JP4115701B2 - データ通信システムの伝送率整合装置及び方法 - Google Patents

データ通信システムの伝送率整合装置及び方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータ通信システムのチャネル符号化装置及び方法に関するもので、特に、チャネル符号化されたシンボルの伝送率を整合させる装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に衛星システム、ISDN(Integrated Services Digital Network)システム、デジタルセルラー(Digital Cellular)システム、W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)システム、UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)、IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000)システムのようなデジタル通信システムでは、システムの信頼度を向上させるためにソース使用者データ(source user data)をエラー訂正符号(Error Correction Code)にチャネル符号化した後、送信するようになる。チャネル符号化のため使用される典型的な符号には、コンバルション符号(Convolution Code)と、単一復号化器が使用される線形ファンクション符号などがある。最近にはこのような典型的な符号以外にもデータ送受信に有用なターボ符号(Turbo Code)が提案され使用されている。
【0003】
一方、多重使用者が使用する多重接続方式及び多重チャネルが使用される多重チャネル方式の通信システムでは、データ伝送の効率性を高め、システムの性能を改善するために、チャネル符号化されたシンボルを与えられたチャネルシンボル数と同一に整合させる処理を遂行している。このような処理はいわゆる‘伝送率整合(Rate Matching)'と言われる。前記伝送率整合は出力シンボルレートを伝送シンボルレートと整合させる処理も遂行する。伝送率を整合させる代表的な方式に、チャネル符号化されたシンボルを穿孔(puncturing)、または反復(repetition)する方式がある。
【0004】
従来技術による伝送率整合装置は図1のように構成される。前記図1を参照すると、チャネル符号化器(Channel Encoder)100は入力情報ビット(Information Bits)(k)を符号率(R=k/n)に従って符号化し、符号化されたシンボル(n)を出力する。多重化器(MUX:Multiplexer)110は前記符号化されたシンボルを多重化する。伝送率整合部120は前記多重化され、かつ符号化されたシンボルを穿孔、または反復により伝送率整合させ、チャネル送信器(図示さず)に出力する。この時、チャネル符号化器100はCLOCKの速度を有するシンボルクロックの周期ごとに動作し、多重化器110及び伝送率整合部120はn×CLOCKの速度を有するクロックの予め設定された周期ごとに動作する。
【0005】
前記図1に示したような伝送率整合装置は、コンバルション符号、または線形ファンクション符号などの非構造的符号(Non-systematic Code)がチャネル符号化のため使用される場合に適用するために提案された構成であることに注意すべきである。コンバルション符号、または線形ファンクション符号などの非構造的符号によりチャネル符号化されたシンボルは、シンボル間に加重値がないので、チャネル符号化器100から出力される符号化されたシンボルのエラー感度(error sensitivity)は一つのフレーム内のすべてのシンボルに対してほぼ同じである。従って、前記図1に示したようにチャネル符号化器100により符号化されたシンボルが別の区分なし伝送率整合部120に入力され穿孔、または反復処理されてもよい。
【0006】
しかし、ターボ符号のような構造的符号(Systematic Code)によりチャネル符号化されたシンボルは、シンボル間に加重値があるので、チャネル符号化されたシンボルが伝送率整合部120に入力され、同一に穿孔、または反復処理されるのは望ましくない。一例に、情報シンボルとパリティーシンボル間の加重値は同一でないので、伝送率整合部120が穿孔処理する場合、ターボ符号化されたシンボル中のパリティーシンボル(Parity Symbols)は穿孔されてもよいが、情報シンボル(Information Symbols)は穿孔されてはいけない。他の例に、伝送率整合部120が反復処理する場合、ターボ符号化されたシンボル中、情報シンボル(Information Symbol)はできれば反復され、シンボルのエネルギーを増加すべきであるが、パリティーシンボル(Parity Symbols)はできれば反復されないことが有利である。即ち、ターボ符号を使用する場合、図1に示したような伝送率整合装置を使用することは困難である。このような困難性は、前記図1に示したような構成が、ただコンバルション符号、または線形ファンクション符号などの非構造的符号のみを前提にしたものとの事実、そしてターボ符号がコンバルション符号や、線形ファンクション符号とは異なる新たな性質を有しているとの事実を考慮してみると、当然である。
【0007】
最近にはこのような困難性を解決するために、ターボ符号によりチャネル符号化されたシンボルを伝送率整合する方式が提案されている趨勢にある。しかし、このような方式はターボ符号化されたシンボルを伝送率整合する場合のみに適用されるものであり、既存に利用されたコンバルション符号、または線形ファンクション符号によりチャネル符号化されたシンボルを伝送率整合する場合には適用されないものである。
【0008】
従って、既存に利用された非構造的符号によりチャネル符号化されたシンボル及び構造的符号によりチャネル符号化されたシンボルを伝送率整合する方式が必要である。例えば、非構造的符号及び構造的符号をすべて支援するように設計されたデータ通信システムで、各符号に対して伝送率を整合するためには、相異なる二つの構造が要求され、このために具現の複雑度が2倍以上に増加するが、ただ一つの構造が各符号すべてに適用できれば、具現の複雑度は低減されるだろう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、データ通信システムで非構造的符号によりチャネル符号化されたシンボル及び構造的符号によりチャネル符号化されたシンボルを、単一構造を使用して伝送率整合する装置及び方法を提供することにある。
【0010】
本発明の他の目的は、非構造的符号及び構造的符号をすべて支援するデータ通信システムで、非構造的符号によりチャネル符号化されたシンボル、または構造的符号によりチャネル符号化されたシンボルを選択的に伝送率整合する装置及び方法を提供することにある。
【0011】
本発明のさらに他の目的は、データ通信システムでチャネル符号化されたシンボルを伝送率整合させデータ伝送の効率性を高め、システムの性能を改善する装置及び方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明は、データ通信システムでチャネル符号化されたシンボルの伝送率を整合する装置及び方法を提案する。前記伝送率整合装置及び方法は、非構造的符号(コンバルション符号、または線形ファンクション符号)と構造的符号(ターボ符号)中の一部、または全部を使用する場合のすべてのデータ通信システムに適用される。前記伝送率整合装置はチャネル符号化器の符号率の逆数に該当する複数の伝送率整合ファンクションを有する。前記伝送率整合装置は、初期にパラメータ(入力シンボル数、出力シンボル数、穿孔/反復パターン決定パラメータ)の値のみを変更することにより、非構造的符号により符号化されたシンボル、または構造的符号により符号化されたシンボルを伝送率整合させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【0014】
<伝送率整合装置を設計する場合、要求される条件>
先ず、本発明を説明する前に、コンバルション符号、または線形ファンクション符号などの非構造的符号(以下では代表的に‘コンバルション符号’という)により符号化されたシンボルを伝送率整合する場合に考慮すべきである条件を整理してみると次のようである。下記の条件1A〜3Aは符号化されたシンボルを穿孔により伝送率整合する場合に考慮すべきである条件であり、条件1C〜2Cは符号化されたシンボルを反復により伝送率整合する場合に考慮すべきである条件である。
【0015】
(条件1A) 符号化されたシンボルである入力シンボルシーケンスを一定な周期を有する穿孔パターン(puncturing pattern)に穿孔する。
【0016】
(条件2A) 入力シンボルの穿孔ビット数はできれば最小化する。
【0017】
(条件3A) 符号化器から出力される符号化されたシンボルである入力シンボルシーケンスが均一に穿孔されるように均一な穿孔パターンを使用する。
【0018】
(条件1C) 符号化されたシンボルである入力シンボルシーケンスを一定な周期を有する反復パターン(repetition pattern)に反復する。
【0019】
(条件2C) 符号化器から出力される符号化されたシンボルである入力シンボルシーケンスが均一に反復されるように均一な反復パターンを使用する。
【0020】
