KR100548315B1

KR100548315B1 - 터보코드를 이용한 에러보정 방법

Info

Publication number: KR100548315B1
Application number: KR1020020065961A
Authority: KR
Inventors: 김동환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2006-02-02
Also published as: KR20040037471A

Abstract

본 발명은 터보코드를 이용한 하이브리드 ARQ 방식의 에러보정 성능을 향상시켜 시스템의 효율을 증가시킬 수 있도록 하는 터보코드를 이용한 에러보정 방법에 관한 것으로, 송신단에서는 구조화 비트(Systematic Bit)와 패리티 비트의 일부를 수신단으로의 초기전송하는 단계와; 상기 초기전송된 데이터에 에러가 검출되어 재전송 요청을 받으면, 초기전송시 전송하지 않은 패리티 비트 중 일부와 함께 구조화 비트를 더 포함하여 1차 재전송하는 단계와; 상기 재전송된 데이터에 다시 에러가 검출되어 재전송 요청을 받으면, 초기전송과 상기 재전송시 전송하지 않았던 나머지 패리티 비트 모두에 대해 2차 재전송 하는 단계를 포함하여 이루어지고, 수신단에서는 송신단으로부터 초기전송 받은 비트열에서 에러가 검출된 경우, 수신된 비트열을 저장한 후 1차 재전송 요청을 하는 단계와; 상기 재전송 요청에 의해 구조화 비트를 포함한 다시 수신된 비트열을 상기 초기 전송받은 비트열과 합쳐 새로운 코드율의 비트열을 생성하는 단계와; 상기 새로 생성된 비트열에서 에러가 검출된 경우 그 비트열을 저장한 후, 2차 재전송 요청을 하여 수신된 비트열과 기 저장된 비트열을 합쳐 새로운 코드율의 비트열을 생성하여 디코딩하는 단계를 포함하여 이루어짐으로써 달성할 수 있다.

Description

터보코드를 이용한 에러보정 방법{ERROR CORRECTION METHOD USING TURBO CODE}

도 1은 일반적인 터보 인코더의 구성을 보인 블록도.

도 2는 종래의 터보코드를 이용한 에러보정 과정을 보인 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 터보코드를 이용한 에러보정 과정을 보인 순서도.

본 발명은 터보코드를 이용한 에러보정 방법에 관한 것으로, 특히 터보코드를 이용한 하이브리드 ARQ 방식의 에러보정 성능을 향상시켜 시스템의 효율을 증가시킬 수 있도록 하는 터보코드를 이용한 에러보정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 에러보정 기법에는 FEC(Forward Error Correction) 방식과 ARQ(Automatic Repeat reQuest) 방식이 있는데, FEC 방식은 데이터 비트를 인코딩한 부가정보(Redundancy) 비트를 데이터 비트와 함께 전송하여 수신단에서 재전송 없이 원래의 데이터 비트를 복원하기 위한 것이고, ARQ방식은 수신단에서 에러를 발견시 재전송을 요청하여 원래의 데이터 비트를 복원하는 방식이다. 이 두가지 에러보정 기법을 혼합한 에러보정 기법을 하이브리드(Hybrid) ARQ 방식이라 한다.

도1은 일반적인 터보 인코더의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 두 개 이상 m개의 구성 인코더(Constituent Encoder)(100, 101)와, 코드율 1/3인 m-1개의 터보 인터리버(102)로 구성되어 있다.

이때, 상기 코드율 1/3인 터보 인코더(102)는 1비트의 입력 데이터 비트(X)가 3비트(X, Y1, Y2)로 인코딩되어 출력되는 것을 알 수 있는데, X 비트(X=(x₁, x₂, _..., x_N))는 데이터 비트 그 자체로서 조직화 비트(Systematic Bit)가 되고, Y1 비트(Y1=(y₁₁, y₁₂,_...., y_1N))는 첫 번째 구성 인코더(100)를 거친 비트로서 첫 번째 패리티 비트가 되고, Y2 비트(Y2=(y₂₁, y₂₂,_...., y_2N))는 터보 인터리버(102)와 두 번째 구성 인코더(101)를 거친 비트로서 두 번째 패리티 비트가 된다.

