JP2007274697A - デジタル通信システムにおける量子化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、デジタル通信システムにおける量子化装置及び方法に関し、特に受信機で有限ビット数を使用するデコーダの入力量子化間隔を能動的に調節するデジタル通信システムにおける量子化装置及び方法を提供するためのものである。
【解決手段】本発明の実施形態に係るデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置であって、受信されたパケットデータのダイナミックレンジを測定して、それに相応するスケールファクタを計算する量子化レベル生成部と、上記受信されたデータ信号を上記スケールファクタによってスケーリングして量子化した信号を出力する入力信号変換部から構成されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタル通信システムのモデムチップに関し、特にデジタル通信システムでデコーダに入力される信号の量子化間隔を能動的に調節する装置及び方法に関する。

一般に、デジタル通信システムは、例えば、ＩＳ−２０００のような符号分割多元接続方式のデジタル通信システムでは、音声サービスのみに対応する形態であった。しかしながら、移動通信サービス技術が急進的に発展し、また使用者の要求が増加するにつれて、デジタル通信システムは音声サービスだけでなく、データサービスにも対応する形態に発展している。
いわゆる、ＨＤＲ（High Data Rate）のような移動通信システムは、高速データサービスのみに対応するためのシステムである。

上記移動通信システムにおいて、受信機は互いに異なる経路を経て受信される多重経路信号を各々復調（demodulation）し、このような復調結果を合成（combining）する構造となっている。上記受信機は、無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）信号を独立的に受信する２またはそれ以上のフィンガー（finger）を含む。上記受信機は、各々の経路を経て互いに異なる時間遅延を有する多重経路信号を各フィンガーに割り当て、各フィンガーはチャネル利得と位相を推定してＲＦ信号を復調し、トラフィックシンボルを生成する。生成されたトラフィックシンボルを合成（combining）するのは、時間ダイバーシティー（Time Diversity）効果を用いて受信品質を向上させるためである。

図１は、従来の受信機のブロック構成図を示すものである。ここではデコーダ入力に関連する構成要素のみを図示した。
まず、アンテナを介して受信された信号は、搬送波周波数で混合（mixing）された後、ダウンコンバージョン（down conversion）され、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）（図示していない）を経てデジタルベースバンド（digital baseband）段のレイク受信機に入力される。上記デジタルベースバンド段のレイク受信機は、多数のフィンガー（finger）１１０、１２０及びコンバイナ（combiner）１３０で構成されている。

各フィンガー１１０、１２０は、ＰＮシーケンス生成器（図示していない）からデータを受け取って基地局が使用しているものと同一なＰＮシーケンスに逆拡散（despreading）した後、ウォルシュシーケンス生成器（図示していない）で復調しようとするチャネルに該当するウォルシュシーケンス（Walsh sequence）をかけた後、累算器（Accumulator）（図示していない）でシンボル長だけ累算してウォルシュデカバーリング（Walsh decovering）を遂行する。これと共に、チャネル推定器（channel estimator）（図示していない）ではパイロットチャネル（pilot channel）を用いて現在のチャネル状態を推定する。推定されたチャネル推定値に共役器（conjugation unit）（図示していない）で共役を取った後、乗算器１１１、１２１で先に累算されたシンボルと復素乗算（complex multiplication）を遂行してチャネル補償（channel compensation）をなす。このように復調されたシンボルはコンバイナ（combiner）１３０に出力される。コンバイナ１３０は、各フィンガーの出力を合成して量子化器１４０を通じてデコーダ（decoder）段に出力する。

上記デコーダの入力信号のダイナミックレンジ（Dynamic Range）は、信号の復調方式、無線チャネル環境、パケットの符号語（Codeword）反復回数などによって非常に大きく変化することになる。通常の場合、このような全ての変化要因を考慮してデコーダ入力信号のダイナミックレンジが全て受容できるようにデコーダ入力ダイナミックレンジを大きく取って端末モデムの受信機を設計することになる。したがって、従来の量子化器１４０は復調方式及び無線チャネル環境変化量、パケットの最大符号語の反復回数などを全て考慮して、すなわち、最も悪い条件（Worst Case）を仮定してデコーダの入力信号のダイナミックレンジを決定しなければならない。また、量子化器１４０はデコーダで使われる有効ビット数を考慮して量子化の間隔を決定する。しかしながら、量子化器１４０は、最も悪い条件のみ受容できるように量子化の間隔を決定することで、最も悪い条件ではない一般的な場合に対しては量子化が最適化できなくて、デコーダの受信性能が落ち、デコーダ性能の劣化が発生することになる問題点がある。
韓国特許出願公開２００２／５３９７８号

