KR0153674B1

KR0153674B1 - 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기

Info

Publication number: KR0153674B1
Application number: KR1019950005804A
Authority: KR
Inventors: 박영록
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR960036776A

Abstract

본 발명에 의한 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기는 기존의 길쌈 부호기/복호기에 계통적 길쌈 부호기 및 복호기를 병렬로 연결하여 구현한 것으로서, 두개의 계통적, 비계통적 길쌈 코드를 채널 예측기의 신호대 잡음비 추정 결과에 따라 신호대 잡음비가 낮은 경우는 계통적 길쌈 코드를 선택하게하고, 신호대 잡음비가 높을 경우는 추출된 비계통적 길쌈 코드를 선택하게 함으로써 채널의 변화가 심한 시스템에서도 높은 전송률 및 좋은 수신을 할 수 있게 한 것이다.

Description

병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기

제1도는 일반적인 영상 부호화기의 구성을 나타낸 블럭선도.

제2도 (a)는 본 발명의 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기를 도시한 개략적인 블럭선도.

(b)는 본 발명의 병렬 구조를 갖는 길쌈 복호기를 도시한 개략적인 블럭선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 비계통적 길쌈 부호기 20 : 추출부(Puncturing scheme)

30 : 계통적 길쌈 부호기 40, 100 : 멀티플랙서

50 : 디멀티플랙서 60 : 이레이져 삽입부(Erasure filling scheme)

70 : 비계통적 길쌈 복호기 80: 계통적 길쌈 복호기

90 : 채널 예측기(channel estimator)

본 발명은 에러정정부호 및 디지탈 변조가 이루어지는 채널 부호화에 관한 것으로 특히, 디지탈 통신 시스템에서는 여러 요인에 의하여 필연적으로 에러가 발생하게 되는데 이러한 에러를 검출하고 정정하기 위한 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기에 관한 것이다.

일반적으로, TV는 현대 사회에서 정보의 다양성, 정보의 품질 및 이해도, 정보 파급 효과 등의 측면에서 매우 우수한 대중 정보 전달 수단이므로 그 중요성이 높아지고 있다.

그러나, 현대 사회가 급격하게 발전함에 따라 보다 다양한 정보, 보다 고품질의 정보에 대한 욕구가 크게 증가하고 있으나, 기존의 TV로는 이러한 수요를 충분히 충족시킬 수 없다.

따라서, 기존의 TV의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 고화질 TV, 혹은 HDTV(High-definition TV)에 대한 연구가 활발히 전개되어, 현재 개발완료 혹은 개발중에 있는 HDTV는 크게 아날로그 방식과 디지탈 방식으로 나눌 수 있다.

그 중에서 디지탈 방식의 HDTV는 영상 정보를 전적으로 디지탈로 처리함으로써, 정보 처리가 간편할 뿐만 아니라 암호화에 유리하고 전송 범위 측면에서도 우수한 특성을 보인다.

따라서, 디지탈 방식의 HDTV는 정상 정보의 신뢰도를 향상시킴과 동시에 데이타 압축 능력을 크게 높일 수 있다는 장점이 있기 때문에 HDTV에 적합한 방법으로 평가 받고 있다.

한편 HDTV는 디지탈 신호 처리 기술, 영상 압축 기술, 전송 기술, 디스플레이 및 카메라 기술, 반도체 기술, 통신 기술 등 전자 산업 전반에 걸친 고도의 기술력을 필요로 함과 동시에 향후 경제, 산업, 사회 문화적 파급 효과가 막대한 분야 중의 하나다.

또한, 현재 디지탈 HDTV는 전세계적으로 그 규격이 확정되지 않았기 때문에 디지탈 HDTV의 세부적인 기능들을 정확하게 정의할 수는 없는 실정이다.

그러나, 현재 연구 개발되고 있는 디지탈 HDTV 시스템은 영상 부호화 기법으로 대부분 움직임 보상, 이산 코사인 변환(DCT:discrete cosine transform)그리고 가변장 부호화(VLC:variable-length coding) 등을 복합적으로 사용하는 움직임 보상 변환 부호화 기법을 채택하고 있다.

이러한 움직임 보상 변환 부호화 기법을 근간으로 하는 HDTV 시스템의 동작을 제1도의 일반적인 영상 부호화기의 구성을 나타낸 블럭선도를 참고로 하여 간략히 기술하면 다음과 같다.

R(적), G(녹), B(청) 형태로 표현된 입력영상 신호가 아날로그/디지탈 변환을 거친 후, Y(휘도신호),U(색차신호),V(색차신호) 형태의 영상 신호로 변환되어 입력되면 감산기(10)는 프레임 단위로 입력되는 현재 프레임의 원영상과 이전 프레임의 삭제영상에 대한 움직임보상 영상을 감산하여 프레임간차영상을 생성한다.

