KR100353859B1 - 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기 및 그 방법 - Google Patents

터보 복호화 장치의 반복복호 제어기 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기 및 그 방법과, 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 무선통신시스템의 수신단에 수신되는 파일럿 채널신호 또는 파일럿 심볼신호를 이용하여 추정한 채널의 신호대잡음비(SNR)를 터보 복호화 장치의 반복복호 회수 제어에 적용함으로써, 터보 부호의 복호지연을 단축하기 위한 반복복호 제어기 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기에 있어서, 반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하기 위한 채널추정수단; 상기 채널추정수단의 비교결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하기 위한 반복복호 회수 제어수단; 및 상기 반복복호 회수 제어수단의 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하기 위한 복호화수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신시스템 등에 이용됨.

Description

터보 복호화 장치의 반복복호 제어기 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ITERATIVE DECODER IN TURBO DECODER}
본 발명은 무선통신시스템에서 터보 부호를 사용할 경우 수신단에서 복호 지연을 줄이기 위한 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 무선통신시스템에서 제공되는 파일럿 채널신호 또는 파일럿 심볼신호를 이용하여 채널을 추정하고 추정된 정보를 사용하여 반복복호 회수를 제어하기 위한 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기 및 그 방법과, 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 등의 무선통신 분야에서는 전파경로 손실, 다경로 성분, 세도우잉(shadowing)과 같은 복잡한 현상으로 유선에 비하여 많은 오류가 발생하게 된다.
이렇게 무선채널에 의하여 발생되는 이러한 랜덤(random)성 및 버스트(burst)형 오류를 정정하여 신뢰도를 높이기 위한 방법으로 오류정정부호를 사용한다. 오류정정부호로서 사용되는 터보 부호화기는 RSC(Recursive Systematic Convolutional)를 병렬로 연결하여 부호화하며, 준 최적 복호 방법인 반복복호를 통하여 수행하게 된다.
또한, 터보 부호화기는 인터리버(Interleaver)의 크기가 크고 반복 복호가 충분히 수행되었을때, 비트오율 관점에서 샤논 리미트(Shannon Limit)에 근접하는 등 우수한 성능을 보인다.
도 1 은 일반적인 무선통신시스템의 송신단에서 터보 코드를 부호화하기 위한 부호화 장치의 구성도로서, 입력되는 송신정보 비트를 인터리빙(Interleaving)하여 상관성을 줄이는 인터리버(111 내지 11(n-1))들과, 입력되는 송신정보 비트를 부호화하기 위한 부호기(121)와, 인터리버(111 내지 11(n-1))중 해당 인터리버를 통해 인터리빙된 신호를 부호화하기 위한 부호기들(122 내지 12n)과, 부호기들(121 내지 12n)에 의해 부호화된 패리티 비트 및 정보비트를 선택적으로 송신하는 멀티플렉서(130)로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 송신정보 비트는 부호화 과정없이 직접 정보 비트로 전송되거나 부호기들(121 내지 12n)에 의해 부호화되어 패리티 비트로 전송된다.
그리고, 부호화된 패리티 비트 및 정보 비트는 멀티플렉서(130)에 의해 전송되므로 코드율은 1에서 1/n까지 가능하다.