したがって、本発明の目的は、復調されたデータの信号範囲を測定し、それによって、能動的に量子化間隔を調節して最適に量子化する装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、多様な復調方式とパケットの符号語反復回数、無線チャネル変化でも能動的にデコーダ入力信号を最適に量子化する装置及び方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、デコーダの入力有効ビット数の増加なしに、受信機の性能を向上させる装置及び方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、デコーダの変更なしに、デコーダ受信性能を向上させる装置及び方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、デコーダの変更なしに、デコーダ入力信号のダイナミックレンジを能動的に調節する装置及び方法を提供することにある。

本発明の実施形態に係るデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置であって、受信されたパケットデータのダイナミックレンジを測定し、それに相応するスケールファクタを計算する量子化レベル生成部と、受信されたデータ信号をスケールファクタによってスケーリングして量子化した信号を出力する入力信号変換部からなることを特徴とする。
本発明の実施形態に係る方法は、デジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法であって、受信されたパケットデータのダイナミックレンジを測定し、それに相応するスケールファクタを計算する量子化レベル生成過程と、受信されたデータ信号をスケールファクタによってスケーリングして量子化した信号を生成する入力信号変換過程と、を含むことを特徴とする。

以上、詳述したように動作する本発明において、開示する発明の中で、代表的なものにより得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
本発明は、デジタル通信システムで復調されたデータの信号範囲を測定し、それによって能動的に量子化間隔を調節して最適に量子化することができる。
また、本発明は、多様な復調方式とパケットの符号語反復回数、無線チャネル変化でも能動的にデコーダ入力信号を最適に量子化することができる。
また、本発明は、デコーダの入力有効ビット数の増加なしに、受信機の性能を向上させる装置及び方法を提供することができる。
また、本発明は、デコーダの変更なしに、デコーダ受信性能を向上させることができる。
また、本発明は、デコーダの変更なしに、デコーダ入力信号のダイナミックレンジを能動的に調節することができる。

以下、本発明を説明するに当たり、関連のある公知の技術あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を余計に曖昧にする恐れのあると認められる場合、その詳細な説明は省かれる。さらに、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であり、これらはユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わることがある。よって、これらの用語の定義は、この明細書の全般に亘っての内容に基づいて行われるべきものである。

後述する本発明の要旨は、デジタル通信システムのモデムチップ受信機でデコーダのための入力のダイナミックレンジを能動的に調節し、最適に量子化することで、最適の性能を保障することを目的とするものである。
以下、本発明を具体的に説明するに当たり、同期式ＣＤＭＡ通信方式であるＩＳ−２０００ １ｘＥＶ（Evolution）−ＤＯシステムの高速パケットデータ（High Rate Packet Data：ＨＲＰＤ）チャネルの利用を前提とする。しかしながら、本発明の主な要旨は類似の技術的背景及びチャネル形態を有するその他の移動通信システムにも本発明の範囲を大きく外れない範囲で若干の変形により適用可能であり、これは本発明の分野で熟練した技術的知識を有する者の判断により可能であるはずである。

図２は、本発明が適用されるデジタル通信システムにおける受信機のブロック構成図を示すものである。ここでは、デコーダ入力信号に関連した構成要素のみを記載した。
まず、アンテナを介して受信された信号は、搬送波周波数で混合（mixing）してダウンコンバージョン（down conversion）され、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）（図示していない）を経てデジタルベースバンド（digital baseband）段の受信機に入力される。デジタルベースバンド段の受信機は、多数個のフィンガー（finger）２１０、２２０、コンバイナ（combiner）２３０、及び動的量子化器（Dynamic Combiner）２４０から構成される。
フィンガー２１０、２２０及びコンバイナ２３０は、図１で前述したフィンガー１１０、１２０及びコンバイナ１３０と同一である。しかしながら、動的量子化器２４０は図１で前述した量子化器１４０と同一でない。

