KR0171748B1 - 연접부호장치 - Google Patents

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KR0171748B1
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Abstract

본 발명은 채널 부호기에서는 정보를 비계통적 콘벌루션형 코드와 계통적 콘벌루션형 코드로 각각 변환하여 송신하고, 채널복호기에서는 상기 2개 코드를 복호한 후 비교하여 서로 다른값을 가지는 비트에 에러 발생을 표시하였다가 정정함으로써 채널의 상태에 관계없이 항상 좋은 성능을 발휘하는 연접부호장치에 관한 것으로서, 비교적 높은 신호대 잡음비(SNR)에서 좋은 성능을 나타내는 비계통적 콘벌루션형 코드와 비교적 낮은 신호대 잡음비에서 좋은 성능을 나타내는 계통적 콘벌루션형 코드를 이용하여 채널의 상태에 관계없이 본 발명이 적용되는 시스템이 항상 좋은 수신감도를 가지게 하기 때문에 채널의 상태가 변화하는 시스템(예 : 휴대용 TV, 차량 TV, 차량 전화 등)에서의 수신 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 비교 삭제부를 구비하기 때문에 별도의 채널 예측기를 설치할 필요없이 2개의 출력 코드를 모두 복호화에 사용할 수 있어 높은 전송률 및 성능 향상의 효과를 가진다.

Description

연접부호장치
제1a도는 종래 기술에 의한 연접부호장치의 채널 부호기.
b도는 채널 복호기의 개략적인 구성도.
제2도는 일반적인 부호화기의 구성도.
제3a도는 본 발명에 의한 연접부호장치의 채널 부호기.
b도는 채널복호기의 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 리드 솔로몬(RS)부호기 120 : 인터리버(interleaver)
130-1 : 비계통적 콘벌루션형 부호기 130-2 : 계통적 콘벌루션형 부호기
130-3 : 멀티플렉서 140-1 : 디멀티플렉서
140-2 : 비계통적 콘벌루션형 복호기 140-3 : 계통적 콘벌루션형 복호기
140-4 : 비교 삭제부 150 : 디인터리버
160 : 리드 솔로몬(RS)복호기
본 발명은 에러정정부호 및 디지털 변조가 이루어지는 채널 부호화에 관한 것으로서, 특히 디지털 통신 시스템에서는 여러 요인에 의하여 필연적으로 에러가 발생하게 되는데 이러한 에러를 검출하고 정정하기 위한 연접부호장치에 관한 것이다.
디지털 HDTV시스템은 영상 부호화 기법으로 대부분 움직임 보상, 이산 여현 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 제2도의 일반적인 부호화기의 구성도를 참고로 하여 간략히 기술하면 다음과 같다.
R(적), G(녹), B(청) 형태로 표현된 입력 영상 신호가 아날로그/디지털 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 움직임 보상 영상을 감산하여 프레임간 차영상을 생성한다.
이산 여현 변환부(DCT, 12)에서는 픽셀간의 상관성을 제거하기 위하여 프레임간 차영상을 예를 들면, 8X8픽셀의 블록으로 이산 여현 변환하여 이산 여현 변환 계수를 출력한다.
양자화기(Q,14)에서는 상기 이산 여현 변환부(12)에서 출력되는 프레임간 차영상의 이산 여현 변환 계수를 소정의 양자화 간격으로 양자화하여 출력한다.
가변장 부호화기(VLC, 16)에서는 상기 양자화기(14)에서 양자화된 프레임간 차영상을 가변장 부호화하여 멀티플렉서(MUX, 18)로 전송한다.
즉, 예를 들어 8비트로 표현되는 신호들 중에서 빈도가 많은 데이터는 적은 비트로 표현하고, 빈도가 적은 데이터는 많은 비트로 표현함으로써 차영상을 표현하는 전체 비트수를 줄인다.