이산여현변환부(DCT:12)에서는 픽셀간의 상관성을 제거하기 위하여 프레임간 차영상을 예를 들면, 8×8 픽셀의 블럭으로 이산여현변환하여 이산여현변환 계수를 출력한다.

양자화기(Q:14)에서는 상기 이산여현변환부(12)에서 출력되는 프레임간 차영상의 이산여현변환 계수를 소정의 양자화 간격으로 양자화하여 출력한다.

즉, 다시말하면 블럭 단위로 얻어진 이산여현변환 계수를 한정된 비트길이로 표현하는것이다.

가변장부호화기(VLC:16)에서는 상기 양자화기(14)에서 양자화된 프레임간 차영상을 가변장부호화하여 멀티플랙서(MUX:18)로 전송한다.

즉, 예를들어 8비트로 표현되는 신호들 중에서 빈도가 많은 데이타는 적은 비트로 표현하고, 빈도가 적은 데이타는 많은 비트로 표현함으로써 차영상을 표현하는 전체 비트수를 줄인다.

한편, 가변 길이 부호로 변환된 영상신호는 상기 혼합기(MUX:18)에서 음성, 데이타 및 text 등의 정보들과 조합된 다음, 리드 솔로몬 코드(Reed-Solomon code)로 대변되는 에러 정정 부호기(FEC:20), 변조기 및 UHF/VHF 송신기 등을 거친 다음, 채널을 통하여 복호화기(도시하지않음)로 전송된다.

역양자화기(IQ:22)는 상기 양자화기(Q:14)의 출력단에 연결되며, 양자화된 프레임간 차영상을 상기 양자화기(14)에 입력되기 이전의 상태로 삭제한다.

역이산여현변환부(IDCT:24)는 상기 역양자화기(22)의 출력단에 연결되며, 역양자화기(22)에서 역양자화된 프레임간 차영상을 이산여현변환부(12)에 입력되기 이전의 상태로 삭제한다.

가산기(26)에서는 상기 역이산여현변환부(24)에서 삭제된 프레임간 차영상과 움직임보상영상을 가산하여 이전 프레임의 삭제영상으로 프레임 메모리(28)에 저장한다.

움직임 ·추정부(ME:30)에서는 통상 블럭정합 알고리즘을 사용하며, 입력되는 현재 프레임의 영상과 상기 프레임 메모리(28)에 저장된 이전 프레임의 삭제영상간의 유사한 부분을 추정하여 그 위치이동의 결과를 움직임벡터로 출력한다.

움직임보상부(MC:32)에서는 상기 프레임 메모리(28)에 저장되어 있는 이전 프레임의 삭제영상의 움직임 위치를 움직임벡터에 의하여 보상한 움직임 보상영상을 감산기(10)와 가산기(26)로 각각 출력한다.

이와같이 동작하는 전형적인 시스템에서는 여러 요인에 의하여 필연적으로 에러가 발생하게 되어 전송채널이 좋지 못하면 아날로그에 비해 성능이 더 나빠진다.

그래서, 디지탈 통신에서는 채널에 의해 발생한 데이타 오류를 바로 잡기 위해 길쌈 코딩(Convolutional-coding)이 사용되는데 종래의 길쌈 코딩 방법은 전송하고자 하는 데이타와 그 전후의 데이타를 일정한 규칙으로 조합하여 잉여분(Redundancy)을 둠으로써 채널 오류를 정정하고자 하는 방법이었다.

그러나 기존에 사용되는 길쌈 부호화기는 비계통적(Non-systematic) 길쌈 코드만을 이용하여 전송하고 있기 때문에 낮은 신호대 잡음비(SNR)에서는 계통적 길쌈 코드(Systematic convolution code)의 오류확률이 낮으므로 높은 신호대 잡음비에서만 좋은 성능을 나타내는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 두개의 서로 다른 특성을 갖는 길쌈 부호기를 병렬로 구현하여 채널의 상태에 관계 없이 항상 좋은 성능을 발휘하는 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기는 디지탈 통신 시스템에서 여러 요인에 의하여 필연적으로 발생하는 에러를 검출하고 정정하기 위한 부호기와 상기 부호기에서 전송된 데이타를 수신하여 채널에 의해 발생한 데이타 오류를 바로잡는 복호기에 있어서,

