KR100362912B1 - 터보 복호기에서 반복 복호를 중지하는 장치 및 이를구비한 터보 복호기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터보 복호기에서 반복 복호를 중지하는 장치 및 이를 구비한 터보 복호기에 관한 것으로, 터보 부호화된 데이터를 반복 복호화하여 연판정 값을 출력하고, 반복 복호 중지 신호에 의해 반복 복호를 중지하는 터보 복호의 연판정 값 출력부; 터보 복호의 연판정 값 출력부에서 현재 출력된 연판정 값의 절대값이 이전에 저장된 최소 절대값보다 작으면 현재 출력된 연판정 값의 절대값을 최소 절대값으로 저장하고, 출력하는 최소 절대값 판별기; 최소 절대값을 소정 기준값과 비교하여 최소 절대값이 상기 기준값보다 작으면 제1레벨 신호를 출력하는 비교기; 및 비교기가 제1레벨 신호를 출력하거나 터보 복호의 연판정 값 출력부가 소정 횟수동안 반복 복호를 수행했다면 터보 복호의 연판정 값 출력부에 반복 복호 중지 신호를 출력하는 반복 복호 중지 신호 출력부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 터보 복호기에서 출력되는 LLR의 최소 절대값을 판정함수로 이용하여 상기 판정함수가 소정 조건을 만족하면 반복 복호를 중지시키고, 복호 결과가 수렴하지않을 경우에도 지정된 반복 횟수동안 진행후 중지시킴으로써 복호 비용을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 터보 복호기에서 반복 복호를 중지하는 장치 및 이를 구비한 터보 복호기에 관한 것으로, 터보 복호기의 연판정(soft decision) 출력에 대한 소정 판정함수의 판정결과에 따라 반복 복호를 중지하는 장치 및 이를 구비한 터보 복호기에 관한 것이다.
에러 정정 부호(Error Correction Code)인 터보 부호(Turbo code)는 입력 순서를 바꾸어 주는 인터리버(interleaver)들과 재귀적 조직형 길쌈 부호(Recursive Systematic Convolutional Code)들을 병렬로 연결한 부호이다. 터보 부호를 구성하는 재귀적 조직형 길쌈 부호를 구성 부호(component code)라고 한다. 터보 부호의 출력은 입력 비트들과, 입력 비트들을 구성 부호로 부호화하여 얻어지는 출력중 입력 비트와 동일한 비트를 제외한 패리티 비트들과, 인터리버로 입력 비트들의 순서를 바꾼 후 구성 부호로 부호화하여 얻어지는 출력 중 순서가 바뀐 입력 비트와 동일한 비트를 제외한 패리티 비트들로 이루어진다. 경우에 따라 인터리버와 구성부호는 하나 이상 사용될 수 있다.
터보 부호는 구성 부호 단위로 복호한다. 구성 부호의 복호기 입력은 조직형 심볼들과 패리티 심볼들과 조직형 심볼들에 대한 사전 정보들로 이루어진다. 구성 부호의 복호기 출력은 조직형 심볼들을 복호하여 얻어지는 로그 근사율(Log Liklihood Ratio, LLR)과 조직형 심볼들의 부가 정보들로 이루어진다. 구성 부호의 복호기 입력중 조직형 심볼들은 터보 부호의 출력 중 구성 부호의 입력 비트들에 해당하는 심볼들을 인터리버로 순서를 바꾼 것이다. 구성 부호의 복호기 입력중 패리티 심볼들은 터보 부호의 출력중 구성 부호의 패리티 비트들에 해당하는 심볼들이다. 구성 부호의 복호기 입력중 사전 정보들은 다른 구성 부호의 복호기들의 출력중 부가 정보들을 인터리버로 순서를 바꾼 값들로 구성된다.
터보 부호의 복호는 모든 구성 부호에 대해 순차적 또는 병렬적으로 구성 부로의 복호를 수행함으로써 이루어진다. 모든 구성 부호에 대해 한 번씩 구성 부호의 복호를 수행한 경우 터보 부호의 반복 복호를 1회 수행하였다고 한다.
터보 부호로 부호화된 경우, 수신된 신호들은 터보 부호의 반복 복호 특성 때문에 다음 3가지 경우로 분류할 수 있다.
