KR100379385B1 - 하향링크 고정위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 이동통신에 관한 것으로, 특히 광대역 코드 분할 다중 접속(이하, W-CDMA 라 약칭함) 방식을 이용하는 차세대 이동통신 시스템에서 서로 다른 서비스를 지원하는 전송채널(transport channel)의 각 비트열(bit stream)에 대해 펑쳐링(puncturing) 또는 반복(repetition)을 적용하여 최적 수준의 코드 레이트로 조정하는 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법에 관한 것이다.

이에 대해 본 발명에서는 하향링크에서 전송 포맷(TF)에 따라 고정 위치 레이트 매칭을 위해 입력되는 비트열의 크기 N이 변할 때, 펑쳐링되는 비트량을 최소화하는데 적당한 파라미터 결정 방법을 제공한다.

Description

하향링크 고정위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법{parameter determining method for fixed position rate matching in downlink}

본 발명은 차세대 이동통신에 관한 것으로, 특히 W-CDMA 방식을 이용하는 차세대 이동통신 시스템에서 서로 다른 서비스를 지원하는 전송채널(transport channel)의 각 비트열(bit stream)에 대해 펑쳐링(puncturing) 또는 반복(repetition)을 적용하여 최적 수준의 코드 레이트로 조정하는 레이트 매칭을위한 파라미터 결정 방법에 관한 것이다.

현재 표준화가 진행되고 있는 3세대 공동 프로젝트(Third Generation Partnership Project ; 이하, 3GPP 라 약칭함)에서는 상향링크 레이트 매칭(uplink rate matching) 및 하향링크 레이트 매칭(downlink rate matching)에 대한 기술 명세를 제시하고 있다.

이 레이트 매칭은 채널 코딩을 거친 비트열에 대해 특정 비트를 제거하는 펑쳐링 처리 또는 특정 비트를 추가하는 반복 처리를 가하여, 무선 인터페이스에 가장 적합한 수준의 코드 레이트로 조정하는 작업이다.

특히 하향링크에서의 레이트 매칭은 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

그 중 하나가 고정된 위치에서 펑쳐링 및 반복을 수행하는 고정 위치 레이트 매칭이다. 이는 디코딩할 때, 수신측이 블라인드 레이트 결정 방식(blind rate detection)을 사용하여 수신 비트 레이트를 결정하는 경우이다.

다른 하나는 펑쳐링 및 반복 위치를 유연성 있게 변화시킬 수 있는 레이트 매칭이다. 이는 디코딩할 때, 수신측이 수신 프레임의 여러 필드 중 전송 포맷 조합 식별자(TFCI : Transport Format Combination Indicator) 필드의 정보를 이용하여 수신 비트 레이트를 결정하는 경우이다.

이러한 각각의 하향링크 레이트 매칭은, 펑쳐링 알고리즘(또는 반복 알고리즘)을 사용하여 펑쳐링 패턴(또는 반복 패턴)을 결정하는 과정(pattern determining)과, 펑쳐링 알고리즘(또는 반복 알고리즘)에 사용될 레이트 매칭 파라미터를 결정하는 과정(signaling determining)으로 크게 나눌 수 있다.

먼저 파라미터를 결정하는 과정에서는, 펑쳐링(또는 반복)되는 최초 비트 위치를 결정하기 위한 초기 오차값과, 이 최초 펑쳐링 비트 위치(또는 최초 반복 비트 위치)를 기준으로 일정 비트만큼 떨어진 나머지 펑쳐링될 비트들(또는 반복된 비트들)의 위치를 결정하기 위한 펑쳐링 거리(또는 반복 거리)를 계산한다.

이 같은 결정된 파라미터를 레이트 매칭 알고리즘에 적용하여, 채널 코딩된 전체 비트열에 대해 균일한 펑쳐링(또는 균일한 반복)이 실시되도록 하는 것이 기존의 하향링크 레이트 매칭의 기본 전제 조건이다.