상기 부호기는 정보를 포함하지 않는 부호어를 전송하는 비계통적 길쌈 부호기와, 상기 비계통적 길쌈 부호기에 전송된 부호어중 일부를 추출하여 전송하는 추출부, 상기 비계통적 길쌈 부호기에 병렬로 연결되어 정보와 패리티를 포함하는 부호어를 전송하는 계통적 길쌈 부호기 및, 상기 각각의 신호를 다중화 하여 채널을 통하여 전송하는 멀티플랙서로 구성되고;

상기 복호기는 상기 부호에서 전송된 신호를 원신호로 복원하는 디멀티플랙서와, 상기 추출부에서 추출하여 보내지 않은 부분을 복원하여 전송하는 이레이져 삽입부, 상기 이레이져 삽입부에서 전송된 정보를 전송하는 비계통적 길쌈 복호기와 정보를 포함하는 계통적 길쌈 복호기가 병렬로 연결되어 각각의 데이타를 병렬 전송하는 한편 채널 예측기에 의해 추정한 신호대 잡음비에 따라 멀티플렉서에서 하나의 신호를 선택하게 하는 구조로 되어 있다.

이러한 구성 요소들을 사용하여 전송률을 높이고, 채널의 상태에 관계없이 항상 좋은 신뢰성을 유지할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

제2도 (a),(b)는 본 발명의 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기에 관한 것으로, 디지탈 통신 시스템에서 여러 요인에 의하여 필연적으로 발생하는 에러를 검출하고 정정하기 위한 부호기와 상기 부호기에서 전송된 데이타를 수신하여 채널에 의해 발생한 데이타 오류를 바로잡는 복호기에 있어서,

상기 부호기는 정보를 포함하지 않는 부호어를 전송하는 비계통적 길쌈 부호기(10)와, 상기 비계통적 길쌈 부호기(10)에 전송된 부호어중 일부를 추출하여 전송하는 추출부(20:Puncturing scheme), 상기 비계통적 길쌈 부호기(10)에 병렬로 연결되어 정보와 패리티를 포함하는 부호어를 전송하는 계통적 길쌈 부호기(30) 및, 상기 각각의 신호를 다중화 하여 채널을 통해 전송하는 멀티플랙서(40)로 구성되고;

상기 복호기는 상기 부호기에서 전송된 신호를 원신호를 복원하는 디멀티플랙서(50)와, 상기 추출부(20)에서 추출하여 보내지 않은 부분을 복원하여 전송하는 이레이져 삽입부(60:Erasure filling scheme), 상기 이레이져 삽입부(60)에서 전송된 정보를 전송하는 비계통적 길쌈 복호기(70)와 정보를 포함하는 계통적 길쌈 복호기(80)가 병렬로 연결되어 각각의 데이타를 병렬 전송하는 한편 채널 예측기(90)에 의해 추정한 신호대 잡음비에 따라 멀티플렉서(100)에서 하나의 신호를 선택하게 하는 구조로 되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작 및 효과를 영상신호를 예로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도 (a)는 본 발명의 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기로서, R(적), G(녹), B(청) 형태로 표현된 입력영상 신호는 아날로그/디지탈 변환을 거친후, Y(휘도신호), U(색차신호), V(색차신호) 형태의 영상 신호로 변환하고, 색차 신호에 대해서는 간축(decimation)을 통하여 그 크기를 축소시킨다.

그런 다음, 움직임 추정기(ME:motion estimator)를 사용하여 현재 프래임의 영상 신호와 이전 프래임의 영상간의 움직임을 추정하여 그 차이를 얻는 움직임 추정 및 보상을 수행한다.

이때 얻어지는 움직임 보상 오차 신호는 8×8 픽셀 블럭상에서 DCT 변환된 다음, 양자화 되고 VLC를 통하여 가변 길이의 부호로 변환된다.

또한, 양자화된 신호는 역 양자화, 역 이산 코사인 변환(IDCT:inverse DCT) 및 역 움직임 보상(inverse motion compensation) 과정을 거친 후 프레임 메모리에 저장되어, 다음 프레임 영상에 대한 움직임 추정에 사용된다.

한편, 가변 길이 부호로 변환된 영상신호는 혼합기에서 음성, 데이타 및 text 등의 정보들과 조합된다.

그리고 상기 조합된 정보가 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기에 입력되면, 비계통적 길쌈 부호기(10)에서는 전송 하려는 부호어의 형태가 정보를 포함하지 않은 비계통적 코드를 출력하면 추출부(20)에서는 상기 비계통적 길쌈부호기(10)에서 비계통 길쌈 부호화된 부호어(codeword) 중에서 어느 정도의 비트를 빼는 작업을 수행한 후 여러가지 신호를 다중화 하여 전송하는 멀티플랙서(40)로 전송한다.

