KR100351146B1 - 차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기 - Google Patents

차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기에 관한 것으로, 종래에는 직렬 연접 컨벌루션 부호기에서 천공되는 시퀀스에 의해 성능이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 직렬 연접 컨벌루션 부호기에서 천공되어 버려지는 천공 시퀀스를 다시 사용하여 성능을 향상시키고, 차세대 이동 통신 시스템에서 사용되는 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 동일한 구성을 갖는 부호기를 가지는 직렬 연접 컨벌루션 부호기를 창안하여 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 직렬 연접 컨벌루션 부호기를 모두 지원할 수 있는 단일 형태의 부호기를 창안하도록 한 것이다.

Description

차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기{CONCATENATED CONVOLUTIONAL CODER AND DECODER FOR INTERNATIONAL MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 고성능의 채널 부호화를 요구하는 차세대 이동 통신 시스템에서 고려하고 있는 직렬 연접 컨벌루션 부호기에서 첫번째 부호기에서 천공되어 버려지는 시퀀스를 이용하여 성능을 향상시키기 위한 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기에 관한 것으로, 특히 병렬 연접 컨벌루션 부호와 직렬 연접 컨벌루션 부호를 모두 지원할 수 있는 이중 모드의 부호기 및 복호기를 제공하도록 한 차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기에 관한 것이다.
차세대 이동 통신 시스템(예: IMT-2000)에서 낮은 SNR(Signal to Noise Ratio)에서도 높은 성능을 발휘하는 터보 부호기(Turbo Coder)가 사용되는데, 이러한 터보 부호기에는 병렬 연접 컨벌루션 부호기(Parallel Concatenated Convolutional Coder)와 직렬 연접 컨벌루션 부호기(Serially Concatenated Convolutional Coder)가 있다.
상기 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 직렬 연접 컨벌루션 부호기 중에서 높은 신호 대 잡음비(SNR)에서 성능 포화 현상이 나타나는 병렬 연접 컨벌루션 부호기보다 지속적으로 성능이 향상되는 직렬 연접 컨벌루션 부호기가 각광을 받고 있다.
이렇게 각광 받고 있는 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 대하여 도 1에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 입력되는 데이터(DO)에 대하여 1/2 부호율로 부호화하여 출력하는 첫번째 RSC(Recursive Systematic Convolution) 부호기(11)와, 상기 부호기(11)에서 출력되는 부호를 [1110]의 천공 패턴으로 천공하여 출력하는 천공기(12)와, 상기 천공기(12)에서 천공되어 출력되는 데이터의 위치를 재배치하여 인접한 데이터 간에 상관성을 낮추는 인터리버(13)와, 상기 인터리버(13)에서 재배치된 데이터에 대하여 다시 1/2 부호율로 부호화하여 최종 데이터(CO)를 출력하는 두번째 RSC 부호기(14)로 구성된다.
이와같이 구성된 종래기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
입력 데이터 시퀀스(DO)가 첫번째 RSC 부호기(11)로 입력되면, 상기 첫번째 RSC 부호기(11)는 1/2 부호율로 부호화하여 새로운 두 개의 시퀀스를 생성하여 출력시킨다. 이때 출력되는 두 개의 시퀀스는 미도시된 스위치에 의해 하나의 시퀀스로 합쳐져 천공기(12)로 제공된다.
그러면 상기 천공기(12)는 상기 첫번째 RSC 부호기(11)에서 출력되는 시퀀스를 [1110]의 천공 패턴으로 천공하여 인터리버(13)로 출력시킨다. 여기서 천공 패턴중 "1"은 부호기(11)에서 출력되는 데이터를 그대로 인터리버(13)로 전달한다는 의미이고, "0"은 상기 부호기(11)에서 출력되는 데이터로 천공 즉, 버리는 것을 의미한다.
결국, 부호기(11)에서 4비트의 데이터가 출력되면 네번째 데이터는 버리고 나머지 3비트만을 통과시키는 것을 의미한다.
이에 상기 인터리버(13)는 상기 천공기(12)로부터 4의 배수번째 비트가 천공된 데이터를 컬럼방향으로 라이트하고, 출력시엔 로우 방향으로 라이트하고 랜덤하게 재비치한 후 컬럼 방향으로 읽어들여 출력함으로써 인접한 부호어간의 상관성을 낮추어 두번째 RSC 부호기(14)로 출력시킨다.