(1) 반복 복호 횟수가 증가함에 따라 소정 값으로 수렴한 후 더 이상 변화가 없고, 수렴된 값과 입력 데이터가 동일하여 에러가 발생하지않은 경우
(2) 반복 복호 횟수가 증가함에 따라 소정 값으로 수렴한 후 더 이상 변화가 없고, 수렴된 값과 입력 데이터가 달라서 에러가 발생한 경우
(3) 반복 복호 횟수가 증가함에 따라 소정 값으로 수렴하지않고, 에러의 위치가 반복 복호 횟수에 따라 달라지는 경우
상술한 분류중 (2)와 (3)의 경우는 반복 복호를 많이 하더라도 수신신호에서 에러를 정정할 수 없다. (1)의 경우는 수렴되기 전까지 반복 복호를 한 경우 에러를 정정할 수 없고, 수렴될 때까지 반복 복호를 한 경우에는 에러를 정정할 수 있다. 따라서, 반복 횟수를 많이 할수록 (1)의 경우가 발생할 때 수렴하기 전에 반복 복호를 중지함으로써 에러를 정정할 수 없는 경우가 줄어들기 때문에, 비트오류율(BER) 관점에서의 복호 성능이 좋아질 수 있다.
그러나, 반복 복호 횟수를 증가시킬수록 반복 복호 횟수에 따른 터보 부호의 복호 성능의 향상 정도는 줄어들고, 반복 복호에 따른 계산량은 반복 복호 횟수에 따라 비례적으로 증가하기 때문에 적절하게 반복 횟수를 결정하여야 한다.
모든 입력 프레임에 대해 동일한 횟수의 반복 복호를 수행하는 대신 필요한 횟수만큼 반복 복호를 수행하기 위해서는 터보 복호기의 입력 심볼들과 복호기의 출력들로부터 필요한 반복 횟수를 추정해야 한다.
터보 복호기에서는 송신 신호를 알 수 없으므로 (1)의 경우와 (2)의 경우를 알 수 없다. 또한, 최대 반복 복호 횟수가 크지 않다면 (3)의 경우와 (1) 또는 (2)의 경우를 터보 복호기의 출력만으로 구별하는 것은 매우 어렵다.
따라서, 수신된 신호에 대해 반복 복호를 수행하면서 복호기의 출력으로 수렴하는 순간을 찾은 후 반복 복호를 중단하는 것이 필요하다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 터보복호기에서 출력되는 연판정 값에 대한 소정 판정함수의 판정결과에 따라 반복 복호를 중지하는 장치 및 이를 구비한 터보 복호기를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터보 복호기의 반복 복호 중지 장치 및 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기에 대한 블록도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기위한, 본 발명은 터보 부호화된 데이터를 반복 복호화하여 연판정 값을 출력하고, 반복 복호 중지 신호에 의해 반복 복호를 중지하는 터보 복호의 연판정 값 출력부; 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에서 현재 출력된 연판정 값의 절대값이 이전에 저장된 최소 절대값보다 작으면 상기 현재 출력된 연판정 값의 절대값을 최소 절대값으로 저장하고, 출력하는 최소 절대값 판별기; 상기 최소 절대값을 소정 기준값과 비교하여 상기 최소 절대값이 상기 기준값보다 작으면 제1레벨 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 비교기가 제1레벨 신호를 출력하거나 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부가 소정 횟수동안 반복 복호를 수행했다면 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에 상기 반복 복호 중지 신호를 출력하는 반복 복호 중지 신호 출력부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기위한, 본 발명은 터보 부호화된 데이터를 반복 복호화하여 연판정 값을 출력하고, 반복 복호 중지 신호에 의해 반복 복호를 중지하는 터보 복호의 연판정 값 출력부; 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에서 출력되는 연판정 값으로부터 구한 소정 판정함수가 소정 조건을 만족하거나, 상기 터보복호의 연판정 값 출력부가 소정 횟수동안 반복 복호를 수행하면 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에 상기 반복 복호 중지 신호를 출력하는 반복 복호 중지부; 상기 연판정 값에 소정 가중치를 주어서 누적하는 가중부; 및 상기 반복 복호 중지 신호에 의해 온되고, 소정 횟수동안 반복 복호의 수행여부에 따라 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부의 출력값 또는 상기 가중부의 출력값을 경판정하여 복호화된 결과를 출력하는 경판정값 출력부를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 터보 복호기의 반복 복호 중지 장치 및 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기에 대한 블록도이다. 도시된 바에 따른, 반복 복호 중지 장치는 터보 복호의 연판정값 출력부(100) 및 반복 복호 중지부(110)를 포함한다. 도시된 바에 따른 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기는 상기 반복 복호 중지 장치에 가중부(120) 및 경판정값 출력부(130)를 더 구비한다. 이외에 상기 반복 복호 중지부(110), 가중부(120) 또는 경판정값 출력부(130)에 각각 제어신호를 출력하는 카운터(140)를 더 구비한다.
반복 복호 중지부(110)는 최소 절대값 판별기(111), 기준값 저장부(112), 비교기(113) 및 반복 복호 중지 신호 출력부(114)를 구비한다. 본 실시예에서 반복 복호 중지 신호 출력부(114)는 논리합 연산기이다.
가중부(120)는 곱셈기(121), 가중치 저장부(122) 및 가산기(123)를 구비한다.