다음은 상기에서 설명된 종래의 레이트 매칭 중 고정된 위치에서 펑쳐링 및 반복을 수행하는 고정 레이트 매칭 알고리즘에 사용될 레이트 매칭 파라미터의 결정 절차를 설명한다.

먼저 모든 전송채널 i에 대하여 임시 변수 N_i,*은 다음과 같은 식 1로 계산된다.

여기서, TTI는 전송 시간 간격(Transport Time Interval ; 이하, TTI 라 약칭함)을 나타내며, 첨자 i는 전송채널의 번호를 나타낸 인덱스이다. 또한 첨자 l은 전송 포맷 세트(TFS : Transport Format Set) 중 한 TTI에서 가질 수 있는 전송 포맷(TF : Transport Format)을 나타낸 인덱스이다.

이 때, 펑쳐링이나 반복되는 비트의 양은 모든 전송채널 i와 전송포맷(TF) l에 대하여 다음과 같은 과정을 통하여 계산된다.

기본적으로 펑쳐링 또는 반복되는 비트량은 상기한 임시 변수를 이용하여 다음과 같이 계산된다.

"

"

여기서 i=1,…,I이며, 이렇게 계산된을 이용하여는 다음 식 2에 의해 계산된다.

종래의 컨벌루션 코드에 대한 고정위치 레이트 매칭에서 사용되는 파라미터들은 다음과 같이 결정되며, 레이트 매칭 알고리즘에서 사용되는 파라미터 a는 2이다.

"

"

"

상기와 같이 결정된 각 컨벌루션 코드에 대한 레이트 매칭 파라미터를 입력으로 하여 종래의 고정 위치 레이트 매칭 알고리즘의 결과는 다음과 같이 해석된다.

임의의 TTI 동안 전송채널로 내려오는 비트열은 전송 포맷(TF) 에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 이 전송채널을 통해 내려오는 하나의 무선 프레임당 비트수를로 정의한다. 이 때 종래의 고정 위치 레이트 매칭에 사용될 파라미터는 다음의 절차에 의해 결정된다.

우선적으로 임의의 TTI에 대해 전송 포맷(TF)의 가능한 값들 중에서 가장 큰 비트열의 크기를 사용하여 레이트 매칭을 위한 펑쳐링 량 또는 반복 량을 결정한다. 이 값이이다.

이 후 이 값은 각각의마다 정해지는 값이 아니라 전송 포맷(TF) 중의 최대값, 즉을 이용하여 계산되며, 고정적으로 사용된다.

그리고 레이트 매칭을 위한 펑쳐링 또는 반복 위치는 e_ini를 초기 오차값으로 사용하여 e_minus만큼씩을 감산한 후 이 감산값이 0보다 작거나 같게 될 때로 정해진다.

이후 한 번의 펑쳐링 또는 반복이 발생하면, 일정량의 e_plus만큼의 값을 그 감산값에 누적하여 오차값 갱신을 수행한다.

여기서, e_minus나 e_plus는 모두에 대해서만 정의되는 값이다.

따라서 전송 포맷(TF)이 달라짐에 따라 레이트 매칭을 위한 입력으로 사용되는 입력 비트열의 크기가 달라진다 하더라도 고정 위치 레이트 매칭에서는을 입력으로 하는 경우에 대한 펑쳐링 혹은 반복 패턴 중의 일부를 사용하여 펑쳐링 또는 반복을 수행한다.

이에 대한 적용 예를 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내었다.

이 적용 예들은 전송 포맷(TF)에 따라가 11비트, 8비트, 7비트를 가질 경우이다. 즉이다.

또한 적용 예들은 11비트 중 3비트가 펑쳐링되도록 파라미터가 계산되었다고 가정한 경우로써,이다.

따라서 레이트 매칭 알고리즘에서 사용되는 파라미터는 다음과 같이 표현될 수 있다.

"

"

도 1은인 경우에 대한 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면이다.