한편, 가변 길이 부호로 변환된 영상신호는 상기 멀티플렉서(18)에서 음성, 데이터 및 텍스트(text) 등의 정보들과 조합된 다음, 리드 솔로몬 코드(Reed-Solomon code)로 대변되는 에러 정정 부호기(FEC,20)변조기 및 UHF/VHF송신기 등을 거친 다음, 채널을 통하여 복호기(도시하지 않음)로 전송된다.
역 양자화기(IQ,22) 는 상기 양자화기(14)의 출력단에 연결되며, 양자화된 프레임간 차영상을 상기 양자화기(14)에 입력되기 이전의 상태로 삭제한다.
역 이산 여현 변환부(IDCT,24)는 상기 역 양자화기(22)의 출력단에 연결되며, 역양자화기(22)에서 역 양자화된 프레임간 차영상을 이산 여현 변환부(12)에 입력되기 이전의 상태로 삭제한다.
가산기(26)에서는 상기 역 이산 여현 변환부(24)에서 삭제된 프레임간 차영상과 움직임 보상 영상을 가산하여 이전 프레임의 삭제 영상으로 프레임 메모리(28)에 저장한다.
움직임 추정부(ME,30)에서는 통상 블록 정합 알고리즘을 사용하며, 입력되는 현재 프레임의 영상과 상기 프레임 메모리(28)에 저장된 이전 프레임의 삭제영상간의 유사한 부분을 추정하여 그 위치이동의 결과를 움직임벡터로 출력한다.
움직임 보상부(MC, 32)에서는 상기 프레임 메모리(28)에 저장되어 있는 이전 프레임의 삭제영상의 움직임 위치를 움직임벡터에 의하여 보상한 움직임보상영상을 감산기(10)와 가산기(26)로 각각 출력한다.
이와 같이 동작하는 전형적인 시스템에서는 여러 요인에 의하여 필연적으로 에러가 발생하게 되어 전송 채널이 좋지 못하면 아날로그에 비해 성능이 더 나빠진다.
그래서, 종래의 디지털 통신에서는 채널에 의해 발생한 데이터 오류를 바로 잡기위하여 콘벌루션형(convolutional)부호화와 리드 솔로몬(이하, RS라 함)부호화를 결합한 연접부호화를 사용하였다.
제 1도의 (a)와 (b)는 종래 기술에 의한 연접부호장치의 채널부호기와 채널 복호기의 개략적인 구성도로서, 채널 부호기는 RS 부호기(110), 인터리버(120, in te rl eaver) 및 콘벌루션형 부호기(130,convolutional encoder)를 구비하고, 채널 복호기는 콘벌루션형 복호기(140, convolutional decoder), 디인터리버(150, deinterleaer) 및 RS 복호기(160)를 구비한다.
상기 RS부호기(110)는 외부 코드(outer code)로 사용되어 채널에서 여러 가지 요인에 의하여 필연적으로 발생하는 군집에러(burst error)를 정정하기 위한 패리티 비트를 추가한다. 여기서, RS 코드의 추가 데이터량은 전체 데이터량의 10-20% 정도가 되므로 에러 정정을 위한 데이터량은 전체의 30-60%까지 차지하게 된다.
상기 인터리버(120)는 RS 부호기(110)의 출력을 입력받아 군집에러나 자동차의 점화 플러그 등에서 발생할 수 있는 펄스성 잡음에 의한 에러를 각각의 블록에 분산시켜 랜덤에러(rendom error)로 만든다.
상기 콘벌루션형 부호기(130)는 내부 코드(lnner code)로 사용되어 인터리버(120)의 출력을 콘벌루션형 코드로 변환하여 채널을 통해 송신한다.
상기 콘벌루션형 복호기(140)는 채널을 통하여 수신한 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호한다.
상기 디인터리버(150)는 콘벌루션형 복호기 (140)의 출력을 입력받아 각각의 블록에 분산되어 있던 에러를 분리한다.
상기 RS 복호기(160)는 디인터리버(150)의 출력을 입력받아 각 비트의 에러를 검출하여 정정한다.