그러면 상기 두번째 RSC 부호기(14)는 1/2 부호율로 부호화하여 새로운 두 개의 시퀀스를 생성하여 출력시킨다. 이때 출력되는 두 개의 시퀀스는 미도시된 스위치에 의해 하나의 시퀀스로 합쳐져 최종 부호화된 부호(CO)를 출력시킨다.
그리고, 종래 직렬 연접 컨벌루션 부호기에서 사용되는 부호기는 구속장이 3이고, 부호율이 1/2인 구조를 갖는 RSC(Recursive Systematic Convolution) 부호기를 사용하는데, 첫번째 RSC부호기(11)와 두번째 RSC 부호기(14)는 동일한 구성을 갖는 부호기를 사용한다.
그러나, 상기에서와 같은 종래 직렬 연접 컨벌루션 부호기에서 천공되는 시퀀스에 의해 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 부호기 내부에서 천공된 시퀀스를 이용하여 성능을 향상시키도록 한 차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 차세대 이동 통신 시스템에서 사용되는 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 동일한 구성을 갖는 직렬 연접 부호기의 구조를 창안하도록 한 차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필요에 따라 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 직렬 연접 컨벌루션 부호기로 사용할 수 있는 단일 형태의 구조를 창안한 차세대 이동 통신 시스템의 연접 컨벌루션 부호기 및 복호기를 제공함에 있다.
도 1은 종래 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기 구성도.
도 2는 본 발명 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기의 제일실시예.
도 3a는 도 2에서, 천공기에 대한 상세 구조도.
도 3b는 도 2에서, 치환기에 대한 상세 구조도.
도 4는 본 발명 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기의 제이실시예.
도 5는 본 발명 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 복호기의 제1실시예.
도 6은 도 2에 대한 상세도.
도 7은 병렬 연접 컨벌루션 부호기에 사용되는 구속장이 4이고, 1/2 부호율을 갖는 RSC 부호기를 적용한 직렬 연접 컨벌루션 부호기의 구성도.
도 8은 본 발명 차세대 이동 통신 시스템에서, 병렬 연접 컨벌루션 부호기 또는 직렬 연접 컨벌루션 부호기로 사용할 수 있는 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기의구성도.
도 9는 도 8의 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기에서 부호화하여 전송하는 부호를 복호할 수 있는 이중 모드 연접 컨벌루션 복호기의 구성도.
도 10은 도 1의 종래기술과 도 6의 본 발명에 대한 프레임 에러와 비트 에러의 성능 비교 그래프.
도 11은 직렬 및 병렬 연접 컨벌루션 부호기 및 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기 동작시 프레임 에러와 비트 에러의 성능 비교 그래프.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
21 : 첫번째 RSC 부호기 22 : 천공기
23 : 인터리버 24 : 두번째 RSC 부호기
25 : 지연기 26 : 치환기
27 : 멀티플렉서 28 : 제2천공기
51 : 디먹스 및 제로 삽입기 52 : SISO 입력부
53 : 디인터리버 55 : SISO 출력부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력되는 데이터 시퀀스를 부호화하는 첫번째 RSC 부호기와, 상기 부호를 천공패턴으로 천공하는 천공기와, 상기 천공되어진 부호를 인터리빙하는 인터리버와, 상기에서 인터리빙된 부호를 다시 부호화하여 출력하는 두번째 RSC 부호기로 이루어진 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 있어서, 상기 천공기에서 천공되어 버려지는 부호를 받아 일정시간 지연시키는 지연기와, 상기 두번째 RSC 부호기에서 출력되는 부호중 천공된 위치의 부호가 입력되면 그 부호를 상기 지연기를 통해 지연되어 입력되는 천공된 부호로 치환하여 출력하는 치환기를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기의 제일실시예로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 데이터 시퀀스를 1/2 부호율로 부호화하는 첫번째 RSC 부호기(21)와, 상기 첫번째 RSC 부호기(21)에서 출력되는 부호를 [1110]의 천공 패턴으로 천공하여 출력하는 천공기(22)와, 상기 천공기(22)에서 천공되어 출력되는 데이터의 위치를 재배치하여 인접한 데이터간에 상관성을 낮추는 인터리버(23)와, 상기 인터리버(23)에서 출력되는 데이터에 대하여 다시 1/2 부호율로 부호화하여 출력하는 두번째 RSC 부호기(24)와, 상기 천공기(22)에서 천공되는 시퀀스를 받아 일정시간 지연토록 하는 지연기(25)와, 상기 두번째 RSC 부호기(24)에서 출력되는 부호중 치환해야 할 위치의 부호 비트가 입력되었을 때 그 위치의 부호를 상기 지연기(25)를 통해 지연된 천공 비트로 치환한 후 최종 부호(C)를 출력하는 치환기(26)로 구성한다.
