KR100383737B1 - An apparatus for transmitting and receiving a signal in OFDM/CDMA system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱/부호 분할 다중 접속(OFDM/CDMA) 시스템의 송/수신 장치에 각각 병렬 연접 길쌈 부호화 및 복호화를 사용하여 오류 제어 성능을 개선하기 위한 OFDM/CDMA 시스템의 송/수신 장치에 관한 것으로서, 복수개의 송신 데이터 신호를 확산하고 그 확산된 복수개의 데이터 신호를 직렬 신호로 변환한 후 병렬 연접 길쌈 부호화하는 복수개의 프로세서(110), 상기 부호화된 각 직렬 데이터 신호를 입력하여 다수개의 병렬 반송파 전송로로 변환 출력하는 복수개의 직/병렬 변환기(130), 상기 각 직/병렬 변환기(130)로부터 출력된 병렬 데이터 신호를 입력하여 인터리빙을 수행한 후 출력하는 인터리버(150), 및 상기 인터리버(150)의 출력인 병렬 데이터 신호를 입력하여 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 신호로 변조한 후 무선 전송로를 매개로 전송하는 OFDM 변조기(170)를 구비하는 송신 장치; 및 상기 송신 장치에 대응하여 OFDM 복조기(210), 디인터리버(220), 병/직렬 변환기(230), PCCC 복호화부(240), 직/병렬 변환기(250) 및 역확산부(260)를 구비하는 수신 장치로 구성되어, 무선 전송로 상에서의 오류 제어 성능을 향상시킨다.The present invention provides a transmission / reception apparatus of an OFDM / CDMA system for improving error control performance by using parallel concatenated convolutional coding and decoding in a transmission / reception apparatus of an orthogonal frequency division multiplexing / code division multiple access (OFDM / CDMA) system. A plurality of processors 110 for spreading a plurality of transmission data signals, converting the plurality of spread data signals to a serial signal, and then parallel convolutional convolutional encoding, and inputs each of the encoded serial data signals A plurality of serial / parallel converters 130 for converting and outputting a parallel carrier transmission path, an interleaver 150 for inputting parallel data signals output from each serial / parallel converter 130 and performing interleaving, and Input a parallel data signal, which is the output of the interleaver 150, modulate it into an orthogonal frequency division multiplexing signal, and then The transmission apparatus includes an OFDM modulator 170 for transmission to; And an OFDM demodulator 210, a deinterleaver 220, a parallel / serial converter 230, a PCCC decoder 240, a serial / parallel converter 250, and a despreader 260 corresponding to the transmitter. It is composed of a receiving device to improve the error control performance on the wireless transmission path.
Description
본 발명은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱/부호 분할 다중 접속(OFDM/CDMA) 시스템의 송/수신 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱/부호 분할 다중 접속 시스템의 송신 및 수신 장치에 각각 병렬 연접 길쌈 부호화 및 복호화를 사용하여 오류 제어 성능을 개선하기 위한 직교 주파수 분할 멀티플렉싱/부호 분할 다중 접속 시스템의 송/수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission / reception apparatus of an orthogonal frequency division multiplexing / signal division multiple access (OFDM / CDMA) system, and more particularly, to a parallel connection to a transmission and reception apparatus of an orthogonal frequency division multiplexing / signal division multiple access system. A transmission / reception apparatus of an orthogonal frequency division multiplexing / code division multiple access system for improving error control performance using convolutional encoding and decoding.
고속 멀티미디어 서비스를 위해서는 높은 주파수 효율(spectrum efficiency)를 갖는 무선 전송 방식과 다원 접속(multiple access) 방식이 필요하다. 무선 전송로(wireless channel)에서 고속 데이터 전송에 적합한 방식 중의 하나가 다중반송파(multicarrier) 전송 방식이다. 다중반송파 방식에서는 다수개의 부반송파(subcarrier)를 사용하여 고속으로 들어오는 데이터를 먼저 직렬-병렬 변환(serial-to-parallel conversion)한 후 변조를 한다. 이 때, 반송파 간의 직교성(orthogonality)이 유지되어야 하는데, 이 직교성이 유지되는 경우의 다중반송파 방식을 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(orthogonal frequency division multiplexing : 이하 OFDM 이라 약칭 함)이라 한다. 또한, 무선 전송로 환경에서 고속 데이타 전송에 적합한 다중 접속 방식으로 부호 분할 다중접속(code divisionmultiple access : 이하 CDMA라 약칭 함) 방식이 현재 고려되고 있다.For a high speed multimedia service, a wireless transmission method having a high spectrum efficiency and a multiple access method are required. One of the methods suitable for high-speed data transmission in a wireless channel is a multicarrier transmission method. In the multi-carrier method, a plurality of subcarriers (subcarriers) are used for first-to-parallel conversion and then modulation for incoming data at high speed. At this time, orthogonality between carriers should be maintained. The multicarrier method in which orthogonality is maintained is referred to as orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter, referred to as OFDM). In addition, a code division multiple access (hereinafter, referred to as CDMA) scheme is currently considered as a multiple access scheme suitable for high-speed data transmission in a wireless transmission path environment.