그러나, 상기와 같이 종래의 연접부호장치는 콘벌루션형 부호기와 콘벌루션형 복호기를 각각 하나씩만 사용하기 때문에 채널의 상태 즉, 신호대 잡음비(SNR)의 변화에 따라 성능에 많은 차이가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 채널부호기에서는 정보를 비계통적 콘벌루션형 코드와 계통적 콘벌루션형 코드로 각각 변환하여 송신하고, 채널 복호기에서는 상기 2개 코드를 복호한 후 비교하여 서로 다른 값을 가지는 비트에 에러 발생을 표시하였다가 정정함으로써 채널의 상태에 관계없이 항상 좋은 성능을 발휘하는 연접부호장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 연접부호장치는 채널 부호기와 채널복호기를 구비한 연접부호장치에 있어서, 상기 채널 부호기는 정보에 군집에러를 정정하기 위한 패리티 비트를 추가하는 리드 솔로몬 부호기와, 상기 리드 솔로몬 부호기의 출력을 입력받아 군집에러를 각각의 블록에 분산시켜 랜덤에러로 만드는 인터리버와, 상기 인터리버의 출력을 비계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 출력하는 비계통적 콘벌루션형 부호기와, 상기 인터리버의 출력을 계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 출력하는 계통적 콘벌루션형 부호기와, 상기 비계통적 콘벌루션형 코드와 상기 계통적 콘벌루션형 코드를 다중화하여 채널을 통해 송신하는 멀티플렉서를 구비하고; 상기 채널 복호기는 상기 비계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호하는 비계통적 콘벌루션형 복호기와, 상기 계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호하는 계통적 콘벌루션형 복호기와, 상기 채널을 통해 수신한 비계통적 콘벌루션형 코드와 계통적 콘벌루션형 코드를 상기 비계통적 콘벌루션형 복호기와 상기 계통적 콘벌루션형 복호기로 각각 출력하는 디멀티펠럭서와, 상기 비계통적 콘벌루션형 복호기와 상기 계통적 콘벌루션형 복호기의 출력을 비교하여 서로 다른 값을 가지는 비트에 에러 발생을 알리는 삭제(eraser)표시를 하는 비교 삭제부와, 상기 비교 삭제부의 출력을 입력받아 각각의 블록에 분산되어 있던 에러를 분리하는 디인터리버와, 상기 디인터리버의 출력을 입력받아 삭제 표시된 비트의 에러를 정정하는 리드 솔로몬 복호기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
제3도의 (a)와 (b)는 본 발명에 의한 연접부호장치의 채널 부호기와 채널 복호기의 개략적인 구성도로서, 채널 부호기는 RS 부호기(110), 인터리버(120), 비계통적 콘벌루션형 부호기(130-1), 계통적 콘벌루션형 부호기(130-2) 및 멀티플렉서(130-3)를 구비하고, 채널 복호기는 디멀티플렉서(140-1), 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2), 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3) 비교 삭제부(140-4), 디인터리버(150) 및 RS 복호기(160)를 구비한다.
상기 RS 부호기(110)는 정보에 군집에러를 정정하기 위한 패리티 비트를 추가하고, 상기 인터리버(120)는 리드 솔로몬 부호기(110)의 출력을 입력받아 군집에러를 각각의 블록에 분산시켜 랜덤에러로 만든다.
상기 비계통적 콘벌루션형 부호기(130-1)는 인터리버(120)의 출력을 비계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 출력하고 상기 계통적 콘벌루션형 부호기(130-2)는 인터리버(120)의 출력을 계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 출력하며, 상기 멀티플렉서(130-3)는 비계통적 콘벌루션형 코드와 상기 계통적 콘벌루션형 코드를 다중화하여 채널을 통해 채널 복호기측으로 송신한다.
상기 디멀티플렉서(140-1)는 채널을 통해 수신한 비계통적 콘벌루션형 코드와 계통적 콘벌루션형 코드를 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)와 상기 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)로 각각 출력한다.