경판정값 출력부(130)는 제1경판정부(131), 제2경판정부(132) 및선택기(MUX, 133)를 구비한다.
상기 구성에 따른 동작은 다음과 같다. 터보 복호의 연판정값 출력부(100)는터보 부호화된 데이터를 수신하고 복호화하여 i번째 출력 비트에 대해 LLR을 출력한다. 터보 복호의 연판정값 출력부(100)로는 기존의 MAP(Maximum A Posteriori probability) 알고리즘 또는 SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)를 수행하는 터보 복호기가 적절하다. 상기 LLR은 다음 식으로 표현된다.
경판정(hard decision)은 LLR(i)가 양수일 때는 1로, 음수일 때는 0으로 판정하기 때문에 상기 식은 다음 식과 같이 변형될 수 있다.
본 발명에서는 LLR(i)에 대해 반복 복호 중지를 판정하는 판정함수로 LLR(i)의 최소 절대값을 사용하고, 판정함수값과 비교하여 반복 복호 중지를 판정하는 기준값은 시스템이 요구하는 비트오율(BER)로 계산된 LLR의 절대값, 또는 채널 정보로부터 얻어지는 비트당 에너지대 잡음전력 스펙트럼(Eb/N0)의 함수로 정할 수 있다.
최소 절대값 판별기(111)는 상기 판정함수를 찾기위해 내부에 저장된 이전 최소 절대값을 현재 출력되는 LLR(i)의 절대값과 비교하고, 둘 중 더 작은 값을 저장함으로써 터보 복호의 연판정값 출력부(100)에서 출력되는 LLR(i)에 대해 최소 절대값을 찾는다.
비교기(113)는 최소 절대값 판별기(111)에서 출력되는 최소 절대값과 기준값 저장부(112)에 저장된 기준값을 비교하여, 최소 절대값이 기준값보다 작은 경우 1, 그렇지않은 경우 0을 출력한다.
기준값 저장부(112)는 상술한 바와 같이 시스템 요구사항에 따라 결정되는 LLR의 절대값을 저장한다. 이는 복호된 비트의 오류 확률이 시스템이 요구하는 오류 확률보다 작아질 때는 반복 복호를 중단하는 것을 의미한다. 이와는 달리 기준값 저장부(112)는 채널 정보로부터 얻어지는 Eb/No의 함수를 저장할 수도 있다.
논리합 연산기(114)는 비교기의 출력과 상기 카운터(140)로부터 소정 반복횟수동안 반복 복호를 수행했음을 나타내도록 출력되는 MAX_CNT를 논리합하고, 그 결과를 상기 터보 복호의 연판정값 출력부(100)에 출력한다. 즉, 논리합 연산기(114)는 최소 절대값이 기준값보다 작은 경우 혹은 MAX_CNT가 정해진 횟수에 도달한 경우 제1레벨 신호를 반복 복호 중지신호로 출력한다. 본 발명에서 최소 절대값이 기준값보다 작지않은 상태에서 MAX_CNT까지 반복 복호가 진행되었을 때 반복 복호를 중지하는 이유는, 반복 복호 횟수를 늘리더라도 복호 데이터가 특정값으로 수렴하지않고 복호되는 데이터에 오류가 존재하며 그 오류의 위치가 반복 횟수에 따라 달라진다고 간주하기 때문이다. 따라서 MAX_CNT까지 반복 복호를 수행했다면 반복 복호를 중단하도록 한다. 터보 복호의 연판정값 출력부(100)는 상기 논리합 연산기(114)의 출력에 따라 반복 복호를 계속하거나 중단한다.
곱셈기(121)는 터보 복호의 연판정값 출력부(100)에서 출력되는 LLR과 가중치 저장부(122)에 저장된 값중 하나를 곱한다. 가중치 저장부(122)는 매 반복 횟수마다 서로 다른 값을 출력할 수 있도록 서로 다른 값들을 저장할 수 있다. 이 경우에는 카운터(140)에서 가중치 저장부(122)의 저장위치를 선택신호로 주고, 반복 회수가 증가함에 따라 상기 선택신호를 1씩 증가하여 가중치 저장부(122)에 출력함으로써 가중치 저장부(122)에 저장된 가중치들을 순차적으로 읽을 수 있다.
다른 실시예로서, 가중치들을 0 또는 1로 하여 곱셈기(121)가 필요치않게할 수도 있다.
가산기(123)는 첫번째 반복 복호가 시작됨을 나타내는 카운터(140)의 리셋신호로 초기화되며, 곱셈기(121)의 출력을 누적한다.
경판정값 출력부(130)는 상기 반복 복호 중지부(110)에서 출력되는 반복 복호 중지신호에 의해 온된다. 즉, 반복 복호 횟수가 최대이거나 최소 절대값이 기준값보다 작으면 반복 복호를 중지하고 복호화된 비트를 출력한다.