このような事項はコンバルション符号を使用する符号化器から出力されるシンボルのエラー感度(error sensitivity)が一つのフレーム(符号語)内のすべてのシンボルに対してほぼ同一であるとの仮定に基づいたものである。実際に前記事項を伝送率整合のため穿孔する場合に、主な制限要素に使用すると、肯定的な結果が得られるとの事実は下記の参照文献に開示されているようにすでに公知されている(参照文献[1]G.D.Forney,“Convolutional Codes I:Algebraic structure,”IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-16, pp.720-738, Nov. 1970, [2]J.B.Cain,G.C.Clark,and J.M. Geist,“Punctured Convolutional codes of rate(n-1)/n and simplified maximum likelihood decoding,”IEEE Trans.Inform. Theory,vol.IT-25,pp.97-100,Jan.1979)。
【0021】
次に、構造的符号(以下、‘ターボ符号’)により符号化されたシンボルを伝送率整合する場合に考慮すべきである事項を整理してみると次のようである。下記の条件1B〜5Bは符号化されたシンボルを穿孔により伝送率整合する場合に考慮すべきである条件であり、条件1D〜5Dは符号化されたシンボルを反復により伝送率整合する場合に考慮すべきである条件である。
【0022】
(条件1B) ターボ符号は構造的符号であるので、符号化器により符号化されたシンボル中、情報シンボルに該当する部分は穿孔されてはいけない。またターボ符号の復号化器に反復復号化器(Iterative Decoder)が使用されるので、さらに情報シンボルに該当する部分は穿孔されてはいけない。
【0023】
(条件2B) ターボ符号化器は並列に連結された二つの構成符号化器(Component Encoder)に構成されるので、全体符号の最小自由距離(minimum free distance)は構成符号化器それぞれの最小自由距離を最大にするものが望ましい。従って、二つの構成符号化器の出力シンボルを均等に穿孔しなければ最適の性能を得ることができない。
【0024】
(条件3B) 大部分の反復復号化器の場合、一番目の内部復号化器から復号化が遂行されるので、一番目の構成符号化器の一番目の出力シンボルは穿孔されない。即ち、符号化器の一番目のシンボルは符号化のスタート点を示すので、前記一番目シンボルが構造的であるか、パリティービットであるかに関わらず符号化器の一番目シンボルは穿孔されない。
【0025】
(条件4B) それぞれの構成符号化器の出力パリティーシンボルは、既存のコンバルション符号のように符号化器から出力される符号化シンボルが均等に穿孔されるように均一な穿孔パターンを使用して穿孔されるべきである。
【0026】
(条件5B) 復号化器の性能に対する悪影響のため、ターボ符号化器に使用される終端テールビット(Termination Tail Bits)は穿孔されてはいけない。例えば、SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)復号化器を使用する場合に、終端テールビットを穿孔する場合の性能は穿孔しない場合の性能より低下する。
【0027】
(条件1D) ターボ符号は構造的符号であるので、符号化器により符号化されたシンボルの中、情報シンボルに該当する部分はできれば反復されシンボルのエネルギーを増加すべきである。またターボ符号の復号化器に反復復号化器(Iterative Decoder)が使用されるので、さらに情報シンボルに該当する部分は頻繁に反復されるべきである。
【0028】
(条件2D) ターボ符号化器は並列に連結された二つの構成符号化器(Component Encoder)に構成されるので、全体符号の最小自由距離(minimum free distance)は二つの構成符号化器それぞれの最小自由距離を最大にすることが望ましい。従ってパリティーシンボルが反復される場合、二つの構成符号化器の出力シンボルは最適の性能が得られるように均等に反復されるべきである。
【0029】
(条件3D) 大部分の反復復号化器の場合、一番目の内部復号化器から復号化が遂行されるため、パリティーシンボルを反復する場合、一番目の構成符号化器の一番目の出力シンボルを優先的に反復する。
【0030】
(条件4D) それぞれの構成符号化器の出力パリティーシンボルは、既存のコンバルション符号のように符号化器から出力される符号化シンボルが均等に反復されるように均一な反復パターンを使用して反復されるべきである。
【0031】
(条件5D) 復号化器の性能に対する影響のため、ターボ符号化器に使用される終端テールビット(Termination Tail Bits)を反復する。例えば、SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)復号化器を使用する場合に、終端テールビットを反復するか否かによる性能の差が存在する。
【0032】
本発明は前記条件1A〜3A/1C〜2Cを満足させ、また条件1B〜5B/1D〜5Dを満足させる伝送率整合装置を具現するためのものである。即ち、本発明に従う穿孔による伝送率整合装置は前記条件1A〜3Aを満足させるコンバルション符号化されたシンボルに対する伝送率整合装置としての動作も遂行し、前記条件1B〜5Bを満足させるターボ符号化されたシンボルに対する伝送率整合装置としての動作も遂行する。本発明に従う反復による伝送率整合装置は前記条件1C〜2Cを満足させるコンバルション符号化されたシンボルに対する伝送率整合装置としての動作も遂行し、前記条件1D〜5Dを満足させるターボ符号化されたシンボルに対する伝送率整合装置としての動作も遂行する。
【0033】
<伝送率整合装置の基本的構成>
本発明の実施形態に従う伝送率整合装置の構成が図2及び図3に示されている。特に、図2は本発明の実施形態に従う伝送率整合装置をハードウェア(hardware)的に具現した例を示す図であり、図3は本発明の実施形態に従う伝送率整合装置をソフトウェア(software)的に具現した例を示す図である。
【0034】
図2を参照すると、チャネル符号化器200は入力情報ビット(Information Bits)を符号率(R=k/n)に従ってチャネル符号化して、符号化されたシンボルを出力する。ここで、nは一つの符号語(code word)を構成する符号化されたシンボルの数を示し、kは一つの入力情報語(input information word)を構成する入力情報ビットの数を示す。n個の伝送率整合部231〜239それぞれは前記チャネル符号化器200から出力されるフレーム単位の符号化されたシンボルを符号率に従って決定される同一の入力シンボル数だけ分離受信し、前記受信されたシンボルを穿孔/反復処理する。即ち、前記n個の伝送率整合部231〜239それぞれは前記チャネル符号化器200から出力されるフレーム単位の符号化されたシンボルをフレーム内の符号化されたシンボルの数と前記符号率の積と同一に分離して受信する。例えば、一つのフレーム内の符号化されたシンボルの数が10個であり、符号率がR=1/5である場合、5個の伝送率整合部のそれぞれには2個のシンボルが分離され入力される。前記伝送率整合部231〜239それぞれは予め設定された穿孔パターンに従って受信されたシンボルを穿孔して出力するか、予め設定された反復パターンに従って受信されたシンボルを反復して出力する。多重化器240は前記伝送率整合部231〜239それぞれからの伝送率整合されたシンボルを多重化し、多重化されたシンボルをチャネル送信器(図示さず)に出力する。ここでチャネル送信器は本発明の範囲でないので、それに従う具体的な構成及び動作説明は省略する。そして伝送率整合部231〜239それぞれの伝送率整合動作は後述される本発明の実施形態に従う説明から明らかになる。
【0035】
図3を参照すると、チャネル符号化器200は入力情報ビットを符号率(R=k/n)に従ってチャネル符号化して符号化されたシンボルを出力する。DPS(Digital Signal Processor)250は伝送率整合モジュール(module)を有しており、前記チャネル符号化器200によりチャネル符号化されたシンボルを前記伝送率整合モジュールにより伝送率整合(または穿孔/反復)処理する。前記DPS250により伝送率整合処理されたシンボルはチャネル送信器に出力される。前記伝送率整合DSP250は前記図2と同一の方法に、n個の分離されたデータストリム中で符号化された一つのフレームのシンボルを受信し、穿孔/反復処理する。前記各ストリムから受信されたシンボルの数は符号率に従って決定された入力シンボルの数と同一である。即ち、前記DPS250はハードウェア的には一つの構成要素であるが、その動作は図2に示されたn個の伝送率整合部と同一に遂行される。このようなDPS250はCPU(Central Processing Unit)に具現されることもでき、伝送率整合動作はサブルーチン(subroutine)に具現されることもできる。ここで“伝送率整合ファンクション”との用語が使用される時、これはまたDSP250での伝送率整合モジュールを意味するものと意図される。
【0036】
前記図2及び図3に示したように、本発明による伝送率整合装置は符号率に対応する数(k=1である時、符号率の逆数、k=1でない時、伝送率整合部の数は符号率の逆数にkをかけた数と同一になる)だけの伝送率整合部になされる構造を有することができ、各伝送率整合部は符号率に従って決定される数(フレーム内の符号化されたシンボルの数と符号率の積)だけのシンボルを受信し、前記受信されたシンボルを予め設定された穿孔パターンに従って穿孔処理するか、予め設定された反復パターンに従って反復処理する。このような構成は、図1に示された伝送率整合装置がチャネル符号化されたシンボルをフレーム単位に処理することに対して、チャネル符号化されたシンボルを分離して処理することに大きな差がある。しかし、このように変わった構造を有する本発明による伝送率整合装置はコンバルション符号に対しても使用されることができ、ターボ符号に対しても使用されることができる。即ち、本発明による伝送率整合装置は、二つの相異なる条件が要求されても、コンバルション符号及びターボ符号すべてに適用されることができる単一の構造を有する。
