초록
본 논문에서는 디지털통신을 위한 새로운 3차원 16진 신호성상도의 설계방법을 제시하고 그 성능을 분석한다. 기존의 성상도와는 달리 새로운 성상도는 모든 신호점들이 구의 표면에 균일하게 분포하므로 상진폭과 대칭적 구조 특성을 동시에 만족한다. 신호성상도의 평균전력을 정규화시킨 경우 제시된 16진 신호성상도는 기존의 비상진폭(non-constant envelope) 성상도들에 비하여 최대 11.4% 가량 증가된 최소 유클리드 거리를 가지는 것으로 나타났다. 이로 인하여 가산성 백색 가우시안잡음 환경에서 제안된 신호성상도가 적용된 디지털 통신시스템의 심볼오율은 기존 성상도를 이용하는 시스템에 비하여 1.2dB 가량 향상됨을 확인할 수 있다. 유클리드 거리 측면에서 최적화된 기존 상진폭 신호성상도에서는 신호점들이 구의 표면에 균일하게 분포하지 않는 반면 새로운 성상도는 3차원 신호공간에서 완전 대칭인 신호점 분포를 가진다. 이와 함께 기존의 성상도에 비하여 제안된 성상도에서는 설계에 요구되는 연산복잡도가 거의 없는 장점도 있다. 따라서 제안된 3차원 16진 신호성상도는 편광편이키잉과 같이 상진폭 특성이 요구되는 디지털 통신시스템에 적합한 것으로 판단된다.
In this paper, design of a new 3-dimensional (3-D) 16-ary signal constellation with constant envelope is presented and analyzed. Unlike the conventional 16-ary constellations, all signal points of the new constellation are uniformly located on the surface of a sphere so that they have a unique amplitude level and a symmetrical structure. When average power of the constellations is normalized, the presented 16-ary constellation has around 11.4% increased minimum Euclidean distance (MED) as compared to the conventional ones that have non-constant envelope. As a result, a digital communication system which exploits the presented constellation has 1.2dB improved symbol error rate (SER). While signal points of the conventional constant-envelope constellation are not distributed uniformly on the surface of a sphere, those of the proposed constellation has a completely symmetric distribution. In addition, the new signal constellation has much lower computational complexity for practical implementation than the conventional one. Hence, the proposed 3-D 16-ary signal constellation is appropriate for the application to a communication system which strongly requires a constant-envelope characteristic.