또한, 상기 비계통적 길쌈 부호기(10)에 병렬로 연결된 계통적 길쌈 부호기(30)에서는 전송하려는 부호화된 부호어(codeword)의 형태가 정보와 패리티(parity)로 구성되는 계통적 길쌈 코드만 멀티프랙서(40)로 출력하면 상기 멀티플랙서(40)에서는 상기 두신호를 다중화하여 변조기 및 UHF/VHF 송신기 등을 거친 다음, 채널을 통하여 복호화기(decoder)로 전송된다.

제2도(b)는 본 발명의 병렬 구조를 갖는 길쌈 복호기로서, 상기 길쌈 부호기에서 채널로 전송된 데이타를 디멀티플랙서(50)에서 받아들여 다중화된 신호들로 부터 원래의 신호를 분리해 전송하려는 부호화된 부호어(codeword)의 형태가 정보와 패리티(parity)로 구성되는 계통적 길쌈 코드는 계통적 길쌈 복호기(80)에 전송하고, 전송하려는 부호어의 형태가 정보를 포함하지 않는 비계통적 길쌈 코드는 상기 계통적 길쌈 복호기(80)에 병렬로 연결된 이레이져 삽입부(60:erasure filling scheme)에 전송한다.

그리고 상기 이레이져 삽입부(60)에서는 전송된 데이타중 상기 추출부(20:Puncturing scheme)에서 추출하여 보내지 않은 부분에 삭제 값을 채워서 비계통적 길쌈 복호기(70)에 전송하는 한편, 비계통적 길쌈 복호기(70)에서는 상기 이레이져 삽입부(60)에서 제공한 복원값과 추출되어 전송된 값을 복호화하여 멀티플랙서(100)에 전송한다.

채널 예측기(90)는 채널로 부터 들어오는 비트(bit)들을 이용하여 신호 대잡음비를 추정하고, 추정 결과에 따라 멀티플랙서(100)에 전송되는 두개의 복호기 결과중 하나를 선택하게 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 채널로 부터 들어오는 비트들을 이용하여 두개의 디코더 결과를 채널 예측기의 신호대잡음 추정 결과에 의해 하나의 결과를 선택하게 함으로써 채널의 상태가 변화하는 시스템에서(예:휴대용 TV, 차량 TV, 차량 전화등) 낮은 신호대 잡음비일 경우에는 계통적 길쌈 코드를 사용하고, 높은 신호대 잡음비일 경우는 추출된 비계통적 길쌈코드를 사용함으로써 높은 전송률 및 성능을 얻을수 있는 효과가 있다.

Claims

디지탈 통신 시스템에서 여러 요인에 의하여 필연적으로 발생하는 에러를 검출하고 정정하기 위한 부호기와 상기 부호기에서 전송된 데이타를 수신하여 채널에 의해 발생한 데이타 오류를 바로잡는 복호기에 있어서, 상기 부호기는 정보를 포함하지 않는 부호어를 전송하는 비계통적 길쌈 부호기(10)와, 상기 비계통적 길쌈 부호기(10)에 전송된 부호어중 일부를 추출하여 전송하는 추출부(20), 상기 비계통적 길쌈 부호기(10)에 병렬로 연결되어 정보와 패리티를 포함하는 부호어를 전송하는 계통적 길쌈 부호기(30)및, 상기 각각의 신호를 다중화 하여 채널을 통해 전송하는 멀티플랙서(40)로 구성되고; 상기 복호기는 상기 부호기에서 전송된 신호를 원신호로 복원하는 디멀티플랙서(50)와, 상기 추출부(20)에서 추출하여 보내지 않는 부분을 복원하여 전송하는 이레이져 삽입부(60), 상기 이레이져 삽입부(60)에서 전송된 정보를 전송하는 비계통적 길쌈 복호기(70)와 정보를 포함하는 계통적 길쌈 복호기(80)가 병렬로 연결되어 각각의 데이타를 병렬 전송하는 한편 채널 예측기(90)의 의해 추정한 신호대 잡음비에 따라 멀티플랙서(100)에서 하나의 신호를 선택하게 하는 구조로된 것을 특징으로 하는 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기.
제1항에 있어서, 상기 부호기는, 비계통적 길쌈 부호기(10)와 계통적 길쌈 부호기(30)가 서로 병렬로 연결되어 추출한 비계통적 길쌈 코드와 계통적 길쌈 코드를 서로 병렬로 전송하는 것을 특징으로 하는 병렬 구조를 갖는 길쌈 부호기 및 복호기.