【0037】
本発明による伝送率整合装置は図8に示したように構成されることもできる。このような伝送率整合装置は図1に示したような既存の伝送率整合装置と、図2及び図3に示したような本発明による伝送率整合装置をすべて会わせた構造によるものである。この時、ただ一つの伝送率整合部に具現されるので伝送率整合装置をハードウェアに具現しても複雑度が増加されないことが分かる。
【0038】
前記図8を参照すると、チャネル符号化器200は入力情報ビットを符号率(R=k/n)に従ってチャネル符号化して符号化されたシンボルを出力する。前記符号化されたシンボルは多重化器260により多重化され、多重化され、かつ符号化されたシンボルは伝送率整合部230に出力される。伝送率整合部230により穿孔/反復処理され伝送率整合されるシンボルはチャネル送信器に出力されチャネル送信処理される。RAM(Random Access Memory)270は伝送率整合部230による伝送率整合処理時、初期値(Initial Value)を受信して貯蔵した後、前記伝送率整合部230に提供する役割をする。前記チャネル符号化器200はCLOCKの速度を有する各シンボルクロックの周期ごとに動作し、多重化器260及び伝送率整合部230は(n×CLOCK)の速度を有するクロックの予め設定された周期で動作する。この時、RAM270に提供される初期値には入力シンボルの数Nc、出力シンボルの数Ni、エラー値e、穿孔/反復パターンを決定するパラメータ(a、b)がある。符号化されたシンボルの各フレームに対して穿孔されるべきであるシンボルの数は、入力シンボルの数Ncと出力シンボルの数Niにより決定される。前記RAM270は前記設定周期内の各シンボルクロックに対応する入力シンボルの数Ncと、出力シンボルの数Niと、エラー値eと、穿孔/反復パターンを決定するパラメータ(a、b)を貯蔵する。前記伝送率整合部230は穿孔により伝送率を整合する場合、各シンボルクロック周期で前記RAM270に貯蔵された該当する入力シンボルの数Ncと、出力シンボルの数Niと、エラー値eと、穿孔パターンを決定するパラメータ(a、b)を受信して各シンボルクロック周期で処理される特定シンボルが穿孔されるシンボルであるかを決定し、該当する穿孔パターンに従って穿孔動作を遂行する。前記伝送率整合部230は反復により伝送率整合する場合、各シンボルクロック周期で前記RAM270に貯蔵された該当する入力シンボルの数Ncと、出力シンボルの数Niと、エラー値eと、反復パターンを決定するパラメータ(a、b)を受信して各シンボルクロック周期で処理される特定シンボルが反復されるシンボルであるかを決定し、該当する反復パターンに従って反復動作を遂行する。
【0039】
コンバルション符号、または線形ファンクション符号が前記チャネル符号化器200に使用される場合には、RAM270に初期値に一つの穿孔/反復のためのパラメータ(Nc、Ni、e、b、a)を設定する。即ち、RAM270をアップデートさせる必要なし、図1に示したように伝送率整合部(RMB : Rate Matching Block)230が動作するとよい。
【0040】
ターボ符号が前記チャネル符号化器200に使用される場合には、伝送率整合部230は周期nとして指定された各シンボルクロック周期でRMB1〜RMBnまで順次的に動作されるべきである。この時、RMBx(xは1からn)はNc、Ni、e、b及びa値と連関を有し、周期nはCLOCKの速度を有するクロックの周期である。即ち、n×CLOCKの速度を有するクロックの各周期で、伝送率整合部230はRMBx(xは1からn)中の一つに動作するようにNc、Ni、e、b及びaの値がアップデートされる。従って、各周期nで、伝送率整合部230は各RMBxとして動作するようにNc、Ni、e、b及びa値がアップデートされる。例えば、伝送率整合部230は1/(n×Clock)の一周期の間にRMB1のためのNc、Ni、e、b及びa値を受信し、1/(n×Clock)の次の周期にはRMB2のためのNc、Ni、e、b及びaの値を受信するなどの動作をRMBnのための値が受信されるまで遂行する。次に、次の周期nでは上述したことと同一の動作がさらに反復される。そのため、特定時点で処理されたRMBxの状況値、即ち、穿孔/反復のためのシンボル及びパターンを決定するためのパラメータ(Nc、Ni、e、b、a)を次の時点での処理のためRAM270に貯蔵する。従って、次の時点に自分のRMBxがさらに処理される時、この値を使用すると一つのRMBを使用してn個のRMB1〜RMBnの動作をすべて処理することができる。この時の処理速度は図1及び図2に示されたようにn×CLOCKを使用するので、複雑度(complexity)も増加されない。
【0041】
一方、前記図2では各伝送率整合部231〜239がチャネル符号化器200により符号化されたシンボルを一つのフレーム内の符号化されたシンボルの数と符号率の積と同一に分離して受信することに説明した。しかし前記各伝送率整合部231〜239はチャネル符号化器200により符号化されたシンボルを相異なる数に分離して受信することもできることに注意すべきである。例えば、前記伝送率整合部231〜239中のいずれか一つの伝送率整合部は前記符号化されたシンボル中で一つのフレーム内の符号化されたシンボルの数と符号率の積より小さい数のシンボルを分離して受信することもでき、他の伝送率整合部は前記符号化されたシンボル中で一つのフレーム内の符号化されたシンボルの数と符号率の積より大きい数のシンボルを分離して受信することもできる。しかし、下記では説明の便宜のため前記各伝送率整合部231〜239がチャネル符号化器200により符号化されたシンボルを同一の大きさに分離して受信する場合の例に限定して説明する。
【0042】
<伝送率整合装置の実施形態>
以下、本発明の実施形態に従う伝送率整合装置の構成及び動作を説明する。ここでは説明の便宜のため符号率R=1/3であり、それに従って3個の伝送率整合部が提供される場合を例に挙げて説明する。しかし本発明による伝送率整合装置は伝送率整合部がn個である場合、即ち、符号率R=k/nである場合にも同一に適用されることができることに注意する必要がある。そして下記ではNcsはチャネル符号化器から出力される一つのフレーム内に含まれる符号化されたシンボルの総数を示す。Ncは各伝送率整合部に入力されるシンボルの数を示すもので、入力シンボルの数はNc=R×Ncsに決定される。下記の説明でR×Ncs=1/3×Ncs=Ncs/3である。Niは各伝送率整合部から出力されるシンボルの数を示すもので、出力シンボルの数はNi=R×Nis=Nis/3に決定される。Nisは伝送率整合処理された後に出力されるシンボルの総数を示す。前記Nisは各伝送率整合部から出力されるシンボルの数をすべて会わせた数になる。そのため、各伝送率整合部で穿孔/反復処理されるべきであるシンボル(ビット)数はy=Nc−Niの関係により決定される。前記Nc、Niの値は変更されることができる。
【0043】
そして本発明でパラメータ(a、b)が使用されるが、このパラメータは一つのフレーム内で穿孔/反復パターンに従って決定される整数値、即ち、穿孔/反復パターンを決定する整数値である。前記パラメータaは穿孔/反復パターンの一番目シンボルの位置を定めるオフセット(offset)値である。即ち、パラメータaにより一つのフレーム内に含まれる符号化されたシンボル中の何番目シンボルを穿孔/反復パターンの一番目シンボルにするかが決定されるようになる。前記パラメータaの値が増加すると、フレームの前側に位置するシンボルが穿孔/反復されるようになる。前記パラメータbはフレーム内で穿孔、または反復周期を制御する値として、この値を変更することによりフレーム内に含まれるすべての符号化されたシンボルを穿孔/反復することができる。
【0044】
上述したように、本発明による伝送率整合装置は穿孔による伝送率整合動作を遂行することもでき、反復による伝送率整合動作を遂行することもできる。下記では本発明の実施形態に従う伝送率整合装置が穿孔により伝送率整合する場合と、反復により伝送率整合する場合に区分され説明される。
【0045】
A.穿孔による伝送率整合装置の実施形態
1.穿孔による伝送率整合装置の一実施形態(for Convolutional Code)
図4は本発明の一実施形態に従う穿孔による伝送率整合装置の構成を示す図である。このような構成は図2及び図3のような伝送率整合装置がコンバルション符号化されたシンボルを穿孔により伝送率整合処理する場合に適用される。
【0046】
前記図4を参照すると、コンバルション符号化器210は入力情報ビットIkを符号率R=1/3に従って符号化した後、符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kを出力する。この時、符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kそれぞれは分離され各伝送率整合部231、232、233に提供される。第1伝送率整合部231は前記符号化されたシンボルC1kを穿孔する。この時、穿孔処理は入力シンボルの数Ncと出力シンボルの数Niにより決定される穿孔シンボルの数y=Nc−Niと、穿孔パターン決定パラメータ(a、b)に基づいて遂行される。一例に、第1伝送率整合部231は“‥11x10x01x…”(ここで、xは穿孔されたシンボル)のようなシンボルを出力することができる。第2伝送率整合部232は前記符号化されたシンボルC2kを穿孔する。この時、穿孔処理は入力シンボルの数Ncと出力シンボルの数Niにより決定される穿孔シンボルの数y=Nc−Niと、穿孔パターン決定パラメータ(a、b)に基づいて遂行される。一例に、第2伝送率整合部232は“‥11x11x10x…”(ここで、xは穿孔されたシンボル)のようなシンボルを出力することができる。第3伝送率整合部233は前記符号化されたシンボルC3kを穿孔する。この時、穿孔処理は入力シンボルの数Ncと出力シンボルの数Niにより決定される穿孔シンボルの数y=Nc−Niと、穿孔パターン決定パラメータ(a、b)に基づいて遂行される。一例に、第3伝送率整合部233は“‥01x11x11x…”(ここで、xは穿孔されたシンボル)のようなシンボルを出力することができる。前記伝送率整合部231、232、233により伝送率整合された符号化されたシンボルは多重化器(MUX)240により多重化された後、チャネル送信器に出力される。
