KR0169775B1 - 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기/위상이동 검출 방법 및 장치 - Google Patents

비터비 복호기에서의 동기 및 비동기/위상이동 검출 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지탈 전송 데이터에 순방향 오류 정정(Forward Error Correction)을 제공하기 위해 사용되어 잡음이 존재하는 전송선로상에서 디지털 통신의 성능을 향상시킨 고속 비터비 복호기 및 고속 비터비 복호기의 구현을 위한 정규화(Normalization)방법 및 장치에 관한 것이다.
비터비 복호기에서 전송부와 수신부 사이의 부호 동기/비동기를 검출하는 방법에 있어서, 바로 전시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적하여 얻은 상태와 일치하는 가를 관찰하는 단계와, 바로 전시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적 불가능한 불일치 여부를 판정하는 단계와, 정해진 일정 시간 동안 발생한 상기 불일치 회수를 측정하는 단계와, 측정한 불일치 회수를 정해진 기준값과 비교하는 단계로 구성된다.

Description

비터비 복호기에서의 동기 및 비동기/위상이동 검출 방법 및 장치
제1도는 일반적인 길쌈부호화기의 구성을 도시한 구성도.
제2도는 제1도의 길쌈부호화기에 따른 격자도.
제3도는 유사성(branch metric)정규화 연산을 실행하며, 동기/비동기 검출기능을 지닌 기존의 비터비 복호기의 구성예.
제4a도는 유사성 정규화 연산을 실행하지 않은 기존의 비터비 복호기에서의 신호 대 잡음비(Eb/No)에 따른 정규화 연산 빈도를 나타내는 그래프.
제4b도는 유사성 정규화 연산을 포함하는 제3도의 비터비 복호기에서의 신호 대 잡음비에 따른 정규화 연산 빈도를 나타내는 그래프.
제5a도는 신호 대 잡음비에 따른 d(t)(=PMmin(t)-BMmin(t))≠0의 평균빈도율을 나타내는 그래프.
제5b도는 신호 대 잡음비에 따른 d(t)(=PMmin(t)-BMmin(t))의 비선형함수 f(d(t))의 평균을 나타내는 그래프.
제6도는 Wei방식을 보완한 동기/비동기 검출 방식의 블록도.
제7도는 제6도의 동기/비동기 검출 방식의 동기/비동기 검출 과정을 예시한 그래프.
제8도는 본 발명에서 제안한 비터비 복호기에서의 동기/비동기 검출 방식의 블록도.
제9도는 본 발명에서 제안한 동기/비동기 검출 방식을 사용했을 경우의 신호 대 잡음비에 따른 평균 불일치율을 나타내는 그래프.
제10도는 본 발명에서 제안한 동기/비동기 검출 방식을 사용했을 경우의 신호 대 잡음비에 따른 평균 불일치율을 나타내는 그래프.
제11도는 본 발명에서 제안한 비터비 복호기에서의 동기/비동기 검출 방식의 다른 실시예를 나타내는 블록도.
제12도는 QPSK변조 방식과 부호율 R=1/2, 생성 다항식이 (171,133)인 길쌈부호화를 사용하는 응용분야에서, 위상이동이 발생했을 때 본 발명에서 제안한 동기/비동기 검출 방식을 사용하여 측정한 신호 대 잡음비(Eb/No)에 따른 평균 불일치율을 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2,12 : 유사성(Branch Metric)연산 장치 3,13 : ACS 연산 장치
4 : 멀티플렉서 장치 5 : 상태값 저장 장치
6 : 정규화 연산 요구 장치 7 : 역추적 장치
8 : 출력단자 19 : 유사성 정규화 연산 장치
본 발명은 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기/위상이동 검출 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세히는 디지털 전송 데이터에 순방향 오류 정정(Forward Error Correction)을 제공하기 위해 사용되어 잡음이 존재하는 전송선로상에서 디지털 통신의 성능을 향상시킨 고속 비터비 복호기 및 고속 비터비 복호기의 구현을 위한 정규화(Normalization)방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 고화질 텔레비젼, 디지털 위성방송, 디지털 이동통신, 디지털 케이블 텔레비젼 등 디지털 데이터를 전송하는 시스템에서 사용되고 있으며, HDD 및 FDD등 디지털 데이터를 기록/재생하는 분야에서도 사용가능한 비터비 복호기에 관한 것이다.