도 4는 본 발명 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기의 제2실시예로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 데이터 시퀀스를 1/2 부호율로 부호화하는 첫번째 RSC 부호기(21)와, 상기 첫번째 RSC 부호기(21)에서 출력되는 부호를 [1110]의 천공 패턴으로 천공하여 출력하는 제1천공기(22)와, 상기 천공기(22)에서 천공되어 출력되는 데이터의 위치를 재배치하여 인접한 데이터간에 상관성을 낮추는 인터리버(23)와,, 상기 인터리버(23)에서 출력되는 데이터에 대하여 다시 1/2 부호율로 부호화하여 출력하는 두번째 RSC 부호기(24)와, 상기 제1천공기(22)에서 천공되는 시퀀스를 받아 일정시간 지연토록 하는 지연기(25)와, 상기 두번째 RSC 부호기(24)에서 출력되는 부호를 선택하여 출력하다가 상기 지연기(25)로부터 천공 비트가 입력되면 그 천공 비트를 선택하여 출력하는 멀티플렉서(27)와, 상기 멀티플렉서(27)에서 선택되어 출력되는 부호를 상기 제1천공기(22)에서 천공한 비트 수만큼 천공하여 최종 부호를 출력하는 제2천공기(28)로 구성한다.
또한, 도 5는 본 발명 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 복호기에 대한 블록 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 병렬 복호 모드시 수신되는 부호를 그대로 출력하고, 직렬 복호 모드시 입력되는 치환부호는 멀티플렉서로 제공하고 치환부호 위치에는 제로를 삽입하여 출력하는 디먹스 및 제로 삽입기(51)와, 상기에서 출력되는 부호비트와 출력단에서 피드백되는 확률값을 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 복호값을 생성하는 SISO(Soft In Soft Out) 입력부(52)와, 상기에서 생성된 복호값을 디인터리빙하여 출력하는 디인터리버(53)와, 멀티플렉서(54)와, 상기 디인터리버(54)에서 출력되는 복호값에 치환된 부호를 삽입하거나 천공비트를 선택하여 출력하는 멀티플렉서(54)와, 상기에서 치환 부호가 삽입된 복호값 또는 천공비트와 상기 디인터리버에서 제공하는 부호값과 제로값을 확률값으로 하여 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 최종의 복호값을 생성하는 SISO 출력부(55)와, 상기 SISO 출력부(55)에서 출력되는 복호값을 천공패턴으로 천공한 후 인터리빙하여 상기 SISO 입력부(52)의 확률값으로 제공하여 복호 성능을 향상시키도록 하는 천공기(56) 및 인터리버(57)로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에서, 입력 데이터 시퀀스(D)가 첫번째 RSC 부호기(11)로 입력되면, 상기 첫번째 RSC 부호기(21)는 1/2 부호율로 부호화하여 새로운 두 개의 시퀀스를 생성하여 출력한다. 이때 출력되는 두 개의 시퀀스는 미도시된 스위치에 의해 하나의 시퀀스(co)로 합쳐져 천공기(22)로 전달한다.
그러면 상기 천공기(22)는 상기 첫번째 RSC 부호기(21)에서 출력되는 시퀀스(co)를 [1110]의 천공 패턴에 의해 인터리버(23)와 지연기(25)로 각각 출력한다.
즉, 천공기(22)는, 도 3a에 도시한 바와 같이, 천공패턴(△P)이 1일 경우에는 스위치(SW_P)가 P1위치로 위치하게 되어 인터리버(23)로 출력(d)하게 되고, 천공패턴(△P)이 0일 경우에는 스위치(SW_P)가 P2위치로 위치하게 되어 지연기(25)로 출력(p)한다.
결국, 천공기(22)는 첫번째 RSC 부호기(21)의 부호를 인터리버(23)로 전달하다가 천공해야 할 부호가 입력되면 그 천공되는 부호(p)를 지연기(25)로 전달한다. 이에 상기 지연기(25)는 천공되는 부호(p)를 일정시간 지연시키고, 그 지연되는 부호(p(d))를 치환기(26)로 전달한다.
그러면 상기 인터리버(23)는 천공기(22)로부터 전달되는 부호들을 인터리빙하고, 그 인터리빙하여 한 부호에 군집될 수 있는 군집 오류를 여러 부호에 분산시킨 후 두번째 RSC 부호기(24)로 제공한다.