【0047】
前記図4では入力シンボルの数Nc及び出力シンボルの数Niはすべての伝送率整合部に対して、同一にNc=R×Ncs、Ni=R×Nisに決定される。このようにチャネル符号化されたシンボルを分離して穿孔処理する各伝送率整合部が同一の数だけのシンボルを穿孔するように決定したものは、符号化されたシンボルのエラー感度が一つのフレーム内のすべてのシンボルに対してほぼ同一であるとの仮定によるものである。即ち、サービスの種類に従って任意に決定される多様な穿孔ビット数に関係なし、一つのフレーム内でほぼ均一な形態の穿孔パターンが提供されるようにしたものである。このような決定はコンバルション符号の場合には一つのフレーム内の全体シンボルを均一に穿孔しても関係ないためである。
【0048】
従って、本発明の一実施形態に従うと、コンバルション符号化器210により符号化されたシンボルは、同一の数に分離され、各伝送率整合部231、232、233に入力される。各伝送率整合部231、232、233は入力シンボルを同一の数だけ穿孔して出力する。この時、穿孔パターンパラメータは同一に決定されることもでき、相異なるように決定されることもできる。即ち、穿孔パターンはすべての伝送率整合部231、232、233で同一に決定されることもでき、相異なるように決定されることもできる。
【0049】
2.穿孔による伝送率整合装置の他の実施形態(for Turbo Code)
図5は本発明の他の実施形態に従う穿孔による伝送率整合装置の構成を示す図である。このような構成は図2及び図3に示したような伝送率整合装置がターボ符号化されたシンボルを穿孔により伝送率整合処理する場合に適用される。
【0050】
前記図5を参照すると、ターボ符号化器220は入力情報ビットIkを符号率R=1/3に従って符号化した後、符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kを出力する。この時、符号化されたシンボルの中、情報シンボル(Information Symbol)C1kは第1伝送率整合部231に分離され入力され、パリティーシンボル(またはリダンダンシーシンボル)C2k、C3kそれぞれは分離され第2及び第3伝送率整合部232、233のそれぞれに入力される。前記ターボ符号化器220は図6に示したように第1構成符号化器(Component Coder)222、第2構成符号化器224、インタリーバ(Interleaver)226に構成される。このようなターボ符号化器220の構成は該当分野の通常の知識を有した者によく知らせた事実であるので、具体的な動作に対する説明は省略する。前記ターボ符号化器220の入力X(t)は図5に示された入力情報ビットIkに該当する。前記ターボ符号化器220の出力X(t)、Y(t)、Y'(t)は図5に示された符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kに該当する。前記ターボ符号化器220の第1出力X(t)には入力情報ビットIkがそのままに出力されるので、前記入力情報ビットIkがそのままにC1kに出力される。
【0051】
第1伝送率整合部231は前記符号化されたシンボルC1kを穿孔する。この時、穿孔処理の基準は次のようである。入力シンボルの数Ncは符号率R=1/3であるので、符号化されたシンボルの総数の1/3であるR×Ncs=Ncs/3に決定される。出力シンボルの数Niは(条件1B)に従って情報シンボルに該当する部分で穿孔が遂行されないので、Ni=R×Ncsに決定される。穿孔パターン決定パラメータ(a、b)は(条件1B)に従って穿孔が遂行されないので任意の整数に設定しても関係ない。一例に、第1伝送率整合部231は“‥111101011…”のようなシンボルを出力することができる。
【0052】
第2伝送率整合部232は前記符号化されたシンボルC2kを穿孔する。この時、穿孔処理の基準は次のようである。入力シンボルの数Ncは符号率R=1/3であるので、符号化されたシンボルの総数の1/3であるR×Ncs=Ncs/3に決定される。(条件2B)と(条件4B)に従って二つの構成復号化器の出力パリティーシンボルは均等に穿孔されるべきであり、一つのフレームに対する入力シンボル全体(Ncs)に対して穿孔された以後に出力されるシンボルの総数はNisであるので、結局、第2伝送率整合部232で穿孔された以後に出力されるシンボルの数Niは[Nis−(R×Ncs)]/2になる。この時、もしNi=[Nis−(R×Ncs)]/2が奇数である場合には、出力シンボルの数Niは[Nis−(R×Ncs)+1]/2、または[Nis−(R×Ncs)−1]/2になる。この中の選択は第2伝送率整合部232と第3伝送率整合部233との関係に従って決定される。即ち、第2伝送率整合部232の出力シンボルの数が[Nis−(R×Ncs)+1]/2に決定されると、第3伝送率整合部233の出力シンボルの数は[Nis−(R×Ncs)−1]/2に決定される。反対に、第2伝送率整合部232の出力シンボルの数が[Nis−(R×Ncs)−1]/2に決定されると、第3伝送率整合部233の出力シンボルの数は[Nis−(R×Ncs)+1]/2に決定される。
【0053】
穿孔パターン決定パラメータ(a、b)は所望する穿孔パターンに従って任意の整数値に選択されることができる。この整数値の決定は穿孔パターンのみにより決定され、b=1、a=2に設定されることができる。穿孔パターン決定パラメータの整数値決定は、後述されるテーブルと関連して詳細に説明される。一例に、第2伝送率整合部232は“‥11x11x10x…”(ここで、xは穿孔されたシンボル)のようなシンボルを出力することができる。
【0054】
第3伝送率整合部233は前記符号化されたシンボルC3kを穿孔する。この時、穿孔処理の基準は次のようである。入力シンボルの数Ncは符号率R=1/3であるので、入力シンボル(符号化されたシンボル)の総数の1/3であるR×Ncs=Ncs/3に決定される。(条件2B)と(条件4B)に従って二つの構成復号化器の全体出力パリティーシンボルは均等に穿孔されるべきであり、一つのフレームに対する入力シンボル全体に対して穿孔された以後に出力されるシンボルの総数はNisであるので、結局、第2伝送率整合部232で穿孔された以後に出力されるシンボルの数Niは[Nis−(R×Ncs)]/2になる。この時、もしNi=(Nis−R×Ncs)が奇数である場合には、出力シンボルの数はNi=[Nis−(R×Ncs)+1]/2、または[Nis−(R×Ncs)−1]/2になる。この中の選択は第2伝送率整合部232と第3伝送率整合部233との関係に従って決定される。即ち、第2伝送率整合部232の出力シンボルの数が[Nis−(R×Ncs)+1]/2に決定されると、第3伝送率整合部233の出力シンボルの数は[Nis−(R×Ncs)−1]/2に決定される。反対に、第2伝送率整合部232の出力シンボルの数が[Nis−(R×Ncs)−1]/2に決定されると、第3伝送率整合部233の出力シンボルの数は[Nis−(R×Ncs)+1]/2に決定される。
【0055】
穿孔パターン決定パラメータ(a、b)は所望する穿孔パターンに従って任意の整数値に選択されることができる。この整数値の決定は穿孔パターンのみにより決定され、b=1、a=2に設定されることができる。穿孔パターン決定パラメータの整数値決定は後述されるテーブルと関連して詳細に説明される。一例に、第3伝送率整合部233は“‥01x11x11x…”(ここで、xは穿孔されたシンボル)のようなシンボルを出力することができる。
【0056】
前記図5ではターボ符号化器220により符号化されたシンボルが分離され、同一の数に各伝送率整合部231、232、233に入力される。第1伝送率整合部231は入力シンボルをそのままに出力シンボルとして出力する。第2伝送率整合部232及び第3伝送率整合部233は入力シンボルを同一の数だけ穿孔して出力する。この時、穿孔パラメータは同一に決定されることもでき、相異なるように決定されることもできる。即ち、穿孔パターンは伝送率整合部232、233で同一に決定されることもでき、相異なるように決定されることもできる。
【0057】
3.穿孔動作のための各種パラメータの決定
上述した本発明の実施形態では各伝送率整合部が同一の数のシンボルを穿孔する場合(図5の伝送率整合部231は除外)が説明された。しかし、各伝送率整合部で穿孔されるシンボルの数は相異なるように決定されることができる。各伝送率整合部から出力されるシンボルの数Niを相異なるように設定すると、各伝送率整合部で穿孔されるシンボルの数は相異なるように決定される。また各伝送率整合部で穿孔されるシンボルのパターンも穿孔パターン決定パラメータ(a、b)を変更することにより、同一に決定されることもでき、相異なるように決定されることもできる。即ち、本発明による伝送率整合装置は単一化された一つの構造を有するが、入力シンボルの数、出力シンボルの数、穿孔されるシンボルの数及び穿孔パターン決定パラメータのような各種パラメータを相異なるように決定することができる。各種パラメータの変更例が下記の<表1>に示されている。ここでは符号率がR=1/3である場合に仮定した例である。従って伝送率整合部は符号率の逆数に該当する3個が設けられ、各伝送率整合部にはNc=Ncs/3個のシンボルが同一に分離され入力される。ここでは各伝送率整合部に同一の数(一つのフレーム内の符号化されたシンボルの数と符号率の積による数)のシンボルが分離され入力されるものと説明されている。しかし、上述したように本発明は各伝送率整合部に相異なる数、即ち一つのフレーム内の符号化されたシンボルの数と符号率の積より小さい数、または大きい数のシンボルが分離され入力される場合にも、同一に適用されることができることに注意すべきである。下記でRMB1、RMB2、RMB3はそれぞれ第1乃至第3伝送率整合部を示す。