무선 전송로에서 송신된 데이터가 전송도중 페이딩(fading) 등에 의해 열화(deterioration)가 발생하는데, 이것을 검출(detection)하고 정정(correction)하기 위해 여러 오류 제어 부호(error control coding)가 제안되어져 왔다. 현재까지는 주로 길쌈 부호(convolutional coding)와 RS(Reed-Solomon) 부호 등이 고려되어 왔는데, 최근에 와서 병렬 연접 길쌈 부호화(parallel concatenated convolutional coding : 이하 PCCC라 약칭 함) 방식이 매우 좋은 성능을 얻는 것으로 알려져 왔으나, 그동안의 연구에서, OFDM/CDMA 시스템에 PCCC를 적용하는 연구는 전혀 이루어지지 않았으므로, 이에 대한 연구가 요구되는 실정이다.Deterioration of data transmitted in a wireless transmission path occurs due to fading or the like during transmission. Various error control codings have been proposed to detect and correct this. Up to now, convolutional coding and RS (Reed-Solomon) codes have been considered. Recently, parallel concatenated convolutional coding (hereinafter, abbreviated as PCCC) is a very good performance. Although it has been known, in the past studies, since the study of applying the PCCC to the OFDM / CDMA system has not been done at all, it is a situation that needs to be studied.
본 발명은 상기와 같은 기술적 배경에 의해 창작된 것으로서, 그 목적은 병렬 연접 길쌈 부호화를 적용하여 OFDM/CDMA 시스템의 오류 제어 성능을 증대시킴으로서, 무선 전송로 상에서의 데이터 송수신 시 비트 오류 확률을 현저히 감소시킬 수 있도록 된 OFDM/CDMA 시스템의 송/수신 장치를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above technical background, and its purpose is to increase the error control performance of an OFDM / CDMA system by applying parallel convolutional convolutional coding, thereby significantly reducing the probability of bit error when transmitting and receiving data over a wireless transmission path. Another object of the present invention is to provide a transmission / reception device of an OFDM / CDMA system.
즉, 현재까지 OFDM 방식은 음성(audio) 및 영상(video) 방송 시스템에 적용되어 왔는데, 이를 무선 전송로 상에서의 고속 데이터 전송을 위한 방식으로 적용토록 함으로서, 주파수 선택성 페이딩 전송로(frequency selective fading channel)를 주파수 평탄 페이딩 전송로(frequency flat fading channel) 환경으로 만들어 페이딩에 의한 열화를 감소시키도록 한다. 이와 아울러, 고속 전송을 위한다중 접속 방식으로 부호 분할 다중 접속 시스템을 적용함으로서, 사용자 할당의 유용성(flexibility of user allocation), 외부 간섭 신호에 대한 강인성(robustness to external interference), 보안성(security), 및 연성 핸드오프(soft handoff) 등의 장점을 가지도록 한다. 또한, 이와 같은 OFDM/CDMA 시스템 방식에 PCCC를 적용하여 무선 전송로 상에서의 고속 데이터 전송 능력을 향상시키도록 한다.That is, until now, the OFDM method has been applied to audio and video broadcasting systems, and is applied to a method for high-speed data transmission on a wireless transmission path, thereby making it a frequency selective fading channel. ) To reduce the fading deterioration by making a frequency flat fading channel environment. In addition, by applying a code division multiple access system as a multiple access method for high speed transmission, the flexibility of user allocation, robustness to external interference signals, security, And soft handoff. In addition, the PCCC is applied to the OFDM / CDMA system scheme to improve the high-speed data transmission capability on the wireless transmission path.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 멀티플렉싱/부호 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치의 블록도이고,1 is a block diagram of a transmission apparatus of an orthogonal frequency division multiplexing / code division multiple access system according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM/CDMA 시스템의 수신 장치의 블록도 시스템의 수신 장치의 블록도이고,FIG. 2 is a block diagram of a receiving device of an OFDM / CDMA system according to an embodiment of the present invention, and is a block diagram of a receiving device of the system.
도 3은 도 1의 각 프로세서의 세부 블록도이고,3 is a detailed block diagram of each processor of FIG. 1;
도 4는 도 3의 병렬 연접 길쌈 부호화부의 세부 블록도이고,4 is a detailed block diagram of a parallel concatenated convolutional encoder of FIG. 3.