상기 두번째 RSC 부호기(24)는 다시 1/2 부호율로 부호화하여 새로운 두 개의 시퀀스를 생성하여 치환기(26)로 출력함에 있어서, 두 개의 시퀀스는 미도시된 스위치에 의해 하나의 시퀀스(c')로 합쳐서 치환기(26)로 출력한다.
이에 치환기(26)는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 치환패턴(△S)이 1일 경우에는 스위치(SW_S)가 S1위치로 위치하게 되어 두번째 RSC 부호기(24)에서 출력되는 부호(c')를 최종의 부호 비트(C)로 하여 출력하게 되고, 치환패턴(△S)이 0일 경우에는 스위치(SW_S)가 S2위치로 위치하게 되어 지연기(25)를 통해 전달되는 천공비티(p(d))로 치환하여 출력한다.
상기에서 첫번째 RSC 부호기(21)와 두번째 RSC 부호기(24)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 구속장이 3이고, 1/2 부호율을 갖는 동일한 부호기를 사용한다.
부호의 성능은 두 개의 부호기중 첫번째 RSC 부호기(21)의 부호 비트가 성능을 좌우하게 된다. 따라서 천공기(22)를 통해 천공되어 버려지는 25%의 시퀀스를 지연기(25)와 치환기(26)를 이용하여 정해진 자리로 치환하여 출력하게 되면 성능이 향상된다.
그리고, 도 2의 직렬 연접 컨벌루션 연접기에서 사용된 치환기 대신 멀티플렉서와 천공기를 사용하는데, 이에 대하여 도 4에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
첫번째 RSC 부호기(21), 천공기(22), 인터리버(23), 두번째 RSC 부호기(24) 및 지연기(25)의 동작은 도 2에서 설명한 동작과 동일하므로 생략한다.
그리고 상기 두번째 RSC 부호기(24)에서 부호화된 비트(c')가 멀티플렉서(27)로 입력되면, 상기 멀티플렉서(27)는 상기 부호화된 비트(c')를 제2천공기(28)로 출력한다.
그러다가 지연기(25)를 통해 지연된 천공 비트(p(d))가 입력되면, 상기 멀티플렉서(27)는 지연기(25)로부터 전달되는 천공 비트(p(d))를 추가하여 제2천공기(28)로 출력한다.
상기 제2천공기(28)는 전체 부호율을 맞추기 위해 제1천공기(22)에서 천공한 비트 수만큼 천공하여 출력한다.
도 10은 도 1에 도시한 종래 기술구성과 도 2에 도시한 본 발명의 직렬 연접 컨벌루션 부호기의 프레임 에러와 비트 에러를 모의 실험한 결과를 보여주는 것으로, 아래쪽에 위치해 있을 수록 성능이 좋은 것이다.
도 10에서, a와 a'는 종래기술과 본 발명의 프레임 에러에 대한 성능비교 그래프이고, b와 b'는 종래기술과 본 발명의 비트 에러에 대한 성능비교 그래프로서, 비트 에러가 10-3인지점에서 종래기술보다 약 0.2 dB의 부호화 이득을 보여준다.
도 2 또는 도 4에서 생성된 채널 부호는 변조된 후 통신 채널을 거쳐 전송되고, 채널을 거쳐 변조된 채널 부호를 송신할 경우 도 5에 도시한 직렬 연접 컨벌루션 복호기에 의해 복호되는데, 이에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
디먹스 및 제로 삽입기(51)는 수신되는 부호화된 비트가 입력되면 SISO(Soft In Soft Out) 입력부(52)로 전달함에 있어, 수신되는 부호화된 비트중 치환한 위치에 있는 치환 비트(Lc)가 입력되면 그 비트(Lc)는 멀티플렉서(54)로 보내고 그 자리에 '0'을 삽입하고, 그 삽입한 부호 비트(π1(c,I))를 SISO 입력부(52)로 전달한다.
그러면 상기 SISO 입력부(52)는 또 다른 입력단으로 입력되는 확률값(π1(u,I))을 받아 비터비 알고리즘 형태의 최대 확률 복호 알고리즘을 이용하여 부호화한 값을 생성하고, 그 생성한 두 개의 값(π1(c,O))(π1(u,O))을 내보낸다. 이중 (π1(c,O)) 부호값은 사용하지 않은 값이고, (π1(u,O)) 부호값은 사용하는 값으로 디인터리버(53)로 전달한다.