도 2는 전송 포맷(TF)이 변하여 레이트 매칭을 위한 입력 비트열의 크기가 8비트인 경우, 즉일 때 레이트 매칭 패턴을 나타내었으며, 도 3은 전송 포맷(TF)이 변하여 레이트 매칭을 위한 입력 비트열의 크기가 7비트인 경우, 즉일 때 레이트 매칭 패턴을 나타내었다.

상기한 도 1, 도 2 및 도 3을 통해 알 수 있듯이, 펑쳐링되는 비트 위치는에 대한 펑쳐링의 패턴의 일부로 결정되며, 고정 위치 펑쳐링 패턴의 일부가 된다.

이러한 종래의 고정 위치 레이트 매칭 절차에서는 전송 포맷(TF)의 변화에 상관없이 최대의 입력 비트열 크기에 대해 펑쳐링 또는 반복될 비트량이 결정되면, 그 결정된 값을 사용하여 고정 위치 레이트 매칭 패턴 가운데 일부를 사용하여 펑쳐링 또는 반복을 수행한다.

따라서 전송 포맷(TF)의 변화에 따라 레이트 매칭될 입력 비트열의 크기가 변할 경우, 실제적으로 펑쳐링 패턴(또는 반복 패턴)을 결정하는 과정에서의 유효 레이트 매칭 양은 다음의 과정에 의해 유도된다.

우선적으로 고정 위치 레이트 매칭 패턴 상에서의 평균 펑쳐링 거리(또는 평균 반복 거리) d는 다음 식 3에 의해 계산된다.

이 때 전송 포맷(TF)의 변화에 따라서 레이트 매칭될 비트열의 입력 크기가변하였다 하더라도, 입력 비트열에서 펑쳐링(또는 반복)은 평균적으로 d의 거리마다 발생된다. 또한 초기 오차값 e_ini과 파라미터 a의 값들은 실제적인 레이트 매칭 패턴을 결정하는데 중요한 역할을 하므로, 이들 값에 따라 유효 레이트 매칭 양에 대한 정확한 수식이 변할 수 있다.

결국 레이트 매칭 파라미터를 결정하는 과정에서 a=2로, e_ini=1로 결정되고, 전송 포맷(TF)의 변화에 따라 N만큼의 길이를 가진 입력 비트열에 대한 레이트 매칭을 가한다고 할 때, 실제적으로 레이트 매칭되는 양는 다음 식 4와 같이 표현된다.

이 때, 상기한 도 2와 같이 N=8인 경우에 유효 레이트 매칭 양은 다음 식 5에서와 같이 -3으로 결정된다.

그리고 상기한 도 3과 같이 N=7인 경우에 유효 레이트 매칭 양은 다음 식 6에서와 같이 -2로 결정된다.

결국 도 2 및 도 3에 도시된 패턴에서 알 수 있듯이 두 레이트 매칭 패턴의 펑쳐링(또는 반복) 위치가 서로 일치하는 것을 확인할 수 있다.

그런데 만약 고정 위치 레이트 매칭 절차에서 a=2,를 사용한다면, 전송 포맷(TF)의 변화에 따라 N만큼의 길이를 가진 비트열이 레이트 매칭을 위한 입력 비트열이 되어, 실제적으로 레이트 매칭 알고리즘에 의한 유효 레이트 매칭 양는 다음 식 7과 같이 나타낼 수 있다.

상기한 식 4와 식 7을 통해 알 수 있듯이, 상기한 식 4와 식 7에 의해 결정된 유효 레이트 매칭 양은 동일한 N에 대하여 최대 1비트만큼 차이를 보일 수 있다. 즉 상기한 식 4를 적용한 경우에는 동일한 입력 비트열 N에 대해 상기한 식 7을 적용한 경우에 비해 1비트가 더 펑쳐링(또는 반복)이 발생한다는 것이다.