도 5는 도 2의 병렬 연접 길쌈 복호화부의 세부 블록도이고,5 is a detailed block diagram of a parallel concatenated convolutional decoder of FIG. 2,
도 6은 본 발명의 OFDM/CDMA 송/수신 장치의 시뮬레이션 결과로 반복 복호 횟수에 따른 신호 대잡음 비에 대한 비트 오류 확률 을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the bit error probability for the signal-to-noise ratio according to the number of iterative decoding as a simulation result of the OFDM / CDMA transmission / reception apparatus of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
110 : 프로세서 111 : 확산부110 processor 111 diffuser
112,230 : 병/직렬 변환기 120 : 병렬 연접 길쌈 부호화부112,230: bottle / serial converter 120: parallel convolutional weaving encoder
121,123 : 길쌈 부호화기 124 : 바이패스 출력부121,123: convolutional encoder 124: bypass output unit
130,250 : 직/병렬 변환기 150,122 : 인터리버130,250 Serial / Parallel Converter 150,122 Interleaver
170 : OFDM 변조기 210 : OFDM 복조기170: OFDM modulator 210: OFDM demodulator
220 : 디인터리버 240 : 병렬 연접 길쌈 복호화부220: deinterleaver 240: parallel concatenated convolutional decoder
260 : 역확산부260 despreading unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 OFDM/CDMA 시스템의 송/수신 장치는, 복수개의 송신 데이터 신호에 각각 해당 확산 수열을 곱하여 확산하고, 그 확산된 복수개의 데이터 신호를 직렬 신호로 변환한 후, 병렬 연접 길쌈 부호화하는 복수개의 처리 수단, 상기 각 처리 수단으로부터 출력된 직렬 데이터 신호를 다수개의 병렬 반송파 전송로로 변환 출력하는 복수개의 직/병렬 변환 수단, 상기 각 직/병렬 변환 수단으로부터 출력된 병렬 데이터 신호를 인터리빙한 후 출력하는 인터리빙 수단, 상기 인터리빙 수단으로부터 출력된 병렬 데이터 신호가 상호 직교성을 유지하도록 하는 각 부반송파를 곱하여 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 신호로 변조한 후 무선 전송로 상으로 전송하는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 변조 수단을 구비하는 송신 장치; 및상기 송신 장치에 의해 송신되어 상기 무선 전송로를 통해 수신된 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 신호를 해당하는 각 부반송파 신호를 근거로 복조하여 병렬 데이터 신호로 출력하는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 복조 수단, 상기 복조 수단에 의해 복조되어 출력된 상기 병렬 데이터 신호에 대해 상기 인터리빙 수단에서의 인터리빙 과정에 대응하는 역인터리빙을 수행하는 역인터리빙 수단, 상기 역인터리빙되어 병렬 입력된 각 데이터 신호를 직렬 데이터 신호로 변환하는 병/직렬 변환 수단, 상기 변환된 직렬 데이터 신호를 병렬 연접 길쌈 복호화한 후 출력하는 병렬 연접 길쌈 복호화 수단, 상기 복호화된 직렬 데이터 신호를 병렬 데이터 신호로 변환하는 직/병렬 변환 수단, 상기 변환된 병렬 데이터 신호를 각 해당 역확산 수열에 의거하여 역확산하여 목표 데이터를 추정하는 역확산 수단을 구비하는 수신 장치를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, a transmission / reception apparatus of an OFDM / CDMA system according to the present invention multiplies a plurality of transmission data signals by a corresponding spreading sequence, and converts the plurality of spread data signals into a serial signal. And a plurality of processing means for performing parallel convolutional convolutional coding, a plurality of serial / parallel conversion means for converting and outputting serial data signals output from the respective processing means into a plurality of parallel carrier transmission paths, and the respective serial / parallel conversion means. An interleaving means for interleaving the outputted parallel data signal and then outputting the signal; and multiplying each subcarrier to maintain the orthogonality of the parallel data signal outputted from the interleaving means, modulating the signal into an orthogonal frequency division multiplexing signal, and transmitting the result in a wireless transmission path Transmission with orthogonal frequency division multiplexing modulation means Device; And orthogonal frequency division multiplexing demodulation means for demodulating the orthogonal frequency division multiplexing signal transmitted by the transmitting apparatus and received through the wireless transmission path based on the respective subcarrier signals and outputting the parallel data signal as the demodulation means. Deinterleaving means for performing deinterleaving corresponding to the interleaving process in the interleaving means on the demodulated and outputted parallel data signal; parallel / serial conversion for converting each deinterleaved parallel input data signal into a serial data signal Means for performing parallel convolutional convolutional decoding of the converted serial data signal and outputting the serial convolutional convolutional decoding means for converting the decoded serial data signal into a parallel data signal; Despread based on the corresponding despreading sequence And it is configured to include a receiving apparatus having a despreading means for estimating the target data.