【0058】
【表1】
Figure 0004115701
【0059】
前記<表1>でRMB1、RMB2、RMB3は伝送率整合部(Rate Matching Block)を示す。p、q、r、s、t、w、x、y、zは任意の整数である。ケース9、ケース10で (1/p)+(1/q)+(1/r)=1.0の関係を有する。これは、Nis{(1/p)+(1/q)+(1/t)}=Nisであるためである。NA(Not Available)は入力シンボルを穿孔しなく、そのままに出力する場合であり、(a、b)がどのような値に設定されても関係ないことを示すものである。a及びbは正数である。そしてNcs>Nisの関係、即ち入力シンボルの数が出力シンボルの数より大きい場合として、伝送率整合のため入力シンボルを穿孔する場合である。各場合に対して説明すると次のようである。
【0060】
(ケース1、ケース2) ケース1及びケース2は一つのフレーム内のすべてのシンボルを均一な形態のパターンに穿孔する場合である。この時、ケース1はa及びbパラメータが同一であるので、各伝送率整合部の穿孔パターンが同一である場合であり、ケース2はa及びbパラメータが相異なるので、各伝送率整合部の穿孔パターンが相異なる場合である。
【0061】
(ケース3) 構造的穿孔(systematic puncturing)において、情報シンボルは穿孔しなく、パリティーシンボルのみを穿孔する場合である。この時、穿孔パターン決定パラメータ(a、b)の値は同一であるので、RMB2、RMB3は同一の穿孔パターンを使用して均一に両側を半ばずつ穿孔する構造である。
【0062】
(ケース4) 構造的穿孔において、情報シンボルは穿孔しなく、パリティーシンボルのみを穿孔する場合である。この時、穿孔パターン決定パラメータ(a、b)の値は相異なるので、RMB2、RMB3が相異なる穿孔パターンを使用して均一に両側を半ばずつ穿孔する構造である。
【0063】
(ケース5) 前記ケース3に対する一般的な場合であり、穿孔パターン決定パラメータaを任意の整数pに設定することにより、多様な穿孔パターンの設定ができるようにする構造である。この時、前記パラメータaはRMB2、RMB3に対して同一に設定される。
【0064】
(ケース6) 前記ケース4に対する一般的な場合であり、穿孔パターン決定パラメータaを任意の整数p、qに設定することにより、多様な穿孔パターンの設定ができるようにする構造である。この時、前記パラメータaはRMB2に対してはpに設定され、RMB3に対してはqに設定される。
【0065】
(ケース7) 前記ケース5に対するより一般的な場合であり、穿孔パターン決定パラメータaを任意の整数pに設定し、パラメータbを任意の整数qに設定することにより、多様な穿孔パターンの設定ができるようにする構造である。この時、前記パラメータa、bはRMB2、RMB3に対して同一に設定される。
【0066】
(ケース8) 前記ケース6に対するより一般的な場合であり、穿孔パターン決定パラメータaをRMB2及びRMB3それぞれに対する任意の整数p、rに設定し、パラメータbをRMB2及びRMB3それぞれに対する任意の整数q、sに設定することにより、多様な穿孔パターンの設定ができるようにする構造である。この時、前記パラメータa、bはRMB2に対してはp、qに設定され、RMB3に対してはr、sに設定される。
【0067】
(ケース9、ケース10) 可能なパラメータをすべて変更する場合に該当する。即ち、出力シンボルの数も任意の整数に設定されることができ、穿孔パターン決定パラメータa、bも任意の整数に設定されるこができる構造である。
【0068】
前記<表1>でケース1及びケース2はコンバルション符号化されたシンボルを伝送率整合する場合に適用されることができ、ケース3〜ケース8はターボ符号化されたシンボルを伝送率整合する場合に適用されることができる。
【0069】
前記穿孔パターン決定パラメータaの変更によって穿孔パターンが変更されることができる。下記の<表2>は前記パラメータaの変更によって穿孔パターンが変更されることを示している。下記の<表2>はNc=10、Ni=8、y=Nc−Ni=10−8=2、b=1であると仮定した場合であり、穿孔パターンに従って穿孔されるシンボルはxに表示する。
【0070】
【表2】
Figure 0004115701
【0071】
前記<表2>から分かるように、bを1に固定し、aのみを相異なるように設定しても相異なる穿孔パターンを求めることができる。a値が増加することによって穿孔パターンの一番目シンボルが先側に位置することが分かる。勿論、bを変化させると、より多様な穿孔パターンを求めることができる。またb=1に設定し、aを下記の<数1>を満足する値に使用することにより、常に一番目シンボルを穿孔しないことができる。従って、上述した(条件3B)を満足させるために、aが下記<数1>の範囲の値を有するように設定されるべきである。
【数1】
Figure 0004115701
【0072】
前記<数1>でNc=10、y=2である場合、Nc/y=10/2=5であるので、aが1、2、3、4の値を有すると、一番目のシンボルは穿孔されない。
【0073】
(条件5B)を満足するためにはテールビットを穿孔してはいけないが、このためにはNcをテールビットの数を引いた値に設定する。即ち、テールビットの数をNTとするとき、入力シンボルの数NcをNc−NTに設定すると、テールビットは常に穿孔されない。従って、(条件5B)を満足させることができる。言い換えれば、テールビットは伝送率整合部に入力されない。これに従って、伝送率整合パターンはただNc−NTのフレーム大きさのみを考慮する。伝送率整合部による穿孔、または反復以後に、前記テールビットは前記伝送率整合部の出力シンボルに直列に鎖状される。前記テールビットは処理されなく、ただ、出力シンボルの端にくっつけられるようになる。
【0074】
4.穿孔による伝送率整合アルゴリズム
図7は本発明の実施形態に従う穿孔による伝送率整合動作の処理を示す図であり、下記の<表3>に示したような伝送率整合アルゴリズムに基づいたものである。下記の<表3>でSo={d1、d2、…、dNc}は一つの伝送率整合部に入力されるシンボル、即ち、一つの伝送率整合にフレーム単位に入力されるシンボルを示すもので、総Nc個のシンボルに構成される。シフトパラメータS(k)はアルゴリズムに使用される初期値であり、本発明による伝送率整合装置がデジタル通信システムのダウンリンク(downlink)に使用される場合(基地局から端末機に伝送される符号化されたシンボルに対して伝送率整合する場合)には常に“0”に設定される。mは伝送率整合のため入力されるシンボルの手順を示す添え字に、1、2、3、…、Ncの手順を有する。下記の<表3>から分かるように、入力シンボルの数Nc、出力シンボルの数Ni、穿孔パターン決定パラメータ(a、b)を含む各種パラメータは変更されることができる。例えば、前記<表1>のように各種パラメータが変更されることができる。この時、符号率(R)に従って入力シンボルの数NcはNcs/3外の他の数に決定されることができる。前記図7は下記の<表3>に示されたようなアルゴリズムをデジタル通信システムのダウンリンクに適用した場合、即ち、S(k)=0である場合である。
【0075】
【表3】
Figure 0004115701
【0076】
前記<表3>に示したアルゴリズムを使用する場合に次のような利点がある。
一番目、フレーム単位の各符号化されたシンボルを可変的に穿孔することができる。
二番目、パラメータNc、Ni、(a、b)を調節することにより多様な形態の穿孔パターンを生成することができる。
三番目、各伝送率整合部の複雑度と計算時間を1/Rだけ減少させることができる。これは、一つの伝送率整合部を使用する場合に比べて多数の伝送率整合部を使用する場合、各伝送率整合部により穿孔処理されるシンボルの数はそのだけ減少するためである。
【0077】
図7を参照すると、伝送率整合の処理動作時、701段階では入力シンボルの数Nc、出力シンボルの数Ni、穿孔パターン決定パラメータ(a、b)のような各種パラメータの初期化(initialization)が遂行される。各種パラメータの初期化によりNc、Niの値が決定されると、702段階では穿孔されるシンボル数y=Nc−Niを計算する。703段階では現在穿孔率と要求される穿孔率間の初期エラー値eを求める。ここで初期エラー値はe=b×Nc mod a×Ncにより決定される。
【0078】
次に、704段階で入力シンボルの手順を示すm=1に設定した後、初期のシンボルから穿孔するシンボルであるかを判断する動作を705段階乃至709段階を通じて遂行する。707段階で前記求められたエラー値eが0より小さいか、同じであることに判断される場合には、708段階で該当するシンボルを穿孔した後、e=e+a×Ncに従ってエラー値をアップデータする。これとは異なり、707段階で前記求められたエラー値eが0より大きいであることに判断される場合には、穿孔動作を遂行しない。符号化されたシンボルを手順に従って受信して穿孔するかを判断し、それに従って穿孔する動作は一つのフレームのすべてのシンボルが入力されたものに705段階で判断されるまで反復的に遂行される。
【0079】