앞에서도 언급했듯이 고정 위치 레이트 매칭은 수신측이 블라인드 레이트 결정 방식(blind rate detection)을 사용하여 수신 비트 레이트를 결정하는 경우에 사용되는 기법이다. 따라서 고정 위치 레이트 매칭에 사용되는 전송채널에 대한 입력 비트열 크기는 일반적으로 작은 값을 가질 것이다. 이렇게 작은 크기의 입력 비트열에 대해 1비트 펑쳐링이 더 발생된다는 것은 보다 큰 성능 차이를 가져온다.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 하향링크에서 전송 포맷(TF)에 따라 고정 위치 레이트 매칭을 위해 입력되는 비트열의 크기 N이 변할 때, 펑쳐링되는 비트량을 최소화하는데 적당한 파라미터 결정 방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하향링크 고정위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법의 제1 특징은, 일정 전송 시간 간격(TTI)에서 가질 수 있는 전송 포맷(TF)의 최대 비트 크기를 레이트 매칭 패턴을 결정하기 위한 변수(e)의 초기 오차값으로 결정하는 단계와, 상기 레이트 매칭을 위해 입력되는 입력 비트열의 크기를 미리 결정된 평균 펑쳐링 거리로 나눈 그 값 이하의 최대 정수값을 상기 입력 비트열에 대한 유효 펑쳐링 양으로 결정하는 단계로 이루어진다.

상기 유효 펑쳐링 양 결정 단계 이후에 상기 입력 비트열에 대한 최초 펑쳐링 위치는 상기 입력 비트열의 첫 번째 비트에서 수 비트만큼 떨어진 위치로 결정되며, 또한 상기 유효 펑쳐링 양 결정 단계 이후에 상기 입력 비트열이 상기 전송 포맷(TF)의 비트 크기 중 최대 비트 크기가 아닌 길이로 변할 때, 상기 결정된 동일한 초기 오차값이 레이트 매칭에 사용된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하향링크 고정위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법의 제2 특징은, 일정 전송 시간 간격(TTI)에서 가질 수 있는 전송 포맷(TF)의 최대 비트 크기에 두 배를 곱하여, 그 값을 레이트 매칭 패턴을 결정하기 위한 변수(e)의 초기 오차값으로 결정하는 단계와, 상기 레이트 매칭을 위해 입력되는 입력 비트열의 크기를 미리 결정된 평균 펑쳐링 거리로 나눈 그 값을 넘지 않는 최대 정수값만큼 실제 펑쳐링하는 단계로 이루어진다.

여기서, 상기 펑쳐링이 발생된 이후 상기 초기 오차값을 일정 값만큼 감분시킨 결과에 누적시킬 값으로, 상기 전송 시간 간격(TTI)에서 가질 수 있는 전송 포맷(TF)의 최대 비트 크기에 두 배를 곱한 값이 정해진다.

마지막으로 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하향링크 고정위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법의 제3 특징은, 하향링크에서 전송 포맷(TF)에 따라 고정 위치 레이트 매칭을 위해 입력되는 비트열 크기 변화에 상관없이, 상기 입력 비트열의 첫 번째 비트에서 수 비트만큼 떨어진 거리에서 최초 펑쳐링이 발생되며, 이후 상기 최초 펑쳐링된 비트 위치에서 고정된 일정 거리 간격에서 다음 펑쳐링이 발생된다.

도 1은인 경우에 대한 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면.

도 2는인 경우에 대한 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면.

도 3은인 경우에 대한 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면.

도 4는인 경우에 본 발명에 따른 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면.

도 5는인 경우에 본 발명에 따른 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면.

도 6은인 경우에 본 발명에 따른 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면.

이하 본 발명의 하향링크 고정위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 가장 기본적으로, 전송 포맷(TF)에 따라 고정 위치 레이트 매칭을 위해 입력되는 비트열의 크기 N이 변할 때 펑쳐링되는 비트량을 최소화하기 위해 레이트 매칭 패턴을 결정하는 과정에서 사용된 파라미터 a를 2로 하고,를 사용한다.