상기 송신 장치의 상기 처리 수단은, 복수개의 송신 데이터 신호를 각 해당 확산 수열에 의거하여 확산하는 복수개의 확산 수단; 상기 복수개의 확산 수단으로부터 병렬 출력된 복수의 신호를 직렬 데이터 신호로 변환하는 병렬/직렬 변환 수단과; 및 상기 변환된 직렬 데이터 신호를 입력하여 병렬 연접 길쌈 부호화한 후 출력하는 병렬 연접 길쌈 부호화 수단을 포함하여 구성된다.The processing means of the transmitting device includes: a plurality of spreading means for spreading a plurality of transmission data signals based on respective corresponding spreading sequences; Parallel / serial conversion means for converting a plurality of signals output in parallel from the plurality of spreading means into serial data signals; And parallel concatenated convolutional encoding means for inputting the converted serial data signal, and performing parallel convolutional convolutional encoding on the output.
상기 병렬 연접 길쌈 부호화 수단은, 입력된 데이터 비트 스트림에 대해 길쌈 부호화를 수행한 후 출력하는 제 1 길쌈 부호화기; 상기 입력된 데이터 비트 스트림에 대해 인터리빙(interleaving)을 수행하는 인터리버; 상기 인터리버의 출력 신호인 데이터 비트 스트림에 대해 길쌈 부호화를 수행한 후 출력하는 제 2 길쌈 부호화기; 및 상기 입력된 데이터 비트 스트림을 분기하여 그대로 출력하는 출력부를 포함하여 구성된다.The parallel concatenated convolutional encoding means may include: a first convolutional encoder that performs convolutional encoding on the input data bit stream and then outputs the convolutional encoding; An interleaver for interleaving the input data bit stream; A second convolutional encoder that performs convolutional encoding on the data bit stream that is an output signal of the interleaver and then outputs the convolutional encoding; And an output unit which branches and outputs the input data bit stream as it is.
또한, 상기 병렬 연접 길쌈 복호화 수단은 입력 데이터 비트 스트림에 대해 메트릭을 계산하는 메트릭 계산부; 상기 계산된 메트릭에 따라 입력된 데이터 및 피드백(feedback)된 데이터를 길쌈 복호화하는 제 1 길쌈 복호화기; 상기 제 1 복호화기의 출력을 인터리빙하는 제 1 인터리버; 상기 계산된 메트릭에 따라 입력된 데이터를 인터리빙하는 제 2 인터리버; 상기 제 1 및 제 2 인터리버의 출력 데이터와 상기 계산된 메트릭에 따라 입력된 데이터를 길쌈 복호화하는 제 2 길쌈 복호화기; 상기 제 2 길쌈 복호화기의 출력을 디인터리빙(interleaving)하여 상기 제 1 길쌈 복호화기의 상기 피드백 데이터로 제공하는 디인터리버; 및 상기 제 2 길쌈 복호화기의 출력에 따라 데이터 비트를 결정하는 데이터 결정부를 포함하여 구성된다.The parallel concatenated convolutional decoding means may further include: a metric calculator configured to calculate a metric with respect to an input data bit stream; A first convolutional decoder that convolutionally decodes input data and feedback data according to the calculated metric; A first interleaver for interleaving the output of the first decoder; A second interleaver for interleaving input data according to the calculated metric; A second convolutional decoder configured to convolutionally decode input data according to the output data of the first and second interleavers and the calculated metric; A deinterleaver deinterleaving the output of the second convolutional decoder to provide the feedback data of the first convolutional decoder; And a data determination unit that determines data bits according to the output of the second convolutional decoder.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 주파수 분할 멀티플렉싱/부호 분할 다중 접속(OFDM/CDMA) 시스템의 송/수신 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a transmission / reception apparatus of an orthogonal frequency division multiplexing / code division multiple access (OFDM / CDMA) system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM/CDMA 시스템의 송신 장치의 블록도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 복수개의 송신 데이터 신호를 각 해당 확산 수열에 의거하여 확산하고, 그 확산된 복수개의 데이터 신호를 직렬 신호로 변환한 후, 병렬 연접 길쌈 부호화하는 복수개의 프로세서(Processor)(110); 상기 각 프로세서(110)로부터 출력된 직렬 데이터 신호를 입력하여 다수개의 병렬 반송파 전송로로 변환 출력하는 복수개의 직/병렬 변환기(Serial-to-Parallel Converter)(130); 상기 각 직/병렬 변환부(130)로부터 출력된 병렬 데이터 신호를 입력하여 인터리빙(interleaving)을 수행한 후 출력하는 인터리버(Interleaver)(150); 및 상기 인터리버(150)로부터 출력된 병렬 데이터 신호를 입력하고, 그 입력된 병렬 데이더 신호에 상호 직교성을 유지하도록 하는 각 부반송파를 곱하여 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 신호로 변조한 후 무선 전송로를 매개로 전송하는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 변조기(170)로 구성되어 있다.1 is a block diagram of a transmission apparatus of an OFDM / CDMA system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a plurality of transmission data signals are spread based on respective corresponding spreading sequences, A plurality of processors 110 for converting a plurality of data signals into serial signals and then