動的量子化器２４０は、本発明の実施形態によってコンバイナ２３０から出力された信号をパケット単位で測定してデコーダの入力信号のダイナミックレンジである量子化レベルを計算し、計算された量子化レベルに基づいて受信される信号を量子化する。
また、動的量子化器２４０は、本発明の他の実施形態によってコンバイナ２３０から出力された信号からパケットの反復回数及びスケールファクタによって予め計算されたＲＯＭテーブルを用いて量子化レベルを計算し、計算された量子化レベルに基づいて受信される信号を量子化する。
このように、最適に量子化レベルを計算するために、動的量子化器２４０にはパケット情報とスケールファクタ（scale factor）が入力される。

動的量子化器２４０は、図３及び図４のような構成を有する。図３は、本発明の実施形態に係る動的量子化器を示す図である。
まず、動的量子化器２４０は、図３に示すように、反復区間検出部３１０、標準偏差計算部３２０、３４０、スケールファクタ計算部３５０、３６０、入力信号変換部３７０、３８０、及び並列／直列変換部３９０から構成される。
図示してはいないが、反復区間検出部３１０、標準偏差計算部３２０、３４０、及びスケールファクタ計算部３５０、３６０は、受信されるパケットデータのダイナミックレンジを測定し、それに相応するスケールファクタを計算する量子化レベル生成部を構成し、入力信号変換部３７０、３８０、及び並列／直列変換部３９０は、受信されるデータ信号をスケールファクタによってスケーリングして量子化した信号を出力する入力信号変換部を構成する。

反復区間検出部３１０は、図２のコンバイナ２３０から出力された信号を受信してパケットの符号語（codeword）反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出する。第１反復区間のパケットの符号語反復回数がｎ回（ｎは正の定数）であれば、第２反復区間のパケットの符号語反復回数はｎ−１回である。反復区間検出部３１０は、検出された第１反復区間のデータを第１標準偏差計算部３２０と第１入力信号変換部３７０に出力する。また、反復区間検出部３１０は、検出された第２反復区間のデータを第２標準偏差計算部３４０と第２入力信号変換部３８０に出力する。この際、反復区間検出部３１０にはパケット情報（packet information）が入力される。

上記パケット情報には、パケットの全体伝送スロット数、符号語ビット数、変調オーダ（Modulation Order）等が含まれる。したがって、反復区間検出部３１０はパケット情報を知っていれば伝送されたスロットのパケット構成が分かるので、第１反復区間と第２反復区間とに分けることができる。これに対しては、下記にその例を挙げて詳細に説明する。
高速パケットデータシステムでの端末機受信機の反復区間検出部３１０は、ＤＲＣ（Data Rate Control）値と受信スロット（slot）個数を用いて受信パケットで符号語が反復された回数の異なる区間を検出することができる。

第１標準偏差計算部３２０は、反復区間検出部３１０から受信された第１反復区間のデータの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する。
また、第１標準偏差計算部３２０は、第１反復区間に対して分布を求めて標準偏差を計算する。受信された信号の分布は一般的に正規分布と仮定することができる。標準偏差を計算する方法に対しては図７の説明で後述する。
第２標準偏差計算部３４０は、反復区間検出部３１０から受信された第２反復区間データの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する。
また、第２標準偏差計算部３４０は、第２反復区間に対し、分布を求めて標準偏差を計算する。受信された信号の分布は一般的に正規分布と仮定することができる。

本発明は、毎受信スロットに対して標準偏差を計算する時は受信機に多くのオーバーヘッドが発生することになるので、受信パケット全体に対して標準偏差を計算することができるだけではなく、一部区間に対してのみ標準偏差を計算し、その値を全体パケットに適用することもできることにも留意しなければならない。

第１スケールファクタ計算部３５０は、第１標準偏差計算部３２０から出力された標準偏差に入力されたスケールファクタ（scale factor）係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算した後、第１入力信号変換部３７０に出力する。
第２スケールファクタ計算部３６０は、第２標準偏差計算部３４０から出力された標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算した後、第２入力信号変換部３８０に出力する。
一般に、正規分布でＫ^＊標準偏差はＫ＝２．５８である時、受信信号の９９％を含むことになる。このように、標準偏差に掛けられるパラメータ（Ｋ）を本発明ではスケールファクタ係数と定義したのであり、その値は受信機設計者が任意に選択することができる。