前記のアルゴリズムに示されたように、穿孔、または反復される一番目シンボルの位置は(a、b)パラメータにより制御される。穿孔される一番目シンボルの位置をinitial_Offset_mと仮定する。このアルゴリズムで、初期にe≦0である時、initial_Offset_m=mである。下記の表4はInitial_Offset_mの決定例を示す。下記例では、bNcはaNcより小さいと仮定する。
【0080】
【表4】
Figure 0004115701
Initial_Offset_m=k=4
【0081】
下記式で、Ppncは上述したアルゴリズムの穿孔、または反復周期を意味する。
【数2】
Figure 0004115701
【0082】
この式に示したように、(a,b)パラメータを制御することによって、穿孔、または反復される一番目のシンボルの位置が制御されることができる。
【0083】
例えば、bが一定に定まる時、Initial_Offset_mの値はaが増加することにより減少する。従って、aが増加することにより、穿孔/反復される一番目のシンボルの位置は一番目位置に近接するように定まる。もし、aがby/Ncより大きな値に選択される場合、この時、Initial_Offset_m=1である。これは、一番目シンボルが穿孔、または反復されることを意味する。結果的に穿孔/反復される一番目シンボルの位置は1とPpnc間の値をaの値に選択することにより調節されることができる。例えば、b=1であり、a=2であると、穿孔/反復される一番目シンボルの位置は常にPpnc/2と同一になる。
【0084】
bパラメータの場合、aに従ってInitial_Offset_mを制御することができ、次の<表7>に示したようにaの値が決定された場合に、bの値は1≦b≦aとして表現される。もしaが一定に定まると、bが増加することによりInitial_Offset_mは増加し、bが減少することによってInitial_Offset_mは減少する。従って、穿孔/反復位置は(a、b)パラメータの値を調節することにより制御され得る。bの値が任意に設定されても、下記の<表7>に示したようにaより大きい値のbを選択することは無意味する。これは、eの初期値はbの値がaより大きな場合に循環されるためである。即ち、eの値は自体的に反復する。
‘a’= 3 とする。
e = (2*S(k)*y + bNc) mod aNc の初期値は、e = bNc mod aNc である。なぜならば、 ダウンリンクでは S(k)=0 だからである。
もし b=1 ならば e=Nc である。
もし b=2 ならば e=2Ncである。
もし b=3 ならば e=3Ncである。
もし b=4 ならば e=Ncである。
もし b=5 ならば e=2Ncである。
もし b=6 ならば e=3Ncである。
【0085】
上述したように、eの初期値はbの値が変化することによって変化する。しかし、bの値がaの値より大きくなると、eの初期値は自体的に循環的に反復される。そのためaより大きい値をbに割り当てるのは無意味する。結論的に、穿孔、または反復パターンは(a、b)パラメータを調節することにより制御することができる。
【0086】
B.反復による伝送率整合装置の実施形態
1.反復による伝送率整合装置の実施形態(for Convolutional Code)
図9は本発明の実施形態に従う反復による伝送率整合装置の構成を示す図である。このような構成は図2及び図3に示したような伝送率整合装置がコンバルション符号化されたシンボルを反復により伝送率整合処理する場合に適用される。
【0087】
前記図9を参照すると、コンバルション符号化器210は入力情報ビットIkを符号率R=1/3に従って符号化した後、符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kを出力する。この時、符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kそれぞれは分離され各伝送率整合部231、232、233に入力される。第1伝送率整合部231は前記符号化されたシンボルC1kを選択的に反復する。この時、反復処理は入力シンボルの数Ncと出力シンボルの数Niにより決定される反復シンボルの数y=Ni−Ncと、反復パターン決定パラメータ(a、b)に基づいて遂行される。一例に、第1伝送率整合部231は“‥11(11)101(00)010…”のようなシンボルを出力することができる。ここで(11)と(00)が反復されたシンボルである。
【0088】
第2伝送率整合部232は前記符号化されたシンボルC2kを選択的に反復する。この時、反復処理は入力シンボルの数Ncと出力シンボルの数Niにより決定される反復シンボルの数y=Ni−Ncと、反復パターン決定パラメータ(a、b)に基づいて決定される。一例に、第2伝送率整合部232は“‥(11)01(00)1100…”のようなシンボルを出力することができる。ここで(11)と(00)が反復されたシンボルである。
【0089】
第3伝送率整合部233は前記符号化されたシンボルC3kを反復する。この時、反復処理は入力シンボルの数Ncと出力シンボルの数Niにより決定される反復シンボルの数y=Ni−Ncと、反復パターン決定パラメータ(a、b)に基づいて遂行される。一例に、第3伝送率整合部233は“‥0(11)1101(11)…”のようなシンボルを出力することができる。ここで(11)が反復されたシンボルである。前記伝送率整合部231、232、233により伝送率が整合された符号化されたシンボルは多重化器(MUX)240により多重化された後、チャネル送信器に出力される。
【0090】
前記図9では入力シンボルの数Nc及び出力シンボルの数Niがすべての伝送率整合部に同一にNc=R×Ncs、Ni=R×Nisに設定される。このようにチャネル符号化されたシンボルを分離して反復処理する各伝送率整合部が同一の数だけのシンボルを反復するように決定したものは、符号化されたシンボルのエラー感度(error sensitivity)が一つのフレーム内のすべてのシンボルに対してほぼ同一であるとの仮定によるものである。即ち、サービスの種類により任意に決定される多様な反復ビット数(y=Ni−Nc)に関係なし、一つのフレーム内でほぼ均一な形態の反復パターンが提供されるようにしたものである。このような決定はコンバルション符号の場合には一つのフレーム内の全体シンボルを均一に反復しても関係ないためである。
【0091】
従って、本発明の一実施形態に従うと、コンバルション符号化器210により符号化されたシンボルは同一の数に分離され各伝送率整合部231、232、233に入力される。各伝送率整合部231、232、233は入力シンボルを同一の数だけ反復して出力する。この時、各伝送率整合部231、232、233での反復パターンパラメータは同一に決定されることもでき、相異なるように決定されることもできる。即ち、反復パターンはすべての伝送率整合部231、232、233で同一に決定されることもでき、相異なるように決定されることもできる。
【0092】
2.反復による伝送率整合装置の他の実施形態(for Turbo Code)
図10は本発明の他の実施形態に従う反復による伝送率整合装置の構成を示す図である。このような構成は図2及び図3に示したような伝送率整合装置がターボ符号化されたシンボルを反復により伝送率整合処理する場合に適用される。
【0093】
前記図10を参照すると、ターボ符号化器220は入力情報ビットIkを符号率R=1/3に従って符号化した後、符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kを出力する。この時、符号化されたシンボルの中、情報シンボルC1kは第1伝送率整合部231に分離され入力され、パリティーシンボル(またはリダンダンシーシンボル)C2k、C3kそれぞれは分離され、第2及び第3伝送率整合部232、233それぞれに入力される。前記ターボ符号化器220は図6に示したように第1構成符号化器(Component Coder)222、第2構成符号化器224、インタリーバ(Interleaver)226に構成される。前記構成符号化器222、224はRSC(Recursive Systematic Codes)を使用することができる。このようなターボ符号化器220の構成は当該技術分野の通常の知識を有した者によく知らせた事実であるので、具体的な動作に対する説明は省略する。前記ターボ符号化器220の入力X(t)は図10に示された入力情報ビットIkに該当する。前記ターボ符号化器220の出力X(t)、Y(t)、Y'(t)は図10に示された符号化されたシンボルC1k、C2k、C3kに該当する。前記ターボ符号化器220の第1出力X(t)には入力情報ビットIkがそのままに出力されるので、図10に示したように前記入力情報ビットIkがそのままにC1kに出力される。
【0094】
第1伝送率整合部231は前記符号化されたシンボルC1kを反復する。この時、反復処理の基準は次のようである。入力シンボルの数Ncは、符号率R=1/3であるので、入力シンボルの総数の1/3であるR×Ncs=Ncs/3に決定される。出力シンボルの数Niは(条件1D)に従って反復されるべきであるので、Ni=Nis−(2R×Ncs)に決定される。反復パターン決定パラメータ(a、b)は所望する反復パターンに従って任意の整数値に設定されることができる。この整数値の決定は反復パターンのみにより決定され、代表的にb=1、a=2に設定されることができる。反復パターン決定パラメータの整数値決定は後述されるテーブルと関連して詳細に説明される。一例に、第1伝送率整合部231は“‥1(11)101(00)11…”のようなシンボルを出力することができる。ここで、(11)と(00)は反復されたシンボルを示す。
【0095】