상기와 같은 종류의 비터비 복호기가 참고 문헌 ;〔1〕G.D.Forney, The Viterbi algorithm Proc. IEEE, Vol. 61, No.3, pp. 268-278, Mar. 1970,〔2〕미국특허 제 4,802,174호 〔3〕미국특허 제4,641,327호 〔4〕미국특허 제5,050,191호에 공지되어 있다.
간단한 비터비 복호 알고리듬을 부호화율(Code Rate)R=1/2, 구속장(Constraint Length)K=3, 생성다항식(Generating Polynomial)이
G1=1+X+X²
G2=1+X²
인 길쌈부호화기의 예를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
길쌈부호화기는 제1도와 같이 2-bit 쉬프트 레지스터(141)와 모듈로(modulo)-2덧셈을 실행하는 2개의 덧셈기(142)로 구성되며, 복호기의 출력 G1,G2는 쉬프트 레지스터의 내용인 상태(State) 및 입력(143)에 의해 결정되며, 그 출력을 시간에 따라 그림으로 나타낸 것이 제2도의 격자도(Trellis Diagram)이다.
격자도에서 각점은 쉬프트 레지스터가 가질 수 있는 각 상태를 나타내며, 굵은 선의 가지(Branch)는 입력이 '0'일 때의 천이(Transition)를, 가는 선의 가지는 입력이 '1'일 때의 천이를 나타낸다. 각 가지에 표시된 숫자는 그 가지의 천이가 일어났을 때 출력되는 G1,G2의 값을 타나낸다.
제2도에 도시한 바와 같이, 각 상태에는 2개의 경로(Path)가 합쳐지게 되며, 비터비 복호 알고리듬은 그 두 개의 경로 중 가능성이 있는 경로만 선택하고 가능성이 없는 경로는 버리는 최우복호법(最尤復號法, Maximum Likelihood Decoding)을 기본으로 한다. 이렇게 선택되어진 경로를 생존자 경로(Survivor Path)라고 하며, 각 상태는 정해진 길이(Decision Depth 또는 Truncation Depth)만큼의 생존자경로에 대한 정보를 유지한다.
복호는 각 상태가 유지하고 있는 생존자 경로 중 가장 가능성이 있는 생존자경로를 선택하여 역추적(Traceback)함으로써 이루어진다.
비터비 알고리듬을 이용하여 길쌈부호화된 수신 부호를 적절히 복호하기 위해서는 전송부와 수신부 사이에 부호 동기가 이루어져야 한다. 특히 별도의 프레임 동기 신호를 사용하지 않는 응용 분야에서는 수신된 부호를 근거로 비터비 복호기 자체적으로 동기/비동기를 검출하여 복호를 실행해야 한다.
비터비 알고리듬에서 상태값(Path metric)은 3비트 양자화 방식을 사용할 경우
PMi(t)=Min{PM2i(t-1)+BMj(t), PM2i+1(t-1)+(14-BMj(t)}
와 같다.
상태값은 시간에 따라 증가하며, 전송선로의 환경에 따라 상태값의 증가양상이 달라진다. 전송부와 수신부 사이에 부호 동기가 이루어질 경우 신호 대 잡음비((Eb/No)가 높을수록 시간에 따른 상태값의 증가 속도는 작아지고, 다른 상태값보다 특별히 작은 값을 가지는 상태(dominant state)가 존재하는 반면, 신호 대 잡음비가 낮을수록 시간에 따른 상태값의 증가속도는 커지고 각 상태값은 상대적으로 유사한 크기의 값들을 가지게 된다. 상태값 증가 양상에 있어 전송부와 수신부 사이에 동기가 이루어지지 않은 경우는 신호 대 잡음비가 매우 낮은 경우와 유사하다.