第１入力信号変換部３７０は、第１スケールファクタ計算部３５０で計算されたスケールファクタ値を用いて第１反復区間に対してスケーリング（scaling）する。この過程を経れば第１反復区間に対し受信信号のレベルが一定に維持される。
また、第１入力信号変換部３７０は、第１スケールファクタ計算部３５０から出力されたスケールファクタ値を反復区間検出部３１０から新しく出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し全体受信信号に適用する。

第２入力信号変換部３８０は、第２スケールファクタ計算部３６０から計算されたスケールファクタ値を用いて第２反復区間に対してスケーリングする。この過程を経れば第２反復区間に対して受信信号のレベルが一定に維持される。
また、第２入力信号変換部３８０は、第２スケールファクタ計算部３６０から出力されたスケールファクタ値を反復区間検出部３１０で新しく出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し全体受信信号に適用する。
並列／直列変換部３９０は、第１入力信号変換部３７０と第２入力信号変換部３８０から出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列してデコーダに伝送する。

図４は、本発明の他の実施形態に係る動的量子化器を示す図である。
図４を参照すれば、動的量子化器は、図４に示すように、反復区間検出部４１０、スケールファクタ計算部４５０、４６０、入力信号変換部４７０、４８０、及び並列／直列変換部４９０から構成される。本発明の他の実施形態での動的量子化器２４０は、図３の標準偏差計算部３２０、３４０が無いことが特徴である。その代りに、標準偏差を測定する部分を予め計算してＲＯＭ（Read Only Memory）テーブル（図示していない）に格納して、その値を用いる。ＲＯＭテーブルは、スケールファクタ係数（Ｋ）値とパケットの符号語の反復回数によるスケールファクタ値を有していなければならない。

反復区間検出部４１０は、コンバイナ２３０から出力された信号を受信してパケットの符号語反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出する。反復区間検出部４１０は検出された第１反復区間のデータを第１スケールファクタ計算部４５０と第１入力信号変換部４７０に出力する。また、反復区間検出部４１０は、検出された第２反復区間のデータを第２スケールファクタ計算部４６０と第２入力信号変換部４８０に出力する。この際、反復区間検出部４１０とスケールファクタ計算部４５０、４６０にはパケット情報（packet information）が入力される。

高速パケットデータシステムでの端末機受信機の反復区間検出部４１０は、ＤＲＣ（Data Rate Control）値と受信スロット（slot）個数を用いて受信パケットで符号語がｎ回反復された区間とｎ−１回反復された区間を検出することができる。
第１スケールファクタ計算部４５０は、パケット情報とスケールファクタ（Ｋ）の入力を受けてＲＯＭテーブルに格納された標準偏差値を用いてスケールファクタ値を計算して出力する。
第２スケールファクタ計算部４６０は、パケット情報とスケールファクタ（Ｋ）の入力を受けてＲＯＭテーブルに格納された標準偏差値を用いてスケールファクタ値を計算して出力する。

第１スケールファクタ計算部４５０と第２スケールファクタ計算部４６０は、２区間に分けたものに各々スケールファクタを計算しなければならないが、この際、上記パケット情報に含まれた反復回数を知っていなければ計算することができない。これは、上記反復回数にスケールファクタが依存するためである。

第１入力信号変換部４７０は、第１スケールファクタ計算部４５０から出力されたスケールファクタ値を用いて第１反復区間に対してスケーリングを遂行する。この過程を経れば、第１反復区間に対して受信信号のレベルが一定に維持される。
また、第１入力信号変換部４７０は、第１スケールファクタ計算部４５０から出力されたスケールファクタ値を反復区間検出部４１０から出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し全体受信信号に適用する。

第２入力信号変換部４８０は、第２スケールファクタ計算部４６０から出力されたスケールファクタ値を用いて第２反復区間に対してスケーリングを遂行する。この過程を経れば第２反復区間に対して受信信号のレベルが一定に維持される。
また、第２入力信号変換部４７０は、第２スケールファクタ計算部４６０から出力されたスケールファクタ値を反復区間検出部４１０から出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し全体受信信号に適用する。
並列／直列変換部４９０は、第１入力信号変換部４７０と第２入力信号変換部４８０から出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列してデコーダに伝送する。

