (NASA)-Space Communication and Navigation (SCaN), Jan. 2008. 

  4. A. J. Viterbi, "An intuitive justification and a simplified implementation of the MAP decoder for convolutional codes," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 2, pp. 260-264, Feb. 1998. 

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  5. C. D. Ryu, J. W. Park, and M. H. Sunwoo, "Simplified soft-decision demapping algorithm for digital video broadcasting system," IET Electronics Letters, vol. 46, no. 12, pp. 840-842, Apr. 2010. 

    상세보기 crossref

  6. J. Lee, D. Yoon, and S. Park, "New bits-to-symbol mapping for 32 APSK over nonlinear satellite channels," IEICE Transactions on Communications, vol. E92-B, no. 11, pp. 3384-3388, Nov. 2009. 

    상세보기 crossref

  7. M. Zhang and S. Kim, "Efficient soft demapping for M-ary APSK," in Proc. ICTC 2011, Seoul, Korea, pp. 641-644, Sept. 2011. 

  8. J. Lee, D. Yoon, and K. Hyun, "Exact and general expression for the error probability of arbitrary two-dimensional signaling with I/Q amplitude and phase unbalances," IEICE Transactions on Communications, vol. E89-B, no.12, pp. 3356-3362, Dec. 2006. 

    상세보기 crossref

  9. T. Clevorn, F. Oldewurtel, S. Godtmann, and P. Vary, "Iterative demodulation for DVB-S2," in Proc. IEEE PIMRC 2005, Berlin, Germany, pp. 2576-2580, Sept. 2005. 

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