비터비 알고리듬을 구현한 비터비 복호기에서 상태값은 6또는 7비트 크기의 레지스터에 저장되므로, 데이터 넘침 현상(overfiow)을 방지하기 위한 정규화 연산(normalization 또는 rescaling)이 필요하다. 일반적으로 정규화 연산은 상태값 중 최소값이 정해진 일정값(threshold)을 초과할 경우 그 일정값을 모든 상태값으로부터 감하는 방식을 사용한다.
제3도의 비터비 복호기(US patent No.4802174)는, 전송부와 수신부 사이에 부호 동기가 이루어지지 않았을 경우 시간에 따른 상태값의 증가 속도가 신호 대 잡음비가 매우 낮은 경우와 유사하다는 사실과 신호 대 잡음비가 낮은 환경에서의 상태값 증가 속도가 신호 대 잡음비가 높은 환경에서의 상태값 증가 속도보다 큰 사실을 이용하여 동기/비동기를 검출한다. 상태값의 증가 속도가 크다는 것은 정규화 연산 빈도가 크다는 것을 의미하므로 정규화 연산 빈도를 측정하므로서 동기/비동기 검출을 실행한다. 일정 시간 동안 정규화 연산이 실행되는 빈도를 측정하여 정해진 일정 빈도(threshold)이상이면 전송부와 수신부 사이에 부호 동기가 이루어지지 않은 것으로 판단한다.
제4a도는 유사성(branch metric)정규화 연산을 포함하지 않는 비터비 복호기에서의 신호 대 잡음비에 따른 상태값 정규화 연산 빈도를 나타내는 그래프이고, 제4b도는 유사성 정규화 연산을 포함하는 제3도의 비터비 복호기의 신호 대 잡음비에 따른 상태값 정규화 연산 빈도를 나타내는 그래프이다. 제4a도에서 볼 수 있듯이 유사성 정규화 연산을 실행하지 않을 경우에는 신호 대 잡음비에 대한 정보 없이 동기와 비동기를 정확하게 검출할 수 있는 기준값을 결정할 수 없지만, 제4b도의 그래프로부터 신호 대 잡음비와 관계 없이 동기와 비동기를 정확하게 검출할 수 있는 기준값을 결정할 수 있다. 그러므로 제3도의 비터비 복호기는 유사성 연산장치(114)에서 연산된 유사성 중 최소값을 구하여 각각의 유사성으로부터 감하는 유사성 정규화 연산을 포함함으로서 동기/비동기 검출의 정확성을 높인 반면, 별도의 유사성 정규화 연산장치(115)를 필요로 함으로 하드웨어 비용이 증가하는 단점이 있다.
전송부와 수신부 사이에 부호 동기가 이루어졌으며 잡음이 전혀 없는 이상적인 전송환경-신호 대 잡음비가 무한히 큰 전송환경에서 길쌈부호화된 수신 부호를 비터비 알고리듬을 이용하여 복호할 경우 최소상태값(minimum path metric)과 최소 유사성은 항상 동일하며 그 값은 0이다. 이러한 전송환경에서의 최소상태값의 증가량은 최소 유사성과 항상 일치한다. 최소상태값의 증가량과 최소 유사성이 일치할 확률은 동기가 이루어진 경우 신호 대 잡음비가 높을수록 크며, 동기가 이루어지지 않은 경우보다 동기가 이루어진 경우의 확률이 더 크다. 그러므로 최소상태값 PMmin(t)과 최소 유사성 BMmin(t)의 차이
d(t)=PMmin(t)-BMmin(t)
를 이용하여 동기/비동기를 검출할 수 있다. 최소상태값을 검출하여 정규화 연산을 실행하는 경우 상태값 PMi(t)는
PMi(t)=Min{PM2i(t-1)+BMj(t)-PMmin(t-1),
PM2i+1(t-1)+(14-BMj(t)-PMmin(t-1)}
와 같으며, 최소상태값 PMmin(t)는 t에서의 최소상태값을 나타냄과 동시에 시간 t-1에서의 최소상태값으로 부터의 최소상태값 증가량을 의미한다.