이 경우에는 유효 레이트 매칭 양이 상기한 식 7에 의해 결정된다.

그러나 만약 레이트 매칭 패턴을 결정하는 과정에서 사용된 파라미터 a를 2로 하고,를 사용한다면, 최초 펑쳐링(또는 반복)되는 비트 위치를 최대한 최초 비트로부터 멀리 잡을 수 있으므로, 고정 위치 레이트 매칭에서 펑쳐링되는 비트량을 최소화할 수 있다.

즉, 고정 위치 레이트 매칭을 위해 생각할 수 있는 보다 바람직한 레이트 매칭 패턴 결정 과정에서의 파라미터들은, a=2로 하고,이다.

이 경우, 유효 레이트 매칭 양은 다음 식 8에 의해 계산되어 결정된다.

상기한 식 8에서 유효 레이트 매칭 양을 결정하기 위해 수학적 기법으로 ""을 사용한다. 이 ""는 내림 연산자로써 α를 넘지 않는 최대 정수값이다.

따라서 상기한 식 4, 식 7 및 식 8을 통해 확인할 수 있는 바와 같이 고정위치 레이트 매칭 절차에서는 a=2,로 했을 때, 입력 비트열 크기 N의 변화에 따른 펑쳐링 양을 최소화할 수 있다.

이하에서는 이에 따른 여러 적용 예를 설명한다.

이를 위해 도 4, 도 5 및 도 6에 나타낸 레이트 매칭 패턴을 참조한다.

이 적용 예들은 전송 포맷(TF)에 따라가 11비트, 8비트, 7비트를 가질 경우이다. 즉이다.

또한 적용 예들은 11비트 중 3비트가 펑쳐링되도록 파라미터가 계산되었다고 가정한 경우로써,이다.

따라서 레이트 매칭 알고리즘에서 사용되는 파라미터는 다음과 같이 표현될 수 있다.

"

"

다음은 상기한 파라미터를 사용하는 레이트 매칭 알고리즘을 나타내었다.

"if puncturing is to be performed

e = e_ini

m = 1

do while m＜＝N

e = e - e_minus

if e＜＝0 then

puncture bit x_i,m

e = e + e_plus

end if

m = m + 1

end do

else if repetition is to be performed

e = e_ini

m = 1

do while m＜＝N

e = e - e_minus

do while e＜＝0 then

repeat bit x_i,m

e = e + e_plus

end do

m = m + 1

end do "

도 4는인 경우에 본 발명에 다른 레이트 매칭 패턴을 나타낸 도면이다.

도 5는 전송 포맷(TF)이 변하여 레이트 매칭을 위한 입력 비트열의 크기가 8비트인 경우, 즉일 때 본 발명의 레이트 매칭 패턴을 나타내었으며, 도 6은 전송 포맷(TF)이 변하여 레이트 매칭을 위한 입력 비트열의 크기가 7비트인 경우, 즉일 때 본 발명의 레이트 매칭 패턴을 나타내었다.

상기한 도 4, 도 5 및 도 6을 통해 알 수 있듯이, 펑쳐링되는 비트는 기존에 e_ini=1인 경우에 비해에서로 바뀔 때, 1비트만큼의 펑쳐링 양이 줄어든다. 또한 기존에 e_ini=1인 경우에 비해에서로 바뀔 때, 1비트만큼의 펑쳐링 양이 줄어든다.

별도로 도 5에 도시된 펑쳐링 패턴을 얻기 위한 또다른 방법은 파라미터 a를 1로 정하고,로 정하여 사용하는 것이다.

이 때 레이트 매칭 패턴을 결정하기 위한 과정에서는 다음과 같은 파라미터들이 사용된다.

"

"

이상에서 설명된 본 발명의 개념을 일반화시키면 다음과 같다.