상기 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)는 디멀티플렉서(140-1)로부터 입력받은 비계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호하고, 상기 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)는 디멀티플렉서(140-1)로부터 입력받은 계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호한다.
상기 비교 삭제부(140-4)는 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)와 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)의 출력을 비교하여 서로 다른 값을 가지는 비트에 에러 발생을 알리는 삭제(eraser)표시를 한다.
상기 디인터리버(150)하는 비교 삭제부(140-4)의 출력을 입력받아 각각의 블록에 분산되어 있던 에러를 분리하고, 상기 RS 복호기(160)는 디인터리버(150)의 출력을 입력받아 삭제 표시된 비트의 에러를 정정한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 연접부호장치의 작용 및 효과를 영상 신호를 예로 들어 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, R(적), G(녹), B(청) 형태로 표현된 입력 영상 신호는 아날로그/디지털 변환을 거친 후, Y(휘도신호), U(색차신호), V(색차신호)형태의 영상 신호로 변환하고 색차 신호에 대해서는 간축(decimation)을 통하여 그 크기를 축소시킨다.
그 후, 움직임 추정기(ME : Motion Estimator)를 사용하여 현재 프레임의 영상 신호와 이전 프레임의 영상 신호간의 움직임을 추정하여 그 차이를 얻은 움직임 추정 및 보상을 수행한다.
이 때 얻어지는 움직임 보상 오차 신호는 8X8 픽셀 블록상에서 DCT 변환된 다음, 양자화되고 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 길이부호로 변환된 영상신호는 혼합기에서 음성, 데이터 및 텍스트 등의 정보들과 조합된다.
그리고, 상기 조합된 정보가 RS 부호기(110)에 입력되면 상기 RS 부호기(110)는 외부 코드(outer code)로 사용되어 채널에서 여러 가지 요인에 의하여 필연적으로 발생하는 군집 에러를 정정하기 위한 패리티 비트를 상기 정보에 추가하여 인터리버(120)로 출력한다.
상기 인터리버(120)는 RS 부호기(110)의 출력을 입력받아 군집 에러를 각각의 블록에 분산시켜 랜덤에러를 만든 후 비계통적 콘벌루션형 부호기(130-1)와 계통적 콘벌루션형 부호기(130-2)로 각각 출력한다.
상기 비계통적 콘벌루션형 부호기(130-1)는 인터리버(120)의 출력을 비계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 멀티플렉서(130-3)로 출력하고, 그와 동시에 계통적 콘벌루션형 부호기(130-2)는 인터리버(120)의 출력을 계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 멀티플렉서(130-3)로 출력한다. 상기 비계통적 콘벌루션형 코드는 정보와 패리티 비트가 서로 혼합되어 있는 형태의 코드로서, 비교적 높은 신호대 잡음비(SNR)에서 좋은 성능을 나타내는 코드이고, 상기 계통적 콘벌루션형 코드는 정보와 패리티 비트가 분리되어 있는 형태의 코드로서, 비교적 낮은 신호대 잡음비에서 좋은 성능을 나타내는 코드이다.
상기 멀티플렉서(130-3)는 비계통적 콘벌루션형 부호기(130-1)와 계통적 콘벌루션형 부호기(130-2)로부터 각각 입력되는 비계통적 콘벌루션형 코드와 계통적 콘벌루션형 코드를 다중화하여 변조기 및 UHF/VHF 송신기 등을 거친 다음 채널을 통하여 채널 복호기측으로 송신한다.
상기 채널 복호기의 디멀티플렉서(140-1)는 채널을 통해 수신한 비계통적 콘벌루션형 코드는 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)로, 계통적 콘벌루션형 코드는 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)로 각각 출력한다.
상기 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)는 디멀티플렉서(140-1)로부터 입력받은 비계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호하여 비교 삭제부(140-4)로 출력하고, 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)는 디멀티플렉서(140-1)로부터 입력받은 계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호하여 비교 삭제부(140-4)로 출력한다.