performing parallel concatenated convolutional coding; A plurality of serial-to-parallel converters (130) for converting and outputting serial data signals output from the processors (110) into a plurality of parallel carrier transmission paths; An interleaver 150 for inputting parallel data signals output from the serial / parallel conversion units 130 and interleaving the interleaved data; And inputting a parallel data signal output from the interleaver 150, multiplying each of the subcarriers to maintain mutual orthogonality with the input parallel data signal, modulating the parallel data signal into an orthogonal frequency division multiplexing signal, and transmitting the signal through a wireless transmission path. Is an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulator 170.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM/CDMA 시스템의 수신 장치의 블록도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 도 1의 상기 송신 장치에 의해 송신되어 상기 무선 전송로를 통해 수신된 OFDM 수신 신호를 해당하는 각 부반송파 신호에 근거하여 복조하여 병렬 데이터 신호로 출력하는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 복조기(210); 상기 OFDM 복조기(210)에 의해 복조되어 출력된 상기 병렬 데이터 신호에 대해 상기 도 1의 인터리버(150)에서의 인터리빙 과정에 대응하는 역인터리빙(deinterleaving)을 수행하는 디인터리버(Deinterleaver)(220); 상기 디인터리버(220)에 의해 역인터리빙되어 병렬 입력된 각 데이터 신호를 직렬 데이터 신호로 변환하는 병/직렬 변환기(Parallel-to-Serial Converter)(230); 상기 병/직렬 변환기(230)에 의해 변환 출력된 직렬 데이터 신호를 입력하여 병렬 연접 길쌈 복호화를 수행한 후 출력하는 병렬 연접 길쌈 복호화부(PCCC decoder)(240); 상기 PCCC 복호화부(240)에 의해 복호화된 직렬 데이터 신호를 병렬 데이터 신호로 변환하는 직/병렬 변환기(250); 및 상기 직/병렬 변환기(250)에 의해 변환된 병렬 데이터 신호를 각 해당 역확산 수열에 의거하여 역확산하여 목표 데이터를 추정하는 역확산부(260)로 구성되어 있다.FIG. 2 is a block diagram of a reception device of an OFDM / CDMA system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, OFDM transmitted by the transmission device of FIG. 1 and received through the wireless transmission path is illustrated in FIG. An orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) demodulator 210 for demodulating the received signal based on the corresponding subcarrier signal and outputting the received signal as a parallel data signal; A deinterleaver 220 which performs deinterleaving corresponding to an interleaving process in the interleaver 150 of FIG. 1 with respect to the parallel data signal demodulated and output by the OFDM demodulator 210; A parallel-to-serial converter 230 for deinterleaving by the deinterleaver 220 and converting each data signal input in parallel into a serial data signal; A parallel convolutional convolutional decoder (PCCC decoder) 240 for inputting the serial data signal converted and output by the parallel / serial converter 230 to perform parallel concatenated convolutional decoding; A serial / parallel converter 250 for converting the serial data signal decoded by the PCCC decoder 240 into a parallel data signal; And a despreader 260 which despreads the parallel data signal converted by the serial / parallel converter 250 based on the corresponding despreading sequence and estimates the target data.
도 3은 도 1의 상기 각 프로세서(110)의 세부 블록도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 상호 병렬 구성되어 복수개의 송신 데이터 신호[d1(t)∼dM(t)]에 각각 해당 확산 수열[c1(t)∼cM(t)]를 곱하여 확산한 후 출력하는 복수개의 확산부(111); 상기 복수개의 확산부(111)로부터 출력된 복수개의 데이터 신호를 병렬 입력하여 직렬 데이터 신호로 변환하는 병/렬 변환기(112); 및 상기 병/직렬 변환기(112)에의해 변환된 직렬 데이터 신호를 입력하여 병렬 연접 길쌈 부호화한 후 출력하는 병렬 연접 길쌈 부호화부(PCCC encoder)(120)로 구성되어 있다.3 is a detailed block diagram of each of the above-described processors 110 of FIG. 1, and as shown in FIG. 1, a plurality of transmission data signals d 1 (t) to d M (t) are configured in parallel to each other. A plurality of diffusions 111 which are multiplied by the diffusion sequences c 1 (t) to c M (t) and then outputted; A parallel / parallel converter (112) for converting a plurality of data signals outputted from the plurality of spreaders (111) into parallel data signals; And a parallel concatenated convolutional encoder (PCCC encoder) 120 for inputting serial concatenated convolutional encoding by converting the serial data signal converted by the parallel / serial converter 112 and outputting the concatenated convolutional convolutional encoding.