이로써, 코드율 1/3 전송시 (X, Y1, Y2) 순으로 모든 비트열을 전송하게 된다. 즉, (x₁, y₁₁, y₂₁), (x₂, y₁₂, y₂₂),....,(x _N, y_1N, y_2N)순서로 모든 비트열을 전송하게 된다. 그러면, 수신단에서는 수신한 인코딩 비트열을 터보 디코더(미도시)를 통해 전송채널에서 잡음이나 간섭으로 생긴 에러를 보상하고 원래의 데이터 비트(X)를 복원하게 된다.

한편, Hybrid ARQ 방식에서는 채널 효율을 높이기 위하여, 인코딩된 비트열을 중간중간 삭제(Puncturing)하여 더 낮은 코드율로 전송하고, 수신단에서는 비트열의 삭제된 위치에 임의의 비트를 삽입하여 디코딩을 수행하게 되는데, 상술한 바와 같이 코드율 1/3 전송은 (x₁, y₁₁, y₂₁), (x₂, y₁₂, y₂₂),....,(x_N, y_1N, y_2N)순서로 모든 인코딩 비트열을 전송하는데 비해, 코드율 2/3로 전송하는 경우는 초기전송시 조직화 비트(Systematic Bit)와 패리티 비트의 일부만을 전송한다.

즉, 코드율 1/3로 인코딩된 비트열(X, Y1, Y2)에서 Y2비트와 Y1비트의 일부 비트열(y₂₁, y₁₂, y₂₂,...., y_2,N-1, y_1N, y_2N,여기서 N은 데이터 비트수)을 삭제하고, 조직화 비트와 Y1비트의 일부 비트열(x₁, y₁₁, x₂,....,x_N-1, y_1,N-1, x_N)을 전송한다.

이에 따라, 수신단에서는 도2에 도시된 바와 같이 초기전송시 수신한 코드율 2/3인 비트열을 디코딩하여 에러가 없다고 판단되면(CRC ok), 송신단으로 ACK 신호를 보내고 현재 데이터 블록의 전송과정을 마치게 된다. 그러나, 에러가 있다고 판단되면 수신단은 수신받은 비트열을 저장한 후, 송신단으로 NACK(Negative ACK) 신호를 보내 재전송을 요청하고, 송신단에서는 초기전송시 전송하지 않았던 나머지 패리티 비트, 즉 초기전송시 삭제하고 전송하였던 Y2비트와 Y1비트의 일부 비트열(y₂₁, y₁₂, y₂₂,...., y_2,N-1, y_1N, y_2N,여기서 N은 데이터 비트수)을 모두 전송한다.

그러면, 수신단에서는 상기 수신한 나머지 패리티 비트를 초기전송시 수신받아 저장하였던 비트열과 결합하여, 코드율 1/3의 비트열로 만든 후 다시 디코딩 과정을 수행하고, CRC 검사를 하여 에러가 없으면 ACK 신호를 송신단으로 보내 전송과정을 마치고, 그래도 에러가 있으면 같은 데이터 블록에 대해 초기전송부터 같은 과정을 반복하게 된다.