図５は、本発明の実施形態に係るデジタル通信システムにおける量子化方法を説明するための流れ図である。特に、図３に記載された動的量子化器の動作を説明する。本発明の実施形態に係る量子化方法は、受信されたパケットデータのダイナミックレンジを測定し、それに相応するスケールファクタを計算する量子化レベル生成過程と、上記受信されたデータ信号をスケールファクタによってスケーリングして量子化された信号を生成する入力信号変換過程から構成される。

図５を参照すれば、動的量子化器２４０の反復区間検出部３１０は、ステップ５０１でコンバイナ２３０の出力信号を受信する。反復区間検出部３１０は、ステップ５０３でコンバイナ２３０から出力された信号を受信してパケットの符号語（code word）反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出する。この際、反復区間検出部３１０にはパケット情報（packet information）が入力される。

もし、ｎ回反復された区間のデータが検出される場合、第１標準偏差計算部３２０は、ステップ５０５で第１反復区間のデータの標準偏差を計算する。受信された第１反復区間のデータの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する。
標準偏差計算が完了すれば、第１スケールファクタ計算部３５０は、ステップ５０７で第１標準偏差計算部３２０から標準偏差に入力されたスケールファクタを掛けた後、２の有効ビット数乗で割って第１反復区間のスケールファクタを計算した後、第１入力信号変換部３７０に出力する。
第１入力信号変換部３７０は、ステップ５０９で第１スケールファクタ計算部３５０にて計算されたスケールファクタ値を用いて第１反復区間に対してスケーリングする。この過程を経れば第１反復区間に対して受信信号のレベルが一定に維持される。

この際、反復区間検出部３１０から出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し、全体受信信号に適用することができる。
並列／直列変換部３９０は、ステップ５１１で第１入力信号変換部３７０から出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列した後、ステップ５１３でデコーダに伝送する。

一方、ステップ５０３において、反復区間検出部３１０の検出結果が、ｎ−１回反復区間である場合、第２標準偏差計算部３４０はステップ５１５で第２反復区間のデータの標準偏差を計算する。受信された第２反復区間のデータの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する。
標準偏差計算が完了すれば、第２スケールファクタ計算部３６０は、ステップ５１７で第２標準偏差計算部３４０から標準偏差に入力されたスケールファクタを掛けた後、２の有効ビット数乗で割って第２反復区間のスケールファクタを計算した後、第２入力信号変換部３８０に出力する。
第２入力信号変換部３８０は、ステップ５１９で第２スケールファクタ計算部３６０にて計算されたスケールファクタ値を用いて第２反復区間に対してスケーリングする。この過程を経れば第２反復区間に対して受信信号のレベルが一定に維持される。

この際、反復区間検出部３１０で出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し、全体受信信号に適用することができる。
ステップ５１９の以後、並列／直列変換部３９０は、ステップ５１１で第２入力信号変換部３８０から出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列してステップ５１３でデコーダに伝送する。

図６は、本発明の他の実施形態に係るデジタル通信システムにおける量子化方法を説明するための流れ図である。特に、図４に記載された動的量子化器の動作を説明する。
図６を参照すれば、動的量子化器２４０の反復区間検出部４１０は、ステップ６０１でコンバイナの出力信号を受信する。反復区間検出部４１０は、ステップ６０３でコンバイナ２３０から出力された信号を受信してパケットの符号語（codeword）反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出する。この際、反復区間検出部４１０にはパケット情報（packet information）が入力される。

もし、反復された区間のデータが検出される場合、第１スケールファクタ計算部４５０は、ステップ６０５でＲＯＭテーブルに格納された第１反復区間のデータの標準偏差を選択し、選択された標準偏差に入力されたスケールファクタを掛けて第１反復区間のスケールファクタを計算した後、第１入力信号変換部３７０に出力する。
第１入力信号変換部３７０は、ステップ６０７で第１スケールファクタ計算部４５０にて計算されたスケールファクタ値を用いて第１反復区間に対してスケーリングする。この過程を経れば第１反復区間に対して受信信号のレベルが一定に維持される。