그리고, 무선통신시스템에서 상기와 같은 부호화 장치를 사용하면, 그의 성능은 반복복호 회수에 의하여 결정되고, 만일 무선 페이딩 채널의 상태가 열악하여 성능을 개선시키고자 한다면 반복복호 회수를 증가시켜야 하는 번거로움이 있었고, 또한 채널에 대한 정보가 없으므로 수신단에서 기설정된 반복복호 회수로 복호화를 수행하게 되고 결국 복호지연을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 무선통신시스템의 수신단에 수신되는 파일럿 채널신호 또는 파일럿 심볼신호를 이용하여 추정한 채널의 신호대잡음비(SNR)를 터보 복호화 장치의 반복복호 회수 제어에 적용함으로써, 터보 부호의 복호지연을 단축하기 위한 반복복호 제어기 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 무선통신시스템의 송신단에서 터보 코드를 부호화하기 위한 부호화 장치의 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기의 일실시예 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 터보 복호화 장치의 반복복호 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
210 : 제어부 220 : 스위치
230 : 복조부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기에 있어서, 반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하기 위한 채널추정수단; 상기 채널추정수단의 비교결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하기 위한 반복복호 회수 제어수단; 및 상기 반복복호 회수 제어수단의 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하기 위한 복호화수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 터보 복호화 장치의 반복복호 제어방법에 있어서, 반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하는 제 1 단계; 추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계의 비교 결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하는 제 3 단계; 및 상기 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 터보 복호화 장치의 반복복호를 제어하기 위하여, 프로세서를 구비한 반복복호 제어 장치에, 반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하는 제 1 기능; 추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하는 제 2 기능; 상기 제 2 기능의 비교 결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하는 제 3 기능; 및 상기 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.본 발명은 본 발명은 코드분할다중접속(CDMA) 이동통신 시스템 등에서 터보 부호를 사용할 경우 수신단에서 수신되는 파일럿 채널 정보 또는 파일럿 심볼 정보를 이용하여 추정도나 채널의 신호대잡음비(SNR)를 반복복호 회수 제어에 적용함으로써, 터보 부호의 복호지연을 단축하고 양질의 고속 멀티미디어 서비스를 제공하고자 한다.일예로, 종래기술로서 데이터의 등급(BER, 시간지연) 및 채널상태에 따른 반복복호 회수를 가변하는 기술이 있는데, 일반적으로 터보 부호화기의 복호단에서 반복복호 회수를 증가시키면 성능이 개선된다.그런데, ITU-R 권고안에 따르면 음성은 10-3이고 데이터는 10-6이므로 영상과 같은 높은 QoS(Quality of Service)에서는 반복복호의 회수를 증가시켜야 한다. 만약, 채널이 나쁠 경우 적어도 10번이상 반복복호를 해야 한다.그런데, 상기 종래기술은 데이터 등급에 따른 품질을 만족시키기 위하여 반복복호 회수를 증가시키는데, 이때 반복복호 회수를 가변(데이터 등급에 따라 반복복호 회수의 점진적인 증가)하여 반복복호 회수를 증가시킨다. 왜냐하면, 성능의 향상은 반복복호 회수의 증가를 통해서 달성 가능하기 때문이다.그러나, 본 발명은 반복복호 회수에 따른 성능 향상이 아닌, 채널이 좋을 경우, 즉 SNR이 높을 경우(수신측 단말기의 이동성이 적고 가시선(Line of Sight)에 있을 경우) 이미 설정된 데이터 등급에 따라 반복복호 회수를 수행하는 것이 아니라 반복복호 회수를 줄여 단말기의 가장 큰 문제점인 소모전력을 줄이고 대기(Standby) 시간을 향상시키는 것이다. 물론, 이때 반복복호 회수 감소에 따른 BER 또는 Delay 문제(음성의 경우 적용)를 만족하기 위하여 최소 반복복호 회수를 설정한다.일반적으로, 이동중 열악한 페이딩 채널(SNR이 아주 낮을 경우, 예: -10dB 이하)에서는 반복복호 회수의 증가에 따라 성능이 개선되지 않는 경우가 흔히 존재한다. 이와 같은 상황에서 반복복호 회수의 증가로 성능개선은 없고 오히려 복호지연을 가져와 음성의 경우 품질에 결정적인 문제를 야기시킨다. 그러므로, 본 발명에서는 SNR이 일정 수준 이하이면 반복복호 회수의 증가로는 성능개선에 도움이 되지 않으므로 반복복호 회수의 증가시 최대값을 설정하고 이를 초과시에는 더이상 증가시키지 않음으로써 Delay 문제를 해결할 수 있다. 즉, 상기 종래기술에서는 성능 개선을 위하여 반복복호 회수를 증가시키는데 초점을 맞추고 있고 데이터 등급(음성, 영상 멀티미디어 각각에 따라 서로 다른 QoS 및 Requirements를 지님, ITU-R M.1258참조)에 따른 기준 반복복호 회수(기준값으로 사용)를 상태 분석 결과와 비교하여 반복복호 회수를 증가시키는 것이나, 본 발명에서는 터보 코드의 복호 성능을 향상시키기 위하여 반복복호 회수를 제어하기 위한 파라미터로서 기준값으로 SNR을 이용하고 반복복호 회수의 감소를 통해 Delay 문제를 해결하는데 주안점을 두고 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기는, 반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하기 위한 채널추정부(210)와, 채널추정부(210)의 비교결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하기 위한 반복복호 회수 제어기(220)와, 반복복호 회수 제어기(220)의 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하기 위한 복호부(230)를 포함한다.