그런데, 터보 디코딩에서는 조직화 비트(Systematic Bit)가 패리티 비트보다 디코딩 성능에 많은 영향을 끼치는데, 만약 초기전송시 채널 환경이 좋지 않아서 조직화 비트에 에러가 발생한다면 초기 디코딩에서뿐만 아니라, 재전송 디코딩에서도 초기전송시 수신한 에러가 포함된 조직화 비트의 영향으로 에러보정 성능이 떨어지게 되고, 에러보정 성능의 감소는 잦은 재전송을 요구하게 되어 결국 전체 시스템의 효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 무선이동 채널환경에서 전송된 데이터의 에러 발생에 의한 데이터의 재전송 시, 패리티 비트 보다 터보 디코딩의 성능에 많은 영향을 미치는 조직화 비트를 재전송 함으로써, 수신단에서의 에러보정 성능을 향상시켜 재전송 횟수를 줄임과 아울러 전체 시스템의 효율을 높이기 위한 터보코드를 이용한 에러보정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신단에서는 구조화 비트(Systematic Bit)와 패리티 비트의 일부를 수신단으로의 초기전송하는 단계와; 상기 초기전송된 데이터에 에러가 검출되어 재전송 요청을 받으면, 초기전송시 전송하지 않은 패리티 비트 중 일부와 함께 구조화 비트를 더 포함하여 1차 재전송하는 단계와; 상기 재전송된 데이터에 다시 에러가 검출되어 재전송 요청을 받으면, 초기전송과 상기 재전송시 전송하지 않았던 나머지 패리티 비트 모두에 대해 2차 재전송 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 수신단에서는 송신단으로부 터 초기전송 받은 비트열에서 에러가 검출된 경우, 수신된 비트열을 저장한 후 1차 재전송 요청을 하는 단계와; 상기 재전송 요청에 의해 구조화 비트를 포함한 다시 수신된 비트열을 상기 초기전송받은 비트열과 합쳐 새로운 코드율의 비트열을 생성하는 단계와; 상기 새로 생성된 비트열에서 에러가 검출된 경우 그 비트열을 저장한 후, 2차 재전송 요청을 하여 수신된 비트열과 기 저장된 비트열을 합쳐 새로운 코드율의 비트열을 생성하여 디코딩하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 터보 디코딩에서 조직화 비트(Systematic Bit)가 디코딩 성능에 많은 영향을 끼치는 점을 고려하여, 초기전송시 수신한 비트열에 에러가 발생할 경우 초기전송시 제외된 패리티 비트 중 일부와 함께 조직화 비트를 재전송하여 코드율 1/2로 디코딩을 수행하고, 이 과정에서도 에러가 발생하였을 경우 다시 재전송을 요청하여 상기 재전송에서 제외된 나머지 패리티 비트에 의해 코드율 1/3로 디코딩을 수행하도록 함으로써 수신단의 에러보정 성능을 향상시키는 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 터보코드를 이용한 에러보정 과정을 보인 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 코드율(R) 1/3인 터보 인코더를 이용하여 인코딩한 비트열 중에서 일부만을 코드율 2/3로 전송하면, 수신단에서는 이를 디코딩하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 검사에 의해 에러가 없다고 판단되면, 종래와 마찬가지로 ACK(Acknowledge) 신호를 송신단에 보내서 전송과정을 완료하도록 한다.

그러나, 만약 초기 코드율 2/3 디코딩시 에러가 발생하였을 경우에는, 종래의 경우 초기전송에서 전송하지 않았던 나머지 패리티 비트를 모두 전송하여 코드율 1/3로 바로 디코딩을 수행하였지만, 본 발명에서는 초기전송에서 전송하지 않았던 나머지 패리티 비트 중 일부에 조직화 비트를 추가로 재전송하여 코드율 1/2로 디코딩을 수행하고, 이 과정에서도 에러가 발생하였을 경우에 다시 재전송을 요청하여 나머지 패리티 비트를 전송받아, 이전에 수신하여 저장하였던 비트열과 결합하여 코드율 1/3로 디코딩을 수행하도록 하는 것이다.

이후에는 종래와 마찬가지로 CRC 검사를 하여 에러가 없으면 ACK 신호를 송신단으로 보내 전송과정을 마치고, 그래도 에러가 있으면 같은 데이터 블록에 대해 초기전송부터 같은 과정을 반복하게 된다.

다시 말해, 본 발명에서는 코드율 2/3로 초기전송시 Y2비트와 Y1비트의 일부 비트열(y₂₁, y₁₂, y₂₂,...., y_2,N-1, y_1N, y_2N,여기서 N은 데이터 비트수)이 삭제된 조직화 비트와 패리티 비트의 일부 비트열(x₁, y₁₁, x₂,....,x_N-1, y_1,N-1, x_N)을 디코딩후 CRC 검사에 의해 에러가 발생할 경우, 종래 기술에서는 초기전송시 전송하지 않았던 Y2비트와 Y1비트의 일부 비트열(y₂₁, y₁₂, y₂₂,...., y_2,N-1, y_1N, y_2N,여기서 N은 데이터 비트수)을 모두 전송하였지만, 본 발명에서는 조직화 비트(X비트)와 상기 초기전송시 전송하지 않았던 패리티 비트 중 일부(Y2비트), 즉 (x₁, x₂, y₂₂,....,x _N-1, x_N, y_2N, 여기서 N은 데이터 비트수)를 전송한다.