この際、反復区間検出部４１０から出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し、全体受信信号に適用することができる。
並列／直列変換部４９０は、ステップ６０９で第１入力信号変換部４７０から出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列してステップ６１１でデコーダに伝送する。

一方、反復区間検出部４１０は、ステップ６０３でコンバイナ２３０に出力された信号を受信してパケットの符号語（codeword）反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出した場合、ＲＯＭテーブルからそれに相応するパケット信号のダイナミックレンジを検索する。第１スケールファクタ計算部４５０は、ステップ６０５でＲＯＭテーブルに格納された第１反復区間のデータの標準偏差を選択し、選択された標準偏差に入力されたスケールファクタを掛けて第１反復区間のスケールファクタを計算した後、第１入力信号変換部４８０に出力する。
第２入力信号変換部４８０は、ステップ６１５で第２スケールファクタ計算部４６０にて計算されたスケールファクタ値を用いて第２反復区間に対してスケーリングして量子化された信号を生成する。この過程を経れば第２反復区間に対して受信信号のレベルが一定に維持される。

この際、反復区間検出部４１０で出力された値に適用して受信信号の一部区間のみ標準偏差を測定し、全体受信信号に適用することができる。
並列／直列変換部４９０は、ステップ６０９で第２入力信号変換部４８０から出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列してステップ６１１でデコーダに伝送する。

図７は、本発明の実施形態における受信パケットの符号語反復回数によるダイナミックレンジの変化を示す図である。
受信パケットの符号語反復回数によってダイナミックレンジの変化を予測することができ、一例として、ＡＷＧＮ １−Ｐａｔｈ環境を仮定した時、受信信号の動作経路は符号語反復回数によって次のように変わることになる。
まず、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）の出力信号をIor+Ioc=A dB, Ior/Ioc=B dBと仮定すれば、 Iorは下記数式１、Iocは下記数式２のように定義することができる。

ここで、パイロット加重値信号成分の振幅（amplitude）は、下記数式３の通りである。

パイロット加重値雑音成分の標準偏差は、下記の数式４の通りである。

ここで、符号語反復回数をＮとし、Ｋ、σの雑音成分まで表現するために下記の数式５まで表現可能でなければならない。

Ａ＝１、Ｋ＝２．５である時を仮定し、受信信号が持つことができる最大値は図７の通りである。例えば、８Ｂｉｔ量子化器を使用するならば−１２８〜＋１２７を表現することができ、１つのステップサイズが０．０４であれば、実際表現できるダイナミックレンジは−５．１２〜＋５．０８である。したがって、図７でＮ＝３までは表現できるが、Ｎ＞４では飽和（Saturation）が生じることになる。したがって、受信信号の適正な正規化（Normalization）過程が必要である。図３及び図４において、動的量子化器２４０の入力値であるスケールファクタ係数は、上記の数式５でのＫに該当する。

上記の数式５の具体的な一例として、ＨＲＰＤシステムでＤＲＣ Valueが１である時、パケット１つの伝送スロット数は１６スロットであり、符号語の最大反復回数は９．６である。１つのパケットのデータビット数は５１２０ビットであり、毎スロット毎に３２００ビットが伝送されることになる。但し、最初のスロットでは、プリアンブルが伝送されるため、１１５２ビットのみ伝送される。したがって、毎スロットデータを受信することによって符号語全体が同一回数で反復されるのでなく、符号語中の一部はｎ回反復され、一部はｎ−１回反復されることになる。受信スロットによる符号語反復回数は、次の通りである。

−２スロット：４３５２ビット受信
−３スロット：７５５２ビット受信（前部の２４３２ビットは１回反復され、残りの２６８８ビットは反復されない）
−４スロット：１０７５２ビット受信（前部の５１２ビットは３回反復され、残りの４６０８ビットは２回反復される）
−１６スロット：４９１５２ビット受信（前部の３０７２ビットは１０回反復され、残りの２０４ビットは９回反復される）