경판정 출력부(130)가 반복 복호 중지신호에 의해 온되면, 제1경판정부(131)는 터보 복호의 연판정값 출력부(100)에서 출력되는 LLR을 경판정한다.
제2경판정부(132)는 가산기(123)의 출력값을 경판정한다.
MUX(133)는 카운터(140)의 MAX_CNT 신호에 따라 제1경판정부(131)와 제2경판정부(132)의 출력중 하나를 복호 비트로 출력한다. 즉, 반복 복호가 지정된 횟수동안 이루어졌다면 제2경판정부(132)의 출력을 복호 비트로 출력하고, 그렇지않은 경우에는 제1경판정부(131)의 출력을 복호 비트로 출력한다.
본 발명에 의하면, 터보 복호기에서 출력되는 LLR의 최소 절대값을 판정함수로 이용하여 상기 판정함수가 소정 조건을 만족하면 반복 복호를 중지시키고, 복호 결과가 수렴하지않을 경우에도 지정된 반복 횟수동안 진행후 중지시킴으로써 복호 비용을 줄일 수 있고, 복호 결과가 수렴하지않을 경우에도 LLR의 가중치를 누적하여 복호화함으로써 비트 오류율도 감소시킬 수 있다.
Claims (6)
- 터보 부호화된 데이터를 반복 복호화하여 연판정 값을 출력하고, 반복 복호 중지 신호에 의해 반복 복호를 중지하는 터보 복호의 연판정 값 출력부;상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에서 현재 출력된 연판정 값의 절대값이 이전에 저장된 최소 절대값보다 작으면 상기 현재 출력된 연판정 값의 절대값을 최소 절대값으로 저장하고, 출력하는 최소 절대값 판별기;상기 최소 절대값을 소정 기준값과 비교하여 상기 최소 절대값이 상기 기준값보다 작으면 제1레벨 신호를 출력하는 비교기; 및상기 비교기가 제1레벨 신호를 출력하거나 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부가 소정 횟수동안 반복 복호를 수행했다면 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에 상기 반복 복호 중지 신호를 출력하는 반복 복호 중지 신호 출력부를 포함하는 터보 복호기의 반복 중지 장치.
- 터보 부호화된 데이터를 반복 복호화하여 연판정 값을 출력하고, 반복 복호 중지 신호에 의해 반복 복호를 중지하는 터보 복호의 연판정 값 출력부;상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에서 출력되는 연판정 값으로부터 구한 소정 판정함수가 소정 조건을 만족하거나, 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부가 소정 횟수동안 반복 복호를 수행하면 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에 상기 반복 복호 중지 신호를 출력하는 반복 복호 중지부;상기 연판정 값에 소정 가중치를 주어서 누적하는 가중부; 및상기 반복 복호 중지 신호에 의해 온되고, 소정 횟수동안 반복 복호의 수행여부에 따라 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부의 출력값 또는 상기 가중부의 출력값을 경판정하여 복호화된 결과를 출력하는 경판정값 출력부를 포함하는 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기.
- 제2항에 있어서, 상기 반복 복호 중지부는상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에서 현재 출력된 연판정 값의 절대값이 이전에 저장된 최소 절대값보다 작으면 상기 현재 출력된 연판정 값의 절대값을 최소 절대값으로 저장하고, 출력하는 최소 절대값 판별기;상기 최소 절대값을 소정 기준값과 비교하여 상기 최소 절대값이 상기 기준값보다 작으면 제1레벨 신호를 출력하는 비교기; 및상기 비교기가 제1레벨 출력하거나 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부가 상기 횟수동안 반복 복호를 수행했다면 상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에 상기반복 복호 중지 신호를 출력하는 반복 복호 중지 신호 출력부를 구비하는 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가중부는상기 터보 복호의 연판정 값 출력부에서 출력되는 연판정 값과 소정 가중치를 곱하는 곱셈기;상기 가중치를 저장하고 상기 곱셈기에 상기 가중치를 출력하는 가중치 저장부; 및상기 곱셈기의 출력을 누적하는 가산기를 구비하는 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기.
- 제4항에 있어서, 상기 가중치 저장부는복수의 가중치를 저장하고, 소정 선택신호에 의해 선택된 위치의 가중치를 상기 곱셈기로 출력하는, 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기.
- 제4항에 있어서, 상기 경판정값 출력부는상기 터보 복호의 연판정값 출력부에서 출력되는 연판정값을 경판정하는 제1경판정부상기 가산기의 출력을 경판정하는 제2경판정부; 및상기 횟수동안 반복 복호의 수행여부에 따라 상기 제1경판정부 또는 제2경판정부의 출력을 복호 비트로 선택하는 선택기를 구비하는 반복 복호 중지 기능을 갖는 터보 복호기.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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