Wei(US patent No.4641327)방식은 일정 기간 동안 d(t)≠0인 회수만을 측정하여 기준되는 값과 비교하여 동기/비동기를 검출하는 방식으로 제5a도는 신호 대 잡음비에 따른 d(t)≠0의 발생 비율을 나타내는 그래프이다. 제5a도에서 볼 수 있듯이 신호 대 잡음비에 대한 정보 없이 동기와 비동기를 정확하게 검출할 수 있는 하나의 기준값을 결정할 수 없다.
Wei방식의 결점을 보완하여 제6도에 제안된 비터비 복호기에서의 동기/비동기 검출 방식(US patent No.5050191)은 d(t)의 비선형 함수인 f(d(t))의 축적값을 동기/비동기 검출에 사용한다. d(t)≠0의 경우 f(d(t))=d(t)를 축적하고, d(t)≠0의 경우 f(d(t))=-1을 축적하여 그 축적값을 정해진 기준값과 비교하여 동기/비동기를 검출한다. 제5b도는 제6도에 제안된 동기/비동기 검출 방식에서 사용한 비선형 함수 f(d(t))의 신호 대 잡음비에 따른 평균값을 나타내는 그래프로, 신호 대 잡음비에 관계 없이 동기 상태와 비동기 상태를 명확하게 구별할 수 있는 기준값을 설정하여 동기/비동기 검출을 실행할 수 있음을 알 수 있다. 그러나 제6도에 제안된 동기/비동기 검출 방식은 일정시간 동안의 f(d(t))의 평균값을 하나의 기준값과 비교하여 동기/비동기를 검출하는 방식을 사용하지 않는다.
제6도의 동기/비동기 검출 방식은 제7도와 같이 동기 상태를 검출하는 기준값과 비동기 상태를 검출하는 기준값을 각각 설정하며, f(d(t))의 축적값이 동기/비동기의 기준이 되는 각각의 기준값에 도달하는지를 검출하여 동기/비동기를 판별한다.
제6도의 동기/비동기 검출 방식은 Wei방식의 결점을 보완하여 동기/비동기 검출의 신뢰성을 향상시켰지만, f(d(t))값을 축적하기 위한 덧셈기와 두 개의 기준값을 사용함으로서 요구되는 추가적인 비교기로 하드웨어 비용이 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전송선로의 환경에 관계없이 전송부와 수신부 사이의 부호 동기/비동기 상태를 정확하게 검출 할 수 있으며, 최소 유사성을 검출하는 하드웨어를 필요로 하지 않아 하드웨어 비용을 절약하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일예로서, 비터비 복호기에서 전송부와 수신부 사이의 부호 동기/비동기를 검출하는 방법에 있어서, 바로 전시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적하여 얻은 상태와 일치하는 가를 관찰하는 단계와, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적 불가능한 불일치 여부를 판정하는 단계와, 정해진 일정 시간 동안 발생한 상기 불일치 회수를 측정하는 단계와, 측정한 불일치 회수를 정해진 기준값과 비교하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 예로서, 비터비 복호기에서 전송부와 수신부 사이의 부호 동기/비동기를 검출하는 방법에 있어서, 바로 전 시간에서의 최소 상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적하여 얻은 상태와 일치하는 가를 관찰하는 단계와, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 불가능한 불일치 여부를 판정하는 단계와, 정해진 일정 시간 동안 발생한 상기 불일치 회수를 측정하는 단계와, 측정한 불일치 회수를 정해진 기준값과 비교하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 빛 비동기 검출 방법이다.