第2伝送率整合部232は前記符号化されたシンボルC2kを反復なしそのままに出力する。しかし、前記第2伝送率整合部232は符号化されたシンボルC2kに対して激しい反復(severe repetition)が要求される場合には反復することもできる。入力シンボルの数Ncは符号率R=1/3であるので、入力シンボルの総数の1/3であるR×Ncs=Ncs/3に決定される。出力シンボルの数Niは(条件2D)と(条件4D)に従って二つのパリティーシンボルが反復されてはいけないので、入力シンボルの数と同一のR×Ncsに決定される。一例に、第2伝送率整合部232は反復されない“‥110111101…”のようなシンボルを出力することができる。
【0096】
第3伝送率整合部233は前記符号化されたシンボルC3kを反復なしそのままに出力する。しかし、前記第3伝送率整合部233は符号化されたシンボルC3kに対して激しい反復(severe repetition)が要求される場合には反復することもできる。入力シンボルの数Ncは、符号率R=1/3であるので、入力シンボル(符号化されたシンボル)の総数の1/3であるR×Ncs=Ncs/3に決定される。出力シンボルの数Niは(条件2D)と(条件4D)に従って二つのパリティーシンボルが反復されてはいけないので、入力シンボルの数と同一のR×Ncsに決定される。反復パターン決定パラメータ(a、b)は所望する反復パターンにより任意の整数値に設定されることができる。しかし、前記整合部232、233は反復しないと、この時(a、b)パラメータは前記整合部232、233に対して無意味になる。この整数値の決定は、反復パターンのみにより決定され、代表的にb=1、a=2に設定されることができる。反復パターン決定パラメータの整数値決定は後述されるテーブルと関連して詳細に説明される。一例に、第3伝送率整合部233は反復されない“‥01011010…”のようなシンボルを出力することができる。
【0097】
前記図10ではターボ符号化器220により符号化されたシンボルが同一の数に分離され、各伝送率整合部231、232、233に入力される。第1伝送率整合部231は前記符号化されたシンボル中、情報シンボルを受信した後、設定された反復パラメータに従って反復して出力する。第2伝送率整合部232及び第3伝送率整合部233は前記符号化されたシンボル中のパリティーシンボルを入力した後、反復処理なしそのままに出力する。
【0098】
3.反復動作のための各種パラメータの決定
上述したように各伝送率整合部で処理される反復パターンは互いに同一であることもでき、相異なることもできる。即ち、各伝送率整合部で処理される反復シンボルのパターン及び反復されるシンボルの数は可変的である。各伝送率整合部から出力されるシンボルの数Niを相異なるように設定すると、各伝送率整合部で反復されるシンボルの数は相異なるように決定される。また各伝送率整合部で反復されるシンボルのパターンも反復パターン決定パラメータ(a、b)を変更することにより同一に決定することもでき、相異なるように決定することもできる。即ち、本発明による伝送率整合装置は単一化された一つの構造を有するが、入力シンボルの数、出力シンボルの数、反復されるシンボルの数及び反復パターン決定パラメータのような各種パラメータを相異なるように決定することができる。
【0099】
各種パラメータの変更例が下記の<表5>に示されている。ここでは符号率がR=1/3である場合に仮定した。従って伝送率整合部(RMB;Rate Matching Block)は符号率の逆数に該当する3個が設け、各伝送率整合部にはNc=Ncs/3個のシンボルが分離され入力される。ここでは各伝送率整合部に同一の数(符号化されたシンボルの数と符号率の積による数)のシンボルが分離され入力されるものに説明される。しかし、このような本発明は各伝送率整合部に相異なる数、即ち、一つのフレーム内の符号化されたシンボルの数と符号率の積より小さい数、または大きい数のシンボルが分離され入力される場合にも同一に適用されることができる事実に注意すべきである。下記でRMB1、RMB2、RMB3のそれぞれは第1乃至第3伝送率整合部を示す。
【0100】
【表5】
Figure 0004115701
【0101】
前記<表5>でRMB1、RMB2、RMB3は伝送率整合部(Rate Matching Block)を示す。p、q、r、s、t、w、xは任意の整数である。NA(Not Available)は入力シンボルを反復なしそのままに出力する場合であり、(a、b)がどうように設定されても関係ないことを示すものである。この時、aとbは正数である。そしてNcs≦Nisの関係、即ち、入力シンボルの数が出力シンボルの数より小さいか、同じである場合に伝送率整合のため入力シンボルを反復する必要がある場合である。各場合に対して説明すると次のようである。
【0102】
(ケース1) 構造的な反復(systematic repetition)においては、情報シンボルのみを反復し、パリティーシンボルは反復しない構造である。この時、反復パターン決定パラメータはa=2、b=1に設定される。
【0103】
(ケース2) 構造的な反復においては、情報シンボルのみを反復し、パリティーシンボルは反復しない構造である。この時、反復パターン決定パラメータはa=p、b=qに設定される。
【0104】
前記(ケース1)及び(ケース2)は図10に示したようにターボ符号化された情報シンボルのみを反復して処理する場合に適用されることができる。
【0105】
(ケース3) 情報シンボルとパリティーシンボルをすべて反復処理する場合であり、この時、反復パターンはRMB1、RMB2、RMB3すべてに同一に決定された場合に該当する。反復されるシンボルの数はRMB1、RMB2、RMB3のすべてに同一である。
【0106】
(ケース4) 情報シンボルとパリティーシンボルをすべて反復処理する場合であり、この時、反復パターンはRMB1、RMB2、RMB3のすべてに、または部分的に相異なるように決定された場合に該当する。反復されるシンボルの数はRMB2、RMB3に同一である。
【0107】
下記の<表6>は反復パターン決定パラメータaが変更されることにより反復パターンが変更され得ることを示す。下記の<表6>ではNc=8、Ni=10、y=Ni−Nc=10−8=2、b=1と仮定した場合であり、反復パターンに従って反復されるシンボルは‘()’に表示される。
【0108】
【表6】
Figure 0004115701
【0109】
前記<表6>から分かるように、bを1に固定し、aのみを相異なるように設定しても多様な反復パターンを求めることができる。もちろん、bを変化させると、より多様な反復パターンを求めることができる。またb=1であり、aを下記の<数3>を満足する値に使用することにより、常に一番目シンボルを反復させることができる。従って、上述した(条件3D)を満足させるためには、パラメータaが下記<数3>の範囲の値を有するように設定すべきである。
【数3】
Figure 0004115701
【0110】
前記<数3>でNc=8、y=2である場合、Nc/y=8/2=4であるので、aが4より大きい値を有すると、一番目シンボルは反復される。
【0111】
(条件5D)を満足するためには、テールビットを反復しなければならないが、このためにはNcをテールビットの数を加えた値に設定すべきである。即ち、テールビットの数をNTとする時、入力シンボルの数NcをNc+NTに設定すると、情報シンボルのテールビットは常に反復される。従って(条件5D)を満足させることができる。即ち、テールビットが伝送率整合部に印加され、反復のため考慮される。
【0112】
4.反復による伝送率整合アルゴリズム
図11は本発明に従う伝送率整合動作の処理流れを示す図であり、下記の<表7>に示したのような伝送率整合アルゴリズムに基づいたものである。下記の<表7>でSo={d1、d2、…、dNc}は伝送率整合のため入力されるシンボル、即ち、一つのフレーム単位に伝送率整合のため入力されるシンボルを示したもので、総Nc個のシンボルに構成される。シフトパラメータS(k)はアルゴリズムに使用される初期値に、本発明による伝送率整合装置がデジタル通信システムのダウンリンク(downlink)に使用される場合(基地局から端末機に伝送される符号化されたシンボルに対して伝送率整合する場合)には常に“0”に設定される。mは伝送率整合のため入力されるシンボルの手順を示す添え字に、1、2、3、…、Ncの手順を有する。下記の<表7>から分かるように、各種パラメータ、即ち、入力シンボルの数Nc、出力シンボルの数Ni、反復パターン決定パラメータ(a、b)は変更されることができる。例えば、前記<表5>のように各種パラメータが変更されることができる。この時、符号率(R)に従って入力シンボルの数NcはNcs/3外の他の数に決定されることができる。前記図11は下記の<表7>に示したようなアルゴリズムをデジタル通信システムのダウンリンクに適用した場合、即ち、S(k)=0である場合である。
【0113】
【表7】
Figure 0004115701
【0114】
前記<表7>に示したアルゴリズムを使用する場合に、次のような利点が得られる。
一番目、フレーム単位の各符号化されたシンボル(または符号語シンボル)を可変的に反復することができる。
二番目、パラメータNc、Ni、(a、b)を調節することにより多様な形態の反復パターンを生成することができる。
三番目、各伝送率整合部の複雑度と計算時間を1/Rだけ減少させることができる。これは、一つの伝送率整合部を使用する場合に比べて、多数個の伝送率整合部を使用する場合、各伝送率整合部により反復処理されるシンボルの数はそのだけ減少するためである。例えば、各伝送率整合部で反復処理されるシンボルの数は一つの伝送率整合部を使用する場合に比べて符号率(R)だけ減少させることができる。
【0115】
図11を参照すると、伝送率整合の処理動作時、1101段階では入力シンボル数Nc、出力シンボル数Ni、反復パターン決定パラメータ(a、b)のような各種パラメータの初期化(initialization)が遂行される。各種パラメータの初期化によりNc、Niの値が決定されると、1102段階では反復されるシンボル数y=Nc−Niを決定する。1103段階では現在反復率と要求される反復率間の初期エラー値eを求める。ここで初期エラー値はe=b×Ncmod a×Ncにより決定される。