도 4는 도 3의 상기 PCCC 부호화부(120)의 세부 블록도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 입력된 데이터 비트(u)에 대해 길쌈 부호화를 수행한 후 출력(v1)하는 제 1 길쌈 부호화기(121); 상기 입력된 데이터 비트(u)에 대해 인터리빙(interleaving)을 수행하는 인터리버(interleaver)(122); 상기 인터리버(122)의 출력 신호인 데이터 비트(u1)에 대해 길쌈 부호화를 수행한 후 출력(v2)하는 제 2 길쌈 부호화기(123); 및 상기 입력된 데이터 비트(u)를 분기하여 그대로 출력(v0)하는 바이패스 출력부(114)로 구성되어 있다.FIG. 4 is a detailed block diagram of the PCCC encoder 120 of FIG. 3. As shown in FIG. 3, a first convolution is performed after convolutional encoding is performed on the input data bits u and then output v1. Encoder 121; An interleaver 122 for interleaving the input data bits u; A second convolutional encoder 123 performing convolutional encoding on the data bit u1 which is the output signal of the interleaver 122 and then outputting the result (v2); And a bypass output unit 114 for branching the input data bit u and outputting it as it is (v0).
도 5는 도 2의 상기 PCCC 복호화부(240)에 대한 세부 블록도로서, 동 도면에 도시된 바오 k같이, 입력 데이터 비트 스트림(v0,v1,v2)에 대해 메트릭을 계산하는메트릭 계산부(Matrix Computation)(241); 상기 계산된 메트릭에 따라 입력되는 데이터(v0,v1) 및 피드백(feedback)된 데이터를 길쌈 복호화하는 제 1 길쌈 복호화기(242); 상기 제 1 길쌈 복호화기의 출력을 인터리빙(interleaving) 하는 제 1 인터리버(Interleaver)(243); 상기 계산된 메트릭에 따라 입력되는 데이터(v0)를 인터리빙하는 제 2 인터리버(244); 상기 제 1 및 제 2 인터리버(243,244)의 출력 데이터와 상기 계산된 메트릭에 따라 입력되는 데이터(v2)를 길쌈 복호화하는 제 2 길쌈 복호화기(245); 상기 제 2 길쌈 복호화기(245)의 출력을 디인터리빙(deinterleaving)하여 상기 제 1 길쌈 복호화기(242)의 상기 피드백 데이터로 제공하는 디인터리버(Deinterleaver)(246); 및 상기 제 2 길쌈 복호화기(245)의 출력에 따라 데이터 비트(u*)를 결정하는 데이터 결정부(Data Decision)(247)로 구성되어 있다.FIG. 5 is a detailed block diagram of the PCCC decoder 240 of FIG. 2, and as shown in FIG. 2, a metric calculator (not shown) for calculating a metric for an input data bit stream (v0, v1, v2). Matrix Computation) 241; A first convolutional decoder 242 convolutionally decodes input data v0, v1 and feedback data according to the calculated metric; A first interleaver 243 for interleaving the output of the first convolutional decoder; A second interleaver 244 for interleaving input data v0 according to the calculated metric; A second convolutional decoder 245 for convolutionally decoding the output data of the first and second interleavers 243 and 244 and the input data v2 according to the calculated metric; A deinterleaver 246 for deinterleaving the output of the second convolutional decoder 245 and providing the feedback data of the first convolutional decoder 242; And a data decision unit 247 for determining a data bit u * according to the output of the second convolutional decoder 245.
이어 본 발명의 동작을 설명하도록 한다.Next, the operation of the present invention will be described.
먼저 도 1의 송신 장치에서는, 시스템 내에 N명의 사용자가 존재할 때, 사용자의 데이터가 상기 각 프로세서(110)에 입력되어 확산, 병/직렬 변환 및 병렬 연접 길쌈 부호화 과정을 거치는 데, 이 과정은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 입력된 복수개의 데이터 신호[d1(t)∼dM(t)]가 상기 프로세서(110)의 각 확산부(111)를 통해 해당 확산 수열[c1(t)∼cM(t)]과 곱해져 확산되고, 이 확산된 데이터 신호는 상기 병/직렬 변환기(112)에 병렬 입력되어 직렬 데이터 신호로 변환 출력된 후, 상기 PCCC 부호화부(120)에 입력되어 병렬 연접 길쌈 부호화되어 출력(Si:S1,S2,...,Sk)된다.First, in the transmitting apparatus of FIG. 1, when N users exist in the system, the user's data is input to each of the processors 110 and subjected to spreading, parallel / serial conversion, and parallel concatenated convolutional coding. 3 a plurality of the input data signal as shown in [d 1 (t) ~d M (t)] is the spreading sequence through each diffusion unit 111 of the processor (110) [c 1 (t ) Multiplied by ˜c M (t)], the spread data signal is input to the parallel / serial converter 112 in parallel, converted into a serial data signal, and then input to the PCCC encoder 120. Parallel concatenated convolutional coding and output (S i : S 1 , S 2 , ..., S k ).