더욱이 본 발명에 따른 다른 예로서, 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보를 저장하며 n비트의 크기로 구현하는 레지스터와, 레지스터로부터 입력되는 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보 n비트와, 입력단자로부터 입력되는 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위n-1비트 및 입력단자를 통해 입력되는 생존자 경로 정보를 입력으로 하여 불일치 여부를 판단하는 비교기와, 비교기로부터 입력되는 신호를 입력으로 하여 불일치가 발생했을 경우에만 계수기의 계수값을 증가시키는 계수기와, 계수기로부터 입력되는 정해진 일정 시간 동안에 발생한 불일치 회수를 측정한 m비트의 계수값을 비교하여 동기/비동기를 검출하는 동기/비동기 검출기로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치이다.
또한, 본 발명에 따른 다른 예로서, 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보를 저장하며 n비트의 크기로 구현하는 레지스터와, 레지스터로부터 입력되는 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보 n비트와, 입력단자로부터 입력되는 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위 n-1비트를 입력으로 하여 불일치 여부를 판단하는 비교기와, 비교기로부터 입력되는 신호를 입력으로 하여 불일치가 발생했을 경우에만 계수가의 계수값을 증가시키는 계수기와, 계수기로부터 입력되는 정해진 일정 시간동안에 발생한 불일치 회수를 측정한 m비트의 계수값을 비교하여 동기/비동기를 검출하는 동기/비동기 검출기로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
전송부와 수신부 사이에 부호 동기가 이루어졌으며 잡음이 전혀 없는 이상적인 전송환경-신호 대 잡음비가 무한히 큰 전송환경에서 길쌈 부호화된 수신 부호를 비터비 알고리듬을 이용하여 복호할 경우 최소상태값과 최소유사성은 항상 동일하며 그 값은 0이다. 이러한 전송 환경에서의 임의의 시간 t에서 최소 상태값을 가지는 상태 si(t)의 생존자 경로 정보를 이용하여 역추적하여 얻을 수 있는 시간 t-1에서의 상태 sh(t-1)는 시간 t-1에서 최소 상태값 0을 가진다. 임의의 시간 t에서 최소 상태값을 가지는 상태로부터 생존자 경로 정보를 이용 역추적하여 얻을 수 있는 시간 t-1에서의 상태가 시간 t-1에서 최소 상태값을 가질 확률은 동기가 이루어진 경우 신호 대 잡음비가 높을수록 크고, 동기가 이루어지지 않은 경우보다는 동기가 이루어진 경우의 확률이 더 크다. 그러므로 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자 경로 정보를 이용 역추적하여 얻을 수 있는 상태와 일치하는가를 관찰함으로서 동기/비동기를 검출 할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 동기/비동기 검출 방식은 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자 경로 정보를 이용 역추적 가능한 상태인가를 일정 시간동안 관찰하여 동기/비동기를 검출 할 수 있다. 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자 경로 정보를 이용 역추적 가능할 경우 일치했다고 하며, 역추적 불가능 할 경우 불일치가 발생했다고 한다 일정 시간 동안에 발생한 일치 또는 불일치 회수를 측정하여 정해진 기준값과 비교하여 동기/비동기를 검출한다.
부호율 R=1/2인 길쌈부호화기에서 사용되는 레지스터의 크기(구속장(K)-1)가 n일 때, 시간 t에서 최소 상태값을 가지는 상태 si(t)와 시간 t-1에서 최소상태를 가지는 상태 sj(t-1)를 각각 비트열로 나타내면
si(t)=bnbn-1…b1b0
sj(t-1)=bn'bn-1'…b1'b0'
이고, si(t)의 생존자경로 정보 x를 이용 si(t)로부터 역추적하여 얻을 수 있는 시간 t-1에서의 임의의 상태 sh(t-1)를 나타내는 비트열은
sh(t-1)=bn-1bn-2…b1x
이다. 시간 t-1에서 최소상태값을 가지는 상태 sj(t-1)가 시간 t에서 최소상태값을 가지는 상태 si(t)로부터 생존자경로 정보를 이용 역추적하여 얻을 수 있는 상태와 일치하는가는 sh(t-1)의 n비트와 sj(t-1)의 n비트를 비교하여 판단한다.
제8도는 본 발명에서 제안한 비터비 복호기에서의 동기/비동기 검출 방식을 구현하는 장치 블록도이다.