우선적으로 본 발명의 고정 위치 레이트 매칭에서 전송 포맷(TF)의 변화에 따라 레이트 매칭을 위해 입력되는 입력 비트열의 길이 N이 변할 때, 발생되는 유효 레이트 매칭 양을 최소화하기 위해서는 다음을 통해 생성되는 고정 위치 레이트 매칭 패턴을 사용한다.

"

"

이와 같이 생성된 고정 위치 레이트 패턴을 적용하는 경우, 전송 포맷(TF)의 변화에 따라 레이트 매칭을 위한 입력 비트열 크기 N이 변할 때 실제적인 유효 레이트 매칭 양은 상기한 식 8에 의해 계산되어 결정된다.

이상에서 설명된 본 발명의 하향링크 고정위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법에 따르면, 전송 포맷(TF)의 변화에 따라 레이트 매칭될 입력 비트열의 크기가 변할 경우, 기존 e_ini=1인 경우에 비해 1비트만큼의 펑쳐링 양이 줄어든다는 효과가 있다.

이렇게 하향링크에서 전송 포맷(TF)에 따라 고정 위치 레이트 매칭을 위해입력되는 비트열의 크기 N이 변할 때, 펑쳐링되는 비트량을 최소화함으로써, 일반적으로 전송채널에 대한 입력 비트열 크기가 작은 고정 위치 레이트 매칭에서보다 나은 성능을 발휘할 수 있도록 한다.

Claims (6)

1. 일정 전송 시간 간격(TTI)에서 가질 수 있는 전송 포맷(TF)의 최대 비트 크기를 레이트 매칭 패턴을 결정하기 위한 변수(e)의 초기 오차값으로 결정하는 단계와,

   상기 레이트 매칭을 위해 입력되는 입력 비트열의 크기를 미리 결정된 평균 펑쳐링 거리로 나눈 그 값 이하의 최대 정수값을 상기 입력 비트열에 대한 유효 펑쳐링 양으로 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하향링크 고정 위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유효 펑쳐링 양 결정 단계 이후, 상기 입력 비트열에 대한 최초 펑쳐링 위치는 상기 입력 비트열의 첫 번째 비트에서 수 비트만큼 떨어진 위치로 결정되는 것을 특징으로 하는 하향링크 고정 위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 유효 펑쳐링 양 결정 단계 이후, 상기 입력 비트열이 상기 전송 포맷(TF)의 비트 크기 중 최대 비트 크기가 아닌 길이로 변할 때, 상기 결정된 동일한 초기 오차값이 레이트 매칭에 사용되는 것을 특징으로 하는 하향링크 고정 위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법.
4. 일정 전송 시간 간격(TTI)에서 가질 수 있는 전송 포맷(TF)의 최대 비트 크기에 두 배를 곱하여, 그 값을 레이트 매칭 패턴을 결정하기 위한 변수(e)의 초기 오차값으로 결정하는 단계와,

   상기 레이트 매칭을 위해 입력되는 입력 비트열의 크기를 미리 결정된 평균 펑쳐링 거리로 나눈 그 값을 넘지 않는 최대 정수값만큼 실제 펑쳐링하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하향링크 고정 위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 펑쳐링이 발생된 이후 상기 초기 오차값을 일정 값만큼 감분시킨 결과에 누적시킬 값으로, 상기 전송 시간 간격(TTI)에서 가질 수 있는 전송 포맷(TF)의 최대 비트 크기에 두 배를 곱한 값이 정해지는 것을 특징으로 하는 하향링크 고정 위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법.
6. 하향링크에서 전송 포맷(TF)에 따라 고정 위치 레이트 매칭을 위해 입력되는 비트열 크기 변화에 상관없이, 상기 입력 비트열의 첫 번째 비트에서 수 비트만큼 떨어진 거리에서 최초 펑쳐링이 발생되며,

   이후 상기 최초 펑쳐링된 비트 위치에서 고정된 일정 거리 간격에서 다음 펑쳐링이 발생되는 것을 특징으로 하는 하향링크 고정 위치 레이트 매칭을 위한 파라미터 결정 방법.