상기 각 프로세서(110)의 상기 PCCC 부호화부(120)로부터 출력된 각 직렬 데이터 신호(S1,S2,...,Sk)는 상기 각 직/병렬 변환기(130)에 입력되어 병렬 데이터 신호로 변환된다. 이어, 상기 각 직/병렬 변환기(130)로부터 출력된 각 병렬 데이터 신호는 상기 인터리버(150)에 입력되어 인터리빙되어 연집 오류(burst error)를 산발 오류(random error)로 변환시켜 주고, 상기 인터리버(150)로부터 출력된 병렬 데이터 신호는 상기 OFDM 변조기(170)에 입력되어 각 해당 부반송파와 곱해져 상호 직교성을 유지하는 OFDM 송신 신호로 변조된 후 무선 전송로를 매개로 전송된다.Each serial data signal S 1 , S 2 ,..., S k output from the PCCC encoder 120 of each processor 110 is input to the serial / parallel converter 130 to provide parallel data. Is converted into a signal. Subsequently, each parallel data signal output from the serial / parallel converter 130 is inputted to the interleaver 150 to be interleaved to convert a burst error into a random error. The parallel data signal outputted from 150 is input to the OFDM modulator 170 and multiplied with each corresponding subcarrier to be modulated into an OFDM transmission signal maintaining mutual orthogonality, and then transmitted through a wireless transmission path.
상술된 송신 장치의 신호 처리 과정에서, 상기 PCCC 부호화부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 데이타 신호(u)가 2개의 병렬 부호화기(121,123)에 의해 병렬 입력되어, 1개의 데이터 비트 입력에 대해 1개의 데이터 비트(v0)와 2개의 패리티(parity) 비트(v1,v2)가 출력되므로 부호화율이 1/3이 된다.In the above-described signal processing of the transmitting apparatus, as shown in FIG. 3, the PCCC encoder 120 inputs an input data signal u in parallel by two parallel encoders 121 and 123 so that one data is received. Since one data bit v0 and two parity bits v1 and v2 are output for the bit input, the coding rate is 1/3.
다음, 도 2의 수신장치에서는, 상기 송신 장치의 상기 OFDM 변조기(170)에 의해 변조되어 전송된 상기 OFDM 송신 신호를 상기 무선 전송로를 매개로 수신되는 데, 그 수신된 OFDM 수신 신호는 먼저 상기 OFDM 복조기(210)를 통해 각 해당 부반송파에 의거하여 복조된 후 병렬 데이터 신호로 출력된다. 상기 OFDM 복조기(210)의 출력인 병렬 데이터 신호는 상기 디인터리버(220)에 입력되어 역인터리빙되어 출력되는 데, 그 역인터리빙은 상기 송신 장치의 상기 인터리버(150)에서의 인터리빙 과정에 역 대응하는 과정이다.Next, in the reception apparatus of FIG. 2, the OFDM transmission signal modulated and transmitted by the OFDM modulator 170 of the transmission apparatus is received through the wireless transmission path, and the received OFDM reception signal is first received. The OFDM demodulator 210 is demodulated based on the corresponding subcarriers and then output as a parallel data signal. The parallel data signal, which is the output of the OFDM demodulator 210, is input to the deinterleaver 220 and deinterleaved and output. The deinterleaving corresponds to an inverse interleaving process in the interleaver 150 of the transmitter. It is a process.
이어, 상기 디인터리버(220)에 의해 역인터리빙되어 출력된 병렬 데이터 신호는 상기 병/직렬 변환기(230)에 입력되어 상기 송신 장치의 상기 직/병렬 변환기(130)에서의 직-병렬 변환 과정에 역으로 직렬 데이터 신호로 변환되어 출력되고, 그 변환 출력된 직렬 데이터 신호는 상기 PCCC복호화부(240)에 입력되어 병렬 연접 길쌈 복호화가 수행된 출력된다.Subsequently, the parallel data signal deinterleaved and output by the deinterleaver 220 is input to the parallel / serial converter 230 to perform a parallel-to-parallel conversion process in the serial / parallel converter 130 of the transmitter. Conversely, the serial data signal is converted and output, and the converted output serial data signal is input to the PCCC decoder 240 to perform parallel concatenated convolutional decoding.
상기 PCCC 복호화부(240)에 의해 복호화된 직렬 데이터 신호는 상기 직/병렬 변환부(250)에 입력되어 상기 송신 장치의 상기 병/직렬 변환기(112)에서의 병-직렬 변환 과정에 역으로 병렬 데이터 신호로 변환되어 출력되고, 그 출력된 병렬 데이터 신호는 상기 역확산부(260)에 입력되고, 그 입력된 병렬의 각 데이터 신호는 각 해당 역확산 수열과 곱해져서 역확되어 추정된 목표 데이터로 출력된다.The serial data signal decoded by the PCCC decoding unit 240 is input to the serial / parallel conversion unit 250 to be inversely parallel to the parallel-to-serial conversion process in the parallel / serial converter 112 of the transmitting device. The parallel data signal is converted into a data signal and outputted, and the outputted parallel data signal is input to the despreader 260, and each of the input parallel data signals is multiplied with each corresponding despreading sequence to despread and estimated target data. Is output.