제9도는 부호율 R=1/2, 생성다항식이 (171,133)인 길쌈부호화기에 대한 본 발명에서 제안한 동기/비동기 검출 방식을 사용하여 측정한 신호 대 잡음비(Eb/No)에 따른 평균 불일치율을 나타내는 그래프로, 신호 대 잡음비에 관계없이 동기 상태 및 비동기 상태를 정확하게 검출 할 수 있는 기준값을 설정할 수 있음을 알 수 있다.
제10도는 부호율 R=1/2, 생성다항식이 (171,133)인 길쌈부호화기에 대한 본 발명에서 제안한 동기/비동기 검출 방식을 사용하여 측정한 신호 대 잡음비(Eb/No)에 따른 평균 불일치율을 나타내는 그래프로, 신호 대 잡음비에 관계없이 동기 상태 및 비동기 상태를 정확하게 검출 할 수 있는 기준값을 설정할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 보다 구체적인 구성 및 그 전반적인 동작 설명을 하기로 한다.
제8도의 동기/비동기 검출 방식의 블록도를 이용하여 본 발명에서 제안한 동기/비동기 검출과정을 설명하면 다음과 같다.
현 시간에서 최소 상태값을 가지는 상태의 n비트 주소 정보는 입력단자(1)를 통하여 레지스터(2)와 비교기(4)에 입력된다.
레지스터(2)는 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보를 저장하기 위한 장치로서 n비트의 크기로 구현하며, 입력단자(1)를 통하여 입력되는 n비트의 주소 정보를 다음 주기에서 사용하기 위해 저장한다. 레지스터의 출력은 비교기(4)에 입력된다.
비교기(4)는 레지스터(2)로부터 입력되는 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보 n비트와 입력단자(1)로부터 입력되는 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위 n-1비트 및 입력단자(3)를 통해 입력되는 생존자경로 정보를 입력으로 하여 앞에서 언급한 불일치 여부를 판단하여 계수기(5; counter)로 출력한다.
계수기(5)는 비교기(4)로부터 입력되는 신호를 입력으로 하여 불일치가 발생했을 경우에만 계수기의 계수값을 증가시킨다. 계수기는 정해진 일정시간 동안 발생한 불일치 회수를 측정하며, 정해진 일정 시간마다 계수값을 0으로 초기화한다.
동기/비동기 검출기(6)는 계수기(5)로부터 입력되는 정해진 일정 시간 동안에 발생한 불일치 회수를 측정한 m비트의 계수값을 비교하여 동기/비동기를 검출한다.
[실시예]
본 발명의 다른 실시예로서, 생존자경로 정보를 이용하지 않고 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 가능한 상태인가를 일정 시간 동안 관찰함으로서 동기/비동기를 검출 할 수 있다.
바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 가능할 경우 일치했다고 하며, 역추적 불가능 할 경우 불일치가 발생했다고 한다. 일정 시간 동안에 발생한 일치 또는 불일치 회수를 측정하여 정해진 기준값과 비교하여 동기/비동기를 검출한다.
부호율 R=1/2인 길쌈부호화기에서 사용되는 레지스터의 크기(구속장(K)-1)가 n일 때, 시간 t에서의 임의의 상태 si(t)를 비트열로 나타내면
si(t)=bnbn-1…b1b0
이고, si(t)로부터 역추적 가능한 시간 t-1에서의 상태 sh(t-1)를 나타내는 비트열은
s2i(t-1)=bn-1bn-2…b1b0 또는 s2i+1(t-1)=bn-1bn-2…b1b1
이며, 시간 t-1에서의 상태 sh(t-1)가 시간 t에서의 상태 si(t)로부터 단순히 역추적 가능한 상태인가는 sh(t-1)의 상위 n-1비트와 si(t)의 하위 n-1비트를 비교하여 판단한다.
제11도는 본 발명에서 제안한 비터비 복호기에서의 동기/비동기 검출 방식의 실시예이다.