상기 디인터리버(53)는 입력되는 부호값을 디인터리빙하여 멀티플렉서(54)로 제공한다.
이에 상기 멀티플렉서(54)는 디인터리버(53)에서 제공하는 부호 비트에 디먹스 및 제로 삽입기(51)에서 전달된 비트를 삽입하여 생성된 값(πO(c,I))을 SISO 출력부(55)로 제공한다. 즉, 천공기의 천공 위치에 해당하는 곳에 삽입한다.
이때 상기 SISO 출력부(55)의 또 다른 입력단으로는 제로(0)인 확률값(π0(u,I))이 입력된다.
그러면 상기 SISO 출력부(55)는 SISO 입력부(52)와 마찬가지로 최대 확률 복호 알고리즘을 이용하여 원래의 값으로 복호화하고, 이 복호화된 값(πO(c,O))을 천공기(56)로 제공한다.
상기 천공기(56)는 [1110]의 천공패턴으로 천공하여 인터리버(57)로 전달하면, 상기 인터리버(57)는 인터리빙 동작을 수행하여 얻은 값을 SISO 입력부(52)의 확률값(π1(u,I))으로 하여 상기 SISO 입력부(52)로 전달한다.
그러면 다시 SISO 입력부(52), 디인터리버(53), 멀티플렉서(54), SISO 출력부(55), 천공기(56)와 인터리버(57)는 반복적인 복호를 수행하여 높은 성능을 달성한다.
차세대 이동 통신 시스템에서 병렬 연접 컨벌루션 부호기를 사용할 경우, 구속장이 4이고, 1/2 부호율을 갖는 RSC 부호기를 사용하는데, 이 RSC 부호기를 도 1에서와 같은 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 적용하게 되면 성능이 나빠지게 된다.
그러나, 상기 RSC 부호기를 도 7에서와 같이 지연기와 치환기를 구비한 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 적용하게 되면, 복잡도는 늘어나지만 성능이 향상된다. 도 7의 동작 설명은 도 6에서와 동일하므로 생략하기로 한다.
도 7에서와 같이, 병렬 연접 컨벌루션 부호기에 사용되는 구속장이 4이고, 부호율이 1/2인 RSC 부호기를 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 적용할 수 있으므로, 도 8에서와 같이 동일한 구성을 갖는 부호기를 갖는 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 직렬 연접 컨벌루션 부호기를 모두 포함하는 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기를 구성할 수 있다.
그러면 병렬 연접 컨벌루션 부호기 또는 직렬 연접 컨벌루션 부호기로 동작할 수 있는 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기의 동작에 대하여 도 8에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 병렬 연접 컨벌루션 부호기로 동작하는 과정에 대하여 살펴보면, 입력 데이터 시퀀스(D3)가 첫번째 RSC 부호기(81)로 입력되면, 상기 첫번째 RSC 부호기(81)는 1/2 부호율로 부호화하여 새로운 두 개의 시퀀스를 생성하여 출력한다. 이때 출력되는 두 개의 시퀀스는 미도시된 스위치에 의해 하나의 시퀀스로 합쳐져 천공기(82)로 전달한다.
그리고, 상기 첫번째 RSC 부호기(81)는 구속장이 4인 부호기이다.
상기 천공기(82)는 상기 첫번째 RSC 부호기(81)에서 출력되는 시퀀스를 설정되어 있는 천공 패턴에 의해 천공한다. 여기서 천공패턴이 1인 경우 첫번째 RSC 부호기(81)에서 부호화된 비트(d3)를 인터리버(83)로 전달하고, 천공패턴이 0인 경우 천공되어 버려지는 비트(p3)를 지연기(85)로 전달한다.
그러면 상기 지연기(85)는 천공되어 버려지는 비트(p3)를 일정시간 지연하고, 그 지연된 비트(p3(d))를 출력하고, 인터리버(83)는 천공기(82)로부터 전달되는 부호들을 인터리빙하고, 그 인터리빙하여 두번째 RSC 부호기(84)로 제공한다.
상기 두번째 RSC 부호기(84)는 다시 1/2 부호율로 부호화하여 새로운 두 개의 시퀀스를 생성하여 출력한다.
이때 제1내지 제3스위치(87-89)의 가동단자는 M1에 위치하게 된다.
그러면 상기 두번째 RSC 부호기(84)에서 출력되는 새로운 두 개의 시퀀스와 지연기(85)를 통해 지연되어 출력하는 시퀀스가 출력된다.