이와 같이, 종래에는 초기전송시 채널환경이 좋지 않아서 조직화 비트에 에 러가 발생하는 경우, 나머지 모든 패리티 비트를 재전송 받아 결합하여 코드율 1/3로 디코딩 하더라도 조직화 비트의 에러를 보상하지 않았기 때문에 디코딩 성능이 떨어지게 되지만, 본 발명에서는 재전송시 초기전송에서 전송하지 않았던 나머지 패리티 비트 모두를 전송하는 대신, 초기전송시 전송하지 않았던 패리티 비트의 일부와 함께 조직화 비트를 다시 한 번 전송함으로써, 에러없는 조직화 비트의 복원을 요지로 한다.

상기와 같이 재전송으로 수신한 조직화 비트와 초기전송시 수신한 조직화 비트는, 수신시의 채널환경에 따라 가중치를 두어 결합함으로써 좀더 신뢰성있는 조직화 비트를 생성하고, 초기전송시 수신한 패리티 비트와 재전송시 수신한 패리티 비트를 합쳐 코드율 1/2 코드를 만들고 이를 다시 디코딩하여 에러 여부를 판별하게 된다. 만약, 상기 첫 번째 재전송에서도 에러가 검출될 경우 초기전송과 첫 번째 재전송시 전송하지 않았던 나머지 패리티 비트를 전송하고, 수신측에서는 이를 이전에 수신한 비트열과 합쳐 코드율 1/3 디코딩을 수행하게 된다.

이 경우에 상기 재전송 받아 결합된 조직화 비트(Systematic Bit)의 영향으로, 종래와 동일한 코드율 1/3로 디코딩 하더라도 보다 우수한 에러보정 성능을 가지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 터보코드를 이용한 에러보정 방법은, 무선이동 채널환경에서 전송된 데이터의 에러 발생에 의한 데이터의 재전송 시, 패리티 비트 보다 터보 디코딩의 성능에 많은 영향을 미치는 조직화 비트를 재전송함으 로써, 수신단에서의 에러보정 성능을 향상시켜 재전송 횟수를 줄임과 아울러 전체 시스템의 효율을 높이도록 하는 효과가 있다.

Claims

터보코드를 이용하여 무선채널 환경에서의 데이터 에러를 보정하는 하이브리드 ARQ방식의 시스템의 송신단에 있어서,

구조화비트(Systematic Bit)와 일부 패리티 비트를 코드율 2/3으로 초기 전송하는 단계와;

상기 초기 전송된 비트열에서 에러가 검출되어 수신단으로부터 재전송이 요청되면, 초기 전송시 전송하지 않은 일부 패리티비트와 함께 상기 구조화비트를 재전송하는 단계와;

상기 재전송된 비트열에 에러가 검출되어 상기 수신단으로부터 다시 재전송이 요청되면, 상기 초기전송과 재전송시에 전송하지 않은 나머지 패리티 비트를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에러보정 방법.
삭제
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제1항에 있어서, 상기 나머지 패리티 비트를 수신하여 생성한 비트열에도 에러가 검출되면, 상기 코드율 2/3으로 전송하는 과정으로 궤환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에러보정 방법.
터보코드를 이용하여 무선채널 환경에서의 데이터 에러를 보정하는 하이브리드 ARQ방식의 시스템의 수신단에 있어서,

초기 전송된 일부 패리티비트와 구조화비트를 포함하는 비트열을 송신단으로부터 수신하여 코드율 2/3로 디코딩하는 단계와;

상기 디코딩된 비트열에 에러가 검출되면 상기 송신단으로 재전송을 요청하여, 일부 패리티비트와 구조화비트를 수신하는 단계와;

상기 초기 전송시 수신한 비트열과 재전송시 수신된 비트열을 결합하여 코드율 1/2로 디코딩하는 단계와;

상기 디코딩된 비트열에서 에러가 검출되면 상기 송신단으로부터 상기 초기전송과 재전송시에 전송하지 않은 나머지 패리티 비트를 수신받아, 이전에 수신한 비트열과 결합하여 코드율 1/3로 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에러보정 방법.
제5항에 있어서, 상기 수신단은

상기 초기 전송시 수신한 구조화비트와 상기 재전송시 수신한 구조화비트를 채널환경에 따라 가중치를 두어 결합하여 신뢰성 있는 구조화비트를 생성한 후 이를 코드율 1/2 및 1/3디코딩에 이용하는 것을 특징으로 하는 에러보정 방법.
제5항에 있어서, 상기 수신단은 1/3디코딩된 비드열에서 에러가 검출되면, 상기 과정을 다시 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 에러보정 방법.