현 시간에서 최소 상태값을 가지는 상태의 n비트 주소 정보는 입력단자(11)를 통하여 레지스터(12)와 비교기(14)에 입력된다.
레지스터(12)는 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보를 저장하기 위한 장치로서 n-1비트의 크기로 구현하며, 입력단자(11)를 통하여 입력되는 n비트의 주소 정보 중 상위 n-1비트를 다음 주기에서 사용하기 위해 저장한다. 레지스터의 출력은 비교기(14)에 입력된다.
비교기(14)는 레지스터(12)로부터 입력되는 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 상위 n-1비트와 입력단자(11)로부터 입력되는 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위 n-1비트를 입력으로 하여 앞에서 언급한 불일치 여부를 판정하여 계수기(15; counter)로 출력한다.
계수기(15)는 비교기(14)로부터 입력되는 신호를 입력으로 하여 불일치가 발생했을 경우에만 계수기의 계수값을 증가시킨다. 계수기는 정해진 일정 시간 동안 발생한 불일치 회수를 측정하며, 정해진 일정시간마다 계수값을 0으로 초기화한다.
동기/비동기 검출기(16)는 계수기(15)로부터 입력되는 정해진 일정 시간 동안에 발생한 불일치 회수를 측정한 m비트의 계수값을 입력으로 하며, 동기/비동기를 검출의 기준이 되는 정해진 기준값과 입력된 계수값을 비교하여 동기/비동기를 검출한다.
본 발명은 전송선로의 환경에 관계없이 전송부와 수신부 사이의 부호동기/비동기 상태를 정확하게 검출 할 수 있으며, 기 제안된 방식들(US Pat. No.4802174, US Pat. No.5050191)은 최소 유사성을 검출하기 위한 별도의 하드웨어를 필요로 하는 반면, 본 발명은 최소 유사성을 검출하는 하드웨어를 필요로 하지 않으므로 하드웨어 비용을 절약할 수 있다.
PSK(phase shift keying) 또는 QAM(quadrature amplitude modulation)변조방식을 사용하는 응용분야에서는 수신된 신호로부터 복원한 반송파와 전송부에서 사용한 반송파 사이에 위상차가 발생할 수 있다. 위상이동(phase shift)된 상태로 복원된 반송파를 이용하여 복조를 실행할 경우 성좌(constellation)상에서 위상이동된 데이터를 복조 결과로 출력하게 되어 오류를 발생시킨다.
제12도는 QPSK 변조 방식과 부호율 R=1/2, 생성다항식이 (171,133)인 길쌈부호화를 사용하는 응용분야에서, 위상이동이 발생했을 때 본 발명에서 제안한 동기/비동기 검출 방식을 사용하여 측정한 신호 대 잡음비(Eb/No)에 따른 평균 불일치율을 나타내는 그래프로, 신호 대 잡음비에 관계없이 위상이동이 일어났음을 정확하게 검출 할 수 있는 기준값을 설정할 수 있음을 알 수 있다.
그러므로 본 발명은 PSK 또는 QAM 변조 방식과 길쌈부호화를 사용하는 디지털 위성방송, 디지털 위성통신 또는 디지털 CATV등의 응용분야에서 별도의 하드웨어를 추가하지 않고 앞에서 언급한 위상이동을 검출하는 방식으로도 사용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 비터비 복호기에서 전송부와 수신부 사이의 부호 동기/비동기를 검출하는 방법에 있어서, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적하여 얻은 상태와 일치하는 가를 관찰하는 단계와, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적 불가능 한 불일치 여부를 판정하는 단계와, 정해진 일정 시간 동안 발생한 상기 불일치 회수를 측정하는 단계와, 측정한 불일치 회수를 정해진 기준값과 비교하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불일치 여부를 판정하는 단계는 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적 가능한 일치 여부를 판정하는 단계인 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 빛 비동기 검출 방법.