상기 비교 삭제부(140-4)는 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)의 출력과 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)의 출력을 서로 비교하여 서로 다른 값을 가지는 비트에 삭제 표시를 한 후 디인터리버(150)로 출력한다. 즉, 여기서 특정 비트의 값이 서로 다르다는 것은 그 비트에 에러가 일어날 확률이 매우 높다는 것을 의미하므로 삭제표시를 해 두었다가 추후 그 비트의 에러가 정정되도록 한다.
상기 디인터리버(150)는 비교 삭제부(140-4)의 출력을 입력받아 채널 부호기의 인터리버(20)에 의해 각각의 블록에 분산되어 있던 펄스성 잡음에 의한 에러를 분리해낸 후 RS 복호기(160)로 출력한다.
상기 RS복호기(160)는 디인터리버(150)의 출력을 입력받아 비교 삭제부(140-4)에 의해 삭제 표시된 비트의 에러를 정정한다.
이와 같이 본 발명은 비교적 높은 신호대 잡음비(SNR)에서 좋은 성능을 나타내는 비계통적 콘벌루션형 코드와 비교적 낮은 신호대 잡음비에서 좋은 성능을 나타내는 계통적 콘벌루션형 코드를 이용하여 채널의 상태에 관계없이 본 발명이 적용되는 시스템이 항상 좋은 수신감도를 가지게 하기 때문에 채널의 상태가 변화하는 시스템(예 : 휴대용 TV, 차량 TV, 차량 전화 등)에서의 수신 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 비교 삭제부를 구비하기 때문에 별도의 채널 예측기를 설치할 필요없이 2개의 출력 코드를 모두 복호화에 사용할 수 있어 높은 전송률 및 성능 향상의 효과를 가진다.

Claims (1)

  1. 채널부호기와 채널 복호기를 구비한 연접부호장치에 있어서, 상기 채널 부호기는 정보에 군집에러를 정정하기 위한 패리티 비트를 추가하는 리드 솔로몬 부호기(110)와 상기 리드 솔로몬 부호기(110)의 출력을 입력받아 군집 에러를 각각의 블록에 분산시켜 랜덤에러로 만드는 인터리버(120)와, 상기 인터리버 (120)의 출력을 비계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 출력하는 비계통적 콘벌루션형 부호기(130-1)와, 상기 인터리버(120)의 출력을 계통적 콘벌루션형 코드로 변환하여 출력하 는계통적 콘벌루션형 부호기(130-2)와, 상기 비계통적 콘벌루션형 코드와 상기 계통적 콘벌루션형 코드를 다중화하여 채널을 통해 송신하는 멀티플렉서(130-3)를 구비하고; 상기 채널 복호기는 상기 비계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호하는 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)와, 상기 계통적 콘벌루션형 코드를 원래의 신호로 복호하는 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)와, 상기 채널을 통해 수신한 비계통적 콘벌루션형 코드와 계통적 콘벌루션형 코드를 상기 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)와 상기 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)로 각각 출력하는 디멀티플렉서(140-1)와, 상기 비계통적 콘벌루션형 복호기(140-2)와 상기 계통적 콘벌루션형 복호기(140-3)의 출력을 비교하여 서로 다른 값을 가지는 비트에 에러 발생을 알리는 삭제(eraser) 표시를 하는 비교 삭제부(140-4)와, 상기 비교 삭제부(140-4)의 출력을 입력받아 각각의 블록에 분산되어 있던 에러를 분리하는 디인터리버(150)와, 상기 디인터리버(150)의 출력을 입력받아 삭제 표시된 비트의 에러를 정정하는 리드 솔로몬 복호기(160)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연접부호장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100884408B1 (ko) * 2002-06-20 2009-02-17 삼성전자주식회사 디지털방송 시스템의 에러 정정 부호화장치

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