【0116】
次に、1104段階で入力シンボルの手順を示すm=1に設定した後、初期のシンボルから反復するシンボルであるかを判断する動作を1105段階乃至1109段階を通じて遂行する。1107段階で前記求められたエラー値eが0より小さいか、同じであることに判断される場合には、1108段階で該当するシンボルを反復した後、e=e+a×Ncに従ってエラー値をアップデートする。これとは別に1107段階で前記エラー値eが0より大きいであることに判断される場合には、反復処理動作を遂行しない。符号化されたシンボルを手順に従って受信して反復するかを判断し、それに従って反復する動作は一つのフレームのすべてのシンボルが受信されたものに、1105段階で判断されるまで反復的に遂行される。このような反復動作の遂行中に1106段階ではe=e−a×yに従ってエラー値をアップデートする。
【0117】
【発明の効果】
このように本発明はデータ通信システムで非構造的符号によりチャネル符号化されたシンボル及び構造的符号によりチャネル符号化されたシンボルを単一化されたただ一つの構造により伝送率を整合することができる。そのため非構造的符号及び構造的符号をすべて支援するデータ通信システムで選択的に各符号によりチャネル符号化されたシンボルを伝送率整合させることによりデータ伝送の効率性を高め、システムの性能を改善することができる。
【0118】
このような本発明により得られる利点は次のようである。
一番目、それぞれの伝送率整合ファンクションの各種パラメータを調整することにより自由に穿孔/反復パターンを設定することができ、ターボ符号化されたシンボルの伝送率整合する場合、考慮すべきであるすべての条件を単にパラメータ設定のみを調節して具現することができる。
二番目、同一のアルゴリズムを使用して符号率(R)による伝送率整合ファンクションを容易に具現することができ、構造的にも非常に簡単である。
三番目、コンバルション符号とターボ符号すべてを使用するシステムは、相異なる伝送率整合ファンクションより一つの単一化された伝送率整合ファンクションを使用して、単に初期にパラメータを相異なるように設定することにより両者をすべて支援することができる。
四番目、コンバルション符号、またはターボ符号に従って、相異なるように伝送率整合ファンクションを具現する必要がない。
五番目、入力シンボルの数をテールビット数を加えた値に設定してテールビットが反復されるようにすることにより、SOVA復号化器を使用する場合、またはテールビットを反復しないことによって性能が低下される場合に有用である。
六番目、穿孔パターン決定パラメータb=1に設定し、パラメータaを一定範囲の値に設定することにより、一つのフレーム内の一番目シンボルが穿孔されないようにすることができる。また反復パターン決定パラメータb=1に設定し、パラメータaを一定の範囲の値に設定することにより、一つのフレーム内の一番目シンボルが反復されるようにすることができる。
【0119】
以上、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明したが、本発明はこの特定の実施形態に限るものでなく、各種の変形及び修正が本発明の範囲を逸脱しない限り、該当分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術に従う伝送率整合装置の構成図である。
【図2】 本発明に従う伝送率整合装置の構成図である。
【図3】 本発明に従う伝送率整合装置の構成図である。
【図4】 本発明の実施形態に従う穿孔による伝送率整合装置の構成図である。
【図5】 本発明の実施形態に従う穿孔による伝送率整合装置の構成図である。
【図6】 図5に示されたターボ符号化器の構成を示す図である。
【図7】 本発明に従う穿孔による伝送率整合動作の処理流れ図である。
【図8】 本発明に従う伝送率整合装置の構成図である。
【図9】 本発明の実施形態に従う反復による伝送率整合装置の構成図である。
【図10】 本発明の実施形態に従う反復による伝送率整合装置の構成図である。
【図11】 本発明に従う反復による伝送率整合動作の処理流れ図である。
【符号の説明】
100、200 チャネル符号化器
110、240、260 多重化器
120、230〜239 伝送率整合部
210 コンバルション符号化器
220 ターボ符号化器
226 インタリーバ(Interleaver)
250 DPS(Digital Signal Processor)
270 RAM(Random Access Memory)

Claims (6)

  1. 予め決定された符号率で入力情報ビットを符号化し、かつ、入力情報ビットの符号化されたビットを生成するために入力情報ビットに対して入力情報ビットストリームと第1のパリティビットストリームと第2のパリティビットストリームとを出力するターボ符号化器と、伝送率整合ファンクションから出力するビットの数を伝送チャネルの所与のビット数と整合するために符号化されたビットから多数のビットを穿孔する伝送率整合ファンクションとを有するデータ通信システムにおける伝送率整合方法であって、該方法は、
    各々の伝送率整合ファンクションにおいて、個々のパリティビットストリームを受信する過程と、
    各々の伝送率整合ファンクションにおいて入力ビットの数および出力ビットの数と比較して、穿孔されるべき符号化されたビットの数を決定する過程と、
    第1のパリティビットストリームを受信し、かつ、第1のパリティビットストリームにおいて決定された数の第1のパリティビットを穿孔する第1の伝送率整合過程と、
    第2のパリティビットストリームを受信し、かつ、第2のパリティビットストリームにおいて決定された数の第2のパリティビットを穿孔する第2の伝送率整合過程と
    を具備し、
    ここで、各々の伝送率整合は、個々のパリティビットストリームに対して、パリティビットストリームに対応する伝送率整合パラメータを伴って実行される
    ことを特徴とする伝送率整合方法。
  2. 入力情報ビットと穿孔されたパリティビットストリームとは多重化され、かつ、多重化されたビットストリームは、チャネル伝送へ出力される
    ことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 伝送率整合パラメータは、1つのビットストリームにおいて最初に穿孔されるべきビットの位置を決定するための第1パラメータと、1つのビットストリームにおいて穿孔されるべきビットの周期を決定するための第2パラメータとに従って、各伝送率整合ファンクションに対して決定される
    ことを特徴とする請求項1記載の伝送率整合方法。
  4. 伝送率整合パラメータは、各々の伝送率整合ファンクションにおける入力ビットの数と出力ビットの数とを具備する
    ことを特徴とする請求項1記載の伝送率整合方法。
  5. 予め決定された符号率で入力情報ビットを符号化し、かつ、入力情報ビットの符号化されたビットを生成するために入力情報ビットに対して入力情報ビットストリームと第1のパリティビットストリームと第2のパリティビットストリームとを出力するターボ符号化器と、伝送率整合ファンクションから出力するビットの数を伝送チャネルの所与のビット数と整合するために符号化されたビットから多数のビットを反復する伝送率整合ファンクションとを有するデータ通信システムであって、
    伝送率整合ファンクションは、入力情報ビットストリームを受信し、かつ、決定された数の入力情報ビットを第1の入力情報ビットストリームにおいて反復する第1の伝送率整合ファンクションと、第1のパリティビットストリームを受信し、かつ、決定された数の第1のパリティビットを第1のパリティビットストリームにおいて反復する第2の伝送率整合ファンクションと、決定された数の第2のパリティビットを第2のパリティビットストリームにおいて反復する第3の伝送率整合ファンクションとを具備し、
    ここで、各々の伝送率整合ファンクションからの入力ビットの数および出力ビットの数と比較して、反復されるべき符号化されたビットの数を決定し、少なくとも1つの伝送率整合ファンクションが、決定された数の構造的またはパリティビットを、対応する伝送率整合パラメータを伴って反復し、
    多重化器が、伝送率整合されたビットストリームを多重化する
    ことを特徴とするデータ通信システム。
  6. 予め決定された符号率で入力情報ビットを符号化し、かつ、入力情報ビットの符号化されたビットを生成するために入力情報ビットに対して入力情報ビットストリームと第1のパリティビットストリームと第2のパリティビットストリームとを出力するターボ符号化器と、伝送率整合ファンクションから出力するビットの数を伝送チャネルの所与のビット数と整合するために符号化されたビットから多数のビットを反復する伝送率整合ファンクションとを有するデータ通信システムにおける伝送率整合方法であって、該方法は、
    各々の伝送率整合ファンクションにおいて、個々の入力情報ビットストリームまたはパリティビットストリームを受信する過程と、
    各々の伝送率整合ファンクションからの入力ビットの数および出力ビットの数と比較して、反復されるべき符号化されたビットの数を決定する過程と、
    受信されたビットを伝送率整合するために、構造的ビットストリームおよびパリティビットストリームに対応する伝送率整合パラメータを伴って、決定された数の受信された構造的またはパリティビットを、少なくとも1つの伝送率整合ファンクションにおいて反復する過程と、
    伝送率整合された構造的およびパリティビットストリームを多重化する過程と
    を具備する
    ことを特徴とする伝送率整合方法。
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