  3. 비터비 복호기에서 전송부와 수신부 사이의 위상이동(phase shift)을 검출하는 방법에 있어서, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적하여 얻은 상태와 일치하는 가를 관찰하는 단계와, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적 불가능한 불일치 여부를 판정하는 단계와, 정해진 일정 시간 동안 발생한 상기 불일치 회수를 측정하는 단계와, 측정한 불일치 회수를 정해진 기준값과 비교하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 위상 이동 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 불일치 여부를 판정하는 단계는 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 생존자경로 정보를 이용하여 역추적 가능한 일치 여부를 판정하는 단계인 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 위상 이동 검출 방법.
  5. 비터비 복호기에서 전송부와 수신부 사이의 부호 동기/비동기를 검출하는 방법에 있어서, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적하여 얻은 상태와 일치하는가를 관찰하는 단계와, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 불가능한 불일치 여부를 판정하는 단계와, 정해진 일정 시간 동안 발생한 상기 불일치 회수를 측정하는 단계와, 측정한 불일치 회수를 정해진 기준값과 비교하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 불일치 여부를 판정하는 단계는 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 가능한 일치 여부를 판정하는 단계인 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 가능한 상태인가를 관찰하여 일치/불일치 여부를 판정하는 단계에서, 길쌈부호기를 구성하는 레지스터의 크기가 n(K(구속장)-1)일 때, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 상위 n-1비트와, 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위 n-1비트를 비트별로 비교하여 상기 일치/불일치를 판정하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 방법.
  8. 비터비 복호기에서 전송부와 수신부 사이의 위상 이동(phase shift)을 검출하는 방법에 있어서, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적하여 얻은 상태와 일치하는가를 관찰하는 단계와, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 불가능한 불일치 여부를 판정하는 단계와, 정해진 일정 시간 동안 발생한 상기 불일치 회수를 측정하는 단계와, 측정한 불일치 회수를 정해진 기준값과 비교하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 위상 이동 검출 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 불일치 여부를 판정하는 단계는 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 가능한 일치 여부를 판정하는 단계인 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 위상 이동 검출 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태가 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태로부터 단순히 역추적 가능한 상태인가를 관찰하여 일치/불일치 여부를 판정하는 단계에서, 길쌈부호기를 구성하는 레지스터의 크기가 n(K(구속장)-1)일 때, 바로 전 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 상위 n-1비트와, 현 시간에서의 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위 n-1비트를 비트별로 비교하여 상기 일치/불일치를 판정하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 위상 이동 검출 방법.
  11. 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보를 저장하며 n비트의 크기로 구현하는 레지스터(2)와, 레지스터(2)로부터 입력되는 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보 n비트와, 입력단자(1)로부터 입력되는 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위 n-1비트 및 입력단자(3)를 통해 입력되는 생존자경로 정보를 입력으로 하여 불일치 여부를 판단하는 비교기(4)와, 비교기(4)로부터 입력되는 신호를 입력으로 하여 불일치가 발생했을 경우에만 계수기의 계수값을 증가시키는 계수기(5)와, 계수기(5)로부터 입력되는 정해진 일정 시간동안에 발생한 불일치 회수를 측정한 m비트의 계수값을 비교하여 동기/비동기를 검출하는 동기/비동기 검출기(6)로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치는 일치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치는 위상 이동을 검출하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치.
  14. 바로 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보를 저장하며 n비트의 크기로 구현하는 레지스터(2)와, 레지스터(2)로부터 입력되는 전 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보 n비트와, 입력단자(1)로부터 입력되는 현 시간에서 최소상태값을 가지는 상태의 주소 정보의 하위 n-1비트를 입력으로 하여 불일치 여부를 판단하는 비교기(4)와, 비교기(4)로부터 입력되는 신호를 입력으로 하여 불일치가 발생했을 경우에만 계수기의 계수값을 증가시키는 계수기(5)와, 계수기(5)로부터 입력되는 정해진 일정 시간동안에 발생한 불일치 회수를 측정한 m비트의 계수값을 비교하여 동기/비동기를 검출하는 동기/비동기 검출기(6)로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치는 일치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치는 위상 이동을 검출하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기에서의 동기 및 비동기 검출 장치.
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