그리고, 직렬 연접 컨벌루션 부호기로 동작할 경우에는 제1내지 제3스위치(87-89)의 가동단자는 M2에 위치하게 된다.
따라서 두번째 RSC 부호기(84)에서 부호화되어 출력되는 새로운 두 개의 시퀀스중 하나는 그대로 출력되고, 다른 하나는 치환기(86)로 입력된다.
이에 상기 치환기(86)는 치환패턴에 의해 지연기(85)에서 출력되는 지연 비트(p3(d))를 해당위치의 비트와 치환한 후 출력한다.
이렇게 출력되는 두 개의 시퀀스는 미도시된 스위치에 의해 하나의 시퀀스로 되어 출력한다.
상기에서 직렬 연접 컨벌루션 부호기로 동작하게 될 경우, 두번째 RSC 부호기(84)는 첫번째 RSC 부호기(81) 보다 1.5배 빠르게 동작하여야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 직렬 또는 병렬 연접 컨벌루션 부호기로 동작하는 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기에서 출력되는 부호 비트를 복호화하는 복호기에 대하여 도 9에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 병렬 연접 컨벌루션 부호기를 통해 부호화된 부호 비트가 입력되면 디먹스 및 제로 삽입기(91)는 그 입력되는 부호 비트를 그대로 SISO(Soft In Soft Out) 입력부(92)로 전달한다. 이때 상기 SISO 입력부(92)의 다른 입력단으로 확률값(π1(u,I))이 입력된다.
그러면 상기 SISO 입력부(92)는 또 다른 입력단으로 입력되는 확률값(π1(u,I))을 받아 비터비 알고리즘 형태의 최대 확률 복호 알고리즘을 이용하여 두 개의 복호값(π1(c,O))(π1(u,O))을 생성하여 내보낸다.
이렇게 생성되는 복호값중 (π1(c,O))는 사용하지 않고, (π1(u,O)) 복호값을 디인터리버(93)로 제공하여 디인터리빙한 후 출력하도록 한다.
병렬 연접 컨벌루션 복호기로 동작할 경우 제1,제2스위치(SW1,SW2)의 가동단자는 M1단자에 각각 연결된다.
따라서 멀티플렉서(94)는 천공되어 버려지는 천공비트(L'c)를 해당위치에 삽입될 수 있도록 선택하여 SISO 출력부(95)로 제공한다.
이때 상기 SISO 출력부(95)의 또 다른 입력단으로는 디인터리버(93)를 통해 디인터리빙된 값(πO(u,I))과 상기 멀티플렉서(94)에서 제공하는 값(πO(c,I))을 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 복호화 동작을 수행하도록 하여 새로운 두 개의 복호값(πO(c,O))(πO(u,O))을 생성하여 출력한다.
상기에서 생성된 복호값중 (πO(u,O))값을 천공기(96)에서 받아 천공패턴으로 천공하여 인터리버(97)로 전달하고, 이에따라 상기 인터리버(97)에서 인터리빙된 값, 즉 확률값(π1(u,I))을 생성하여 SISO 입력부(92)로 제공한다.
그러면 다시 SISO 입력부(92), 디인터리버(93), 멀티플렉서(94), SISO 출력부(95), 천공기(96)와 인터리버(97)는 반복적인 복호를 수행한다.
그리고, 직렬 연접 컨벌루션 복호기로 동작하는 과정에 대하여 살펴보면, 디먹스 및 제로 삽입기(91)는 수신되는 부호 비트를 SISO 입력부(92)로 전달하다가 치환한 위치에 있는 치환 비트(Lc)가 입력되면 그 비트(Lc)는 멀티플렉서(94)로 보내고 그 자리에 '0'을 삽입하여 생성된 부호 비트(π1(c,I))를 SISO 입력부(92)로 전달한다.
그러면 상기 SISO 입력부(92)는 또 다른 입력단으로 입력되는 확률값(π1(u,I))을 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 두 개의 부호값(π1(c,O))(π1(u,O))을 생성하여 내보낸다. 이중 (π1(c,O)) 부호값은 사용하지 않은 값이고, (π1(u,O)) 부호값은 디인터리버(93)에서 받아 디인터리빙하여 출력한다.
이때 제1,제2스위치(SW1)(SW2)의 가동단자는 M2의 위치에 연결되므로, 멀티플렉서(94)에는 상기 디인터리버(93)의 출력값이 입력되고, SISO 출력부(95)의 확률값(πO(u,I))으로 "0"이 입력된다.