상술된 수신 장치의 신호 처리 과정에서, 상기 PCCC 복호화부(240)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 메트릭 계산부(241)에서 상기 2 개의 복호화기(242,245) 입력에 대해 메트릭을 계산하고, 그 2 개의 병렬 복호화기(242,245)에 의해 복호가 수행되며 이 때 각 복호화기(242,245)의 출력은 다른 복호화기(242,345)의 입력으로 되먹임(feedback)되어 반복 복호를 수행한다. 이러한 반복 복호화(iterative decoding)에 의해 병렬 연접 길쌈 부호화기의 성능이 다른 부호화기보다 우수하게 된다.In the above-described signal processing of the reception apparatus, the PCCC decoder 240 calculates a metric for the inputs of the two decoders 242 and 245 by the metric calculator 241 as shown in FIG. 5. The decoding is performed by the two parallel decoders 242 and 245. At this time, the outputs of the decoders 242 and 245 are fed back to the inputs of the other decoders 242 and 345 to perform repeated decoding. By iterative decoding, the performance of the parallel concatenated convolutional encoder is superior to other encoders.
도 6은 본 발명의 OFDM/CDMA 송/수신 장치의 시뮬레이션 결과로 반복 복호(iterative decoding) 횟수에 따른 신호 대잡음 비(Eb/No)에 대한 비트 오류 확률 을 나타낸 그래프로서, 여기서 시뮬레이션의 조건으로 부반송파의 수는 512개, 처리 이득(processing gain)은 128, 전송대역폭(transmission bandwidth)은 1.25 MHz, 사용자의 수는 10명, PCCC 부호화기의 인터리버 크기는 1000, 반송파 간격(carrier spacing)은 2.441 kHz로 하였다. 그리고, 발생 다항식(generator polynomial)을 8진법으로 표현했을 때 "(21,37)"로 주어지는 재귀적(recursive) 길쌈 부호를 사용한다. 복호화 알고리즘으로는 최대사후(MAP: maximum a posteriori)를 사용한다. 이와 같은 조건에서 본 발명의 시뮬레이션 결과. 도 6에서 알 수 있 듯이, 반복 복호의 횟수가 2, 4 및 8로 증가됨에 따라 비트 오류확률이 현저히 감소됨을 볼 수 있다.FIG. 6 is a graph showing the bit error probability for the signal-to-noise ratio (Eb / No) according to the number of iterative decoding as a simulation result of the OFDM / CDMA transmission / reception apparatus of the present invention. The number of subcarriers is 512, the processing gain is 128, the transmission bandwidth is 1.25 MHz, the number of users is 10, the interleaver size of the PCCC encoder is 1000, and the carrier spacing is 2.441 kHz. It was set as. Then, when the generator polynomial is expressed in octal notation, a recursive convolutional code given by "(21,37)" is used. Maximum a posteriori (MAP) is used as the decoding algorithm. Simulation results of the present invention under such conditions. As can be seen in Figure 6, as the number of iterative decoding is increased to 2, 4 and 8 it can be seen that the bit error probability is significantly reduced.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 멀티플렉싱/부호 분할 다중 접속(OFDM/CDMA) 시스템의 송/수신 장치는, OFDM 방식을 무선 전송로 상에서의 고속 데이터 전송을 위한 방식으로 적용하여 주파수 선택성 페이딩 전송로(frequency selective fading channel)를 주파수 평탄 페이딩 전송로(frequency flat fading channel) 환경으로 만듦으로서 페이딩에 의한 열화를 감소시키며, 이와 함께 고속 전송을 위한 다중 접속 방식으로 부호 분할 다중 접속 시스템을 적용함으로서, 사용자 할당의 유용성(flexibility of user allocation), 외부 간섭 신호에 대한 강인성(robustness to external interference), 보안성(security), 및 연성 핸드오프(soft handoff) 등의 장점을 가지며, 또한, 이와 같은 OFDM/CDMA 시스템 방식에 PCCC를 적용하여 비트 오류 확률을 개선함으로서 무선 전송로 상에서의 고속 데이터 전송 능력을 향상시키는 효과를 창출한다.As described in detail above, an apparatus for transmitting / receiving an orthogonal frequency division multiplexing / signal division multiple access (OFDM / CDMA) system according to the present invention applies the OFDM scheme as a method for high-speed data transmission on a wireless transmission line. Reduces fading degradation by making the frequency selective fading channel into a frequency flat fading channel environment, and applies the code division multiple access system as a multiple access method for high speed transmission. This provides the advantages of flexibility of user allocation, robustness to external interference, security, and soft handoff. PCCC is applied to OFDM / CDMA system to improve bit error probability The creation of the effect of improving the high-speed data transfer capabilities.
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