図８は、本発明の実施形態に係るデジタル通信システムにおいて、符号語第１反復区間及び第２非反復区間に対するコンバイナ出力信号分布例を示す図である。
図８は、ＨＲＰＤシステムにおいて、ＤＲＣ値‘１’の１つのパケットに対して３番目のスロットを受信した時、一回反復された区間の受信信号分布と反復されない区間の受信信号分布を示す図である。
図８から見れば、一回反復された区間の信号分布がそうでない区間に比べてより広がっていることを確認することができる。したがって、同一な有効ビット数で表現する時、反復区間に対しては量子化間隔を大きく設定しなければならないが、そうでない区間に対しては量子化間隔を小さく設定することができる。

図９は、本発明の実施形態によるＡＷＧＮ環境での性能向上例を示す図である。
ＡＷＧＮ環境でＤＲＣ値が‘１’である時、本発明を使用しない８ビットターボデコーダ性能と本発明を適用した８ビットターボデコーダの性能とを比較した図である。図９から見れば、同一なデコーダ使用で本発明を適用した時、性能が向上することを確認することができる。

図１０は、本発明の実施形態によるフェーディング（fading）環境での性能向上の例を示す図である。
図１０は、図９と同一な条件であり、フェーディング環境で性能を比較したものである。フェーディング環境では受信信号のダイナミックレンジがより大きく変化するため、ＡＷＧＮ環境でより本発明の性能がさらに向上することを確認することができる。

以上、本発明の詳細な説明の欄においては具体的な実施形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の実施形態が提供可能である。よって、本発明の範囲は上述の実施形態によって定まるものではなく、特許請求の範囲とその均等物によって定まるべきである。

従来の受信機のブロック構成図である。 本発明が適用されるデジタル通信システムにおける受信機のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る動的量子化器を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る動的量子化器を示す図である。 本発明の実施形態に係るデジタル通信システムにおける量子化方法を説明するための流れ図である。 本発明の他の実施形態に係るデジタル通信システムにおける量子化方法を説明するための流れ図である。 本発明の実施形態における受信パケットの符号語反復回数によるダイナミックレンジの変化を示す図である。 本発明の実施形態に係るデジタル通信システムにおいて、符号語１回反復区間及び非反復区間に対するコンバイナ出力信号の分布例を示す図である。 本発明の実施形態によるＡＷＧＮ環境での性能向上の例を示す図である。 本発明の実施形態によるフェーディング（fading）環境での性能向上の例を示す図である。

符号の説明

２１０，２２０ 多数個のフィンガー
２３０ コンバイナ
２４０ 動的量子化器

Claims (20)

1. デジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置であって、
   受信されたパケットデータのダイナミックレンジを測定し、それに相応するスケールファクタを計算する量子化レベル生成部と、
   前記受信されたデータ信号を前記スケールファクタによってスケーリングして量子化した信号を出力する入力信号変換部と、
   を含むことを特徴とするデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
2. 前記量子化レベル生成部は、
   前記パケットの反復回数及びスケールファクタ係数によって予め計算されたＲＯＭテーブルを用いて量子化レベルを計算して出力することを特徴とする請求項１記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
3. 前記量子化レベル生成部は、
   前記信号をパケット情報内のパケット符号語反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出して出力する反復区間検出部と、
   前記第１反復区間のデータの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する第１標準偏差計算部と、
   前記第２反復区間のデータの標準偏差を計算して受信されたパケットのダイナミックレンジを測定する第２標準偏差計算部と、
   前記第１標準偏差計算部から出力された標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算して出力する第１スケールファクタ計算部と、
   前記第２標準偏差計算部から出力された標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算して出力する第２スケールファクタ計算部と、を含むことを特徴とする請求項１記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
4. 前記入力信号変換部は、
   前記第１スケールファクタ計算部から計算されたスケールファクタ値を用いて第１反復区間に対してスケーリング（scaling）する第１入力信号変換部と、
   前記第２スケールファクタ計算部から計算されたスケールファクタ値を用いて第２反復区間に対してスケーリング（scaling）する第２入力信号変換部と、
   前記第１入力信号変換部と第２入力信号変換部から出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列して伝送する並列／直列変換部と、
   を含むことを特徴とする請求項３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
5. 前記反復区間検出部は、
   データレート制御値と受信スロット個数を用いて受信パケットで符号語が反復された回数が相異する２つの区間を検出することを特徴とする請求項３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
6. 前記パケット情報は、
   パケットの全体伝送スロット数、符号語ビット数、及び変調オーダを含むことを特徴とする請求項３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
7. 前記標準偏差計算部は、
   受信パケット全体に対して標準偏差を計算することを特徴とする請求項３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
8. 前記標準偏差計算部は、
   受信パケット中の一部区間に対してのみ標準偏差を計算し、その値を全体パケットに適用することを特徴とする請求項３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
9. 前記量子化レベル生成部は、
   前記信号をパケット符号語反復回数によって反復区間を検出して出力する反復区間検出部と、
   受信されたデータの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する標準偏差計算部と、
   前記標準偏差計算部から出力された標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算して出力するスケールファクタ計算部と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
10. 前記量子化レベル生成部は、
    前記信号をパケット符号語反復回数によって反復区間を検出して出力する反復区間検出部と、
    ＲＯＭテーブルで検索した標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算して出力するスケールファクタ計算部と、
    を含むことを特徴とする請求項１記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
11. 前記量子化レベル生成部は、
    前記出力された信号を外部から入力されるパケット情報内のパケット符号語反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出して出力する反復区間検出部と、
    前記ＲＯＭテーブルから検出された標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算して出力する第１スケールファクタ計算部と、
    前記ＲＯＭテーブルから検出された標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けけた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算して出力する第２スケールファクタ計算部と、を含むことを特徴とする請求項１記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
12. 前記信号変換部は、
    前記第１スケールファクタ計算部から計算されたスケールファクタ値を用いて第１反復区間に対してスケーリング（scaling）する第１入力信号変換部と、
    前記第２スケールファクタ計算部から計算されたスケールファクタ値を用いて第２反復区間に対してスケーリング（scaling）する第２入力信号変換部と、
    前記第１入力信号変換部と第２入力信号変換部からから出力されたスケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列して伝送する並列／直列変換部と、
    を含むことを特徴とする請求項１記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する装置。
13. デジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法であって、
    受信されたパケットデータのダイナミックレンジを測定し、それに相応するスケールファクタを計算する量子化レベル生成過程と、
    前記受信されたデータ信号を前記スケールファクタによってスケーリングして量子化した信号を生成する入力信号変換過程と、
    を含むことを特徴とするデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。
14. コンバイナから出力されたパケットの反復回数及びスケールファクタによって予め計算されたＲＯＭテーブルを用いて量子化レベルを計算して出力する過程を更に含むことを特徴とする請求項１３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。
15. 前記量子化レベルを計算して出力する過程は、
    前記合成された信号を外部から入力されるパケット情報内のパケット符号語反復回数によって反復区間を検出する過程と、
    受信されたデータの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する過程と、
    前記計算された標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算する過程と、
    前記計算されたスケールファクタ値を用いて反復区間に対してスケーリング（scaling）する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項１３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。
16. 前記量子化レベルを計算して出力する過程は、
    前記合成された信号をパケット情報内のパケット符号語反復回数によって第１反復区間と第２反復区間を検出する過程と、
    前記反復区間検出結果によって選択的に第１または第２反復区間のデータの標準偏差を計算して受信されたパケット信号のダイナミックレンジを測定する過程と、
    前記標準偏差に入力されたスケールファクタ係数を掛けた後、２の有効ビット数乗で割ってスケールファクタを計算する過程と、を含み、
    前記入力信号を変換する過程は、
    前記受信された信号を前記計算されたスケールファクタ値を用いて第１または第２反復区間をスケーリング（scaling）する過程と、
    前記スケーリングされた信号を１つのシーケンスに整列して伝送する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項１３記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。
17. 前記反復区間を検出する過程は、
    データレート制御値と受信スロット個数を用いて受信パケットで符号語が反復された回数が相異する２つの区間を検出することを特徴とする請求項１６記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。
18. 前記パケット情報は、
    パケットの全体伝送スロット数、符号語ビット数、及び変調オーダを含むことを特徴とする請求項１６記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。
19. 前記標準偏差を計算する過程は、
    受信パケットの全体に対して標準偏差を計算することを特徴とする請求項１６記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。
20. 前記標準偏差を計算する過程は、
    受信パケット中の一部区間に対してのみ標準偏差を計算し、その値を全体パケットに適用することを特徴とする請求項１６記載のデジタル通信システムにおけるデコーダ入力信号のダイナミックレンジを調節する方法。

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