따라서 상기 멀티플렉서(94)는 디인터리버(93)에서 제공하는 부호 비트에 디먹스 및 제로 삽입기(91)에서 전달된 치환 비트(Lc)를 삽입하여 생성된 값(πO(c,I))을 SISO 출력부(95)로 제공한다. 즉, 천공기의 천공 위치에 해당하는 곳에 삽입한다.
상기 SISO 출력부(95)의 제로(0)인 확률값(π0(u,I))을 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 상기 멀티플렉서(94)로부터 입력되는 값을 복호화하여 두개의 새로운 값(πO(c,O))(πO(u,O))을 생성하여 출력한다.
그러면 제3스위치(SW3)는 치환비트가 삽입되어 있는 값을 복호화한 값(πO(c,O))을 선택하여 천공기(96)로 제공한다.
이에 상기 천공기(96)는 천공패턴으로 천공하여 인터리버(97)로 전달하면, 상기 인터리버(97)는 인터리빙 동작을 수행하여 얻은 값을 SISO 입력부(92)의 확률값(π1(u,I))으로 하여 상기 SISO 입력부(92)로 전달한다.
상기에서 직렬 연접 컨벌루션 복호기로 동작할 경우 SISO 입력부(92)는 SISO 출력부(95) 보다 1.5배 빠르게 동작하여야 한다.
이상에서와 같이 병렬 연접 컨벌루션 복호기 또는 직렬 연접 컨벌루션 복호기를 하나의 모드로 구성할 경우, 병렬 연접 컨벌루션 복호기와 직렬 연접 컨벌루션 복호기를 모두 사용하는 시스템에서는 복잡도 면에서 비슷하거나 유리할 수 있다.
도 11은 구속장이 4인 RSC 부호기를 직렬 연접 컨벌루션 복호기, 병렬 연접 컨벌루션 복호기, 이중모드 연접 컨벌루션 복호기에 각각 연결했을 때의 비트 에러와 프레임 에러의 성능을 비교한 그래프이다.
여기서, A와 A'는 구속장이 4인 RSC 부호기를 종래의 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 적용한 경우의 비트 에러와 프레임 에러의 성능 비교 그래프이고, B와 B'는 구속장이 4인 RSC 부호기를 병렬 연접 컨벌루션 복호기에 적용한 경우의 비트 에러와 프레임 에러의 성능 비교 그래프이고, C와 C'는 도 7에서 보이는 본 발명의 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 적용한 경우의 비트 에러와 프레임 에러의 성능 비교 그래프를 각각 나타낸 것으로, 비트 에러 확률이 10-7인 지점에서 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 본 발명의 직렬 연접 컨벌루션 부호기에서의 비트 에러 확률은 비슷하지만 프레임 에러 확률면에서 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 직렬 연접 컨벌루션 부호기에서 천공되어 버려지는 시퀀스를 다시 사용하여 성능을 향상시키고, 차세대 이동 통신 시스템에서 사용되는 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 동일한 구성을 갖는 부호기를 가지는 직렬 연접 컨벌루션 부호기를 창안하여 병렬 연접 컨벌루션 부호기와 직렬 연접 컨벌루션 부호기를 모두 지원할 수 있는 단일 형태의 부호기를 창안한 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 입력되는 데이터 시퀀스를 1/2부호율로 부호화하는 첫번째 RSC 부호기와, 상기에서 출력되는 부호를 소정의 천공패턴으로 천공하는 천공기와, 상기 천공기에서 천공되어 출력되는 데이터의 위치를 재배치하여 인접한 데이터간에 상관성을 낮추는 인터리버와, 상기 인터리버에서 에러가 분산된 부호를 다시 1/2 부호율로 부호화하여 최종 출력하는 두번째 RSC 부호기로 이루어진 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 있어서, 상기 천공기에서 천공되어 버려지는 부호를 받아 일정시간 지연시키는 지연기와, 상기 두번째 RSC 부호기에서 출력되는 부호중 천공된 위치의 부호가 입력되면 그 부호를 상기 지연기를 통해 지연되어 입력되는 천공된 부호로 치환하여 출력하는 치환기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기.
  2. 제1항에 있어서, 천공기는 천공패턴에 따라 전달하고자 하는 부호와 천공되어 버려지는 부호의 출력을 달리하도록 하는 스위치로 구성한 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기.