상기 채널추정부(210)는, 외부로부터 수신되는 파일럿 채널신호 또는 파일럿 심볼신호의 채널상태를 각각 추정하기 위한 채널추정기(211,212)와, 채널추정기(211,212)로부터 추정된 채널의 신호대 잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하기 위한 비교기(213)로 구성된다.
상기 복호부(230)는, MAP1(Maximum A Posteriori1) 복호기1(231)과, 인터리버(232)와, MAP2(Maximum A Posteriori2) 복호기2(233)와, 디인터리버(234, 235)로 구성된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 터보 복호화 장치의 반복복호 제어 방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명에 따른 터보 복호화 장치의 반복복호 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 터보코드의 반복복호 회수를 제어하기 위해 변수를 설정한 후(301), 상기 도 1의 송신단에서 코드율이 1/3인 부호기1(120) 및 부호기2(120)에 의해 부호화된 코드워드를 MAP1 및 MAP2로 복호화한다(302,303).
이어서, 성능개선을 위하여 반복복호 과정이 수행되면 반복복호 회수를 계산하는 카운터 N을 1증가시킨 후(304), 반복복호 회수를 계산하는 카운터 N이 터보복호기의 최대 가능한 반복회수를 나타내는 Nmax보다 작은지를 비교한다(305).
비교 결과, 작지 않으면 반복복호 과정을 멈춘 후, 데이터 결정(1 또는 0)을 하고, 작으면 반복복호 회수를 계산하는 카운터 N이 원하는 최소의 성능을 유지하기 위하여 필요한 최소 반복 회수를 나타내는 Nmin보다 큰지를 비교한다(306).
비교 결과, 크지 않으면 최소 반복복호 회수 Nmin까지 반복복호 과정을 수행하기 위해 변수를 설정하는 과정(301)으로 넘어가고, 크면 시스템에서 제공되는 파일럿 채널 또는 파일럿 심볼을 이용하여 추정한 채널추정치(SNR)가 설정 임계값보다 큰지를 비교한다(307).
비교 결과, 크면 반복복호 과정을 멈춘 후, 데이터 결정(1 또는 0)을 하고, 크지 않으면 최소 반복복호 회수 Nmin까지 반복복호 과정을 수행하기 위해 변수를 설정하는 과정(301)으로 넘어간다.상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 무선통신시스템에서 주어지는 채널에 대한 정보를 활용하고 터보 복호화 장치의 반복복호 회수를 제어하여, 터보부호의 복호지연을 단축하고 반복복호 지연시간 단축으로 인한 전력소모를 줄이며, 또한 시스템 전체의 용량증대를 향상시키고 양질의 고속 멀티미디어를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기에 있어서,
    반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하기 위한 채널추정수단;
    상기 채널추정수단의 비교결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하기 위한 반복복호 회수 제어수단; 및
    상기 반복복호 회수 제어수단의 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하기 위한 복호화수단
    을 포함하는 터보 복호화 장치의 반복복호 제어기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 터보 복호화 장치의 반복복호 제어방법에 있어서,
    반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하는 제 1 단계;
    추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계의 비교 결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하는 제 3 단계; 및
    상기 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하는 제 4 단계
    를 포함하는 터보 복호화 장치의 반복복호 제어 방법.
  7. 터보 복호화 장치의 반복복호를 제어하기 위하여, 프로세서를 구비한 반복복호 제어 장치에,
    반복복호 지연을 줄이기 위해, 외부로부터 수신되는 파일럿신호의 채널 상태를 추정하는 제 1 기능;
    추정된 채널의 신호대잡음비(SNR)를 기설정된 임계값과 비교하는 제 2 기능;
    상기 제 2 기능의 비교 결과에 따라, 반복복호의 회수를 제어하기 위해 반복복호 회수의 최소 및 최대치를 설정하여 성능을 유지하면서 지연감소를 시킬 수 있는 제어신호(반복복호 회수 결정신호)를 발생하는 제 3 기능; 및
    상기 제어신호(반복복호 회수 결정신호)에 따라, 결정 회수만큼 복호화를 수행하는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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