  3. 제1항에 있어서, 치환기는 치환패턴에 따라 출력을 달리하는 스위치로 구성한 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 치환기는 두번째 RSC 부호기의 출력 비트에 지연기의 출력 비트를 추가로 삽입하는 멀티플렉서와, 전체 부호율을 맞추기 위해 천공하여 출력하는 제2천공기로 대치하여 구성된 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기.
  5. 제4항에 있어서, 제2천공기는 천공기에서 천공한 비트 수만큼 천공하도록 함을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 부호기.
  6. 수신되는 부호비트를 출력하다가 치환한 부호가 입력되면 그 자리에 제로를 삽입하여 출력하고 치환 부호는 멀티플렉서로 전달하는 디먹스 및 제로 삽입기와, 상기에서 출력되는 부호비트와 출력단에서 피드백되는 확률값을 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 복호값을 생성하는 SISO 입력부와, 상기에서 생성된 복호값을 디인터리빙하는 디인터리버와, 상기 디인터리버에서 출력되는 복호값에 치환된 부호를 삽입하여 출력하는 멀티플렉서와, 상기에서 치환 부호가 삽입된 복호값과 제로의 확률값을 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 최종의 복호값을 생성하는 SISO 출력부와, 상기 SISO 출력부에서 출력되는 복호값을 천공패턴으로 천공한 후 인터리빙하여 상기 SISO 입력부의 확률값으로 제공하여 복호 성능을 향상시키도록 하는 천공기 및 인터리버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 복호기.
  7. 입력되는 데이터 시퀀스를 1/2부호율로 부호화하는 첫번째 RSC 부호기와, 상기에서 출력되는 부호를 소정의 천공패턴으로 천공하는 천공기와, 상기에서 천공되어진 부호의 위치를 재배치하여 한 부호에 군집되는 에러를 여러 부호에 분산시키는 인터리버와, 상기에서 에러가 분산된 부호를 다시 1/2 부호율로 부호화하여 생성된 새로운 두 부호값을 출력하는 두번째 RSC 부호기로 이루어진 직렬 연접 컨벌루션 부호기에 있어서, 상기 천공기에서 천공되어 버려지는 부호를 받아 일정시간 지연시키는 지연기와, 상기 두번째 RSC 부호기에서 출력되는 부호중 천공된 위치의 부호가 입력되면 그 부호를 상기 지연기를 통해 지연되어 입력되는 천공된 부호로 치환하여 출력하는 치환기와, 직렬 부호 모드로 동작시킬 경우 상기 두번째 RSC 부호기와 지연기의 출력을 상기 치환기에 연결되도록 하고, 병렬 부호 모드로 동작시킬 경우 상기 두번째 RSC 부호기와 지연기의 출력을 바로 출력단측으로 연결되도록 하는 세개의 스위치를 더 포함한 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기.
  8. 제7항에 있어서, RSC 부호기는 구속장이 4인 부호기를 적용한 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기.
  9. 제8항에 있어서, 직렬 부호 모드로 동작시킬 경우 두번째 RSC 부호기는 첫번째 RSC 부호기보다 빠르게 동작할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 이중 모드 연접 컨벌루션 부호기.
  10. 병렬 복호 모드시 수신되는 부호를 그대로 출력하고, 직렬 복호 모드시 입력되는 치환부호는 멀티플렉서로 제공하고 치환부호 위치에는 제로를 삽입하여 출력하는 디먹스 및 제로 삽입기와, 상기에서 출력되는 부호비트와 출력단에서 피드백되는 확률값을 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 복호값을 생성하는 SISO 입력부와, 상기에서 생성된 복호값을 디인터리빙하는 디인터리버와, 상기 디인터리버에서 출력되는 복호값에 치환된 부호를 삽입하거나 천공비트를 선택하여 출력하는 멀티플렉서와, 상기에서 치환 부호가 삽입된 복호값 또는 천공비트와 상기 디인터리버에서 제공하는 부호값과 제로값을 확률값으로 하여 최대 확률 복호 알고리즘에 적용하여 최종의 복호값을 생성하는 SISO 출력부와, 상기 SISO 출력부에서 출력되는 복호값을 천공패턴으로 천공한 후 인터리빙하여 상기 SISO 입력부의 확률값으로 제공하여 복호 성능을 향상시키도록 하는 천공기 및 인터리버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 직렬 연접 컨벌루션 복호기.
  11. 제10항에 있어서, 직렬 복호 모드로 동작할 경우 SISO 입력부는 SISO 출력부보다 빠르게 동작하도록 한 것을 특징으로 하는 차세대 이동 통신 시스템의 이중 모드 연접 컨벌루션 복호기.
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