KR100437851B1 - 추론적 지식을 이용한 코덱 모드 디코딩 - Google Patents

Abstract

통신 시스템은 다중 소스 코딩/채널 코딩 방식을 지원한다. 모드 식별자는 현재 채용되는 특정 방식을 수신기에 알리도록 페이로드 데이터로 송신될 수 있다. 모드 식별자는 부가적인 오버헤드 송신을 최소화하기 위해 상대적으로 약한 코딩을 이용하여 인코딩될 수 있다. 페이로드 데이터를 성공적으로 디코딩하는데 매우 중요한 정보를 갖는 모드 식별자를 성공적으로 디코딩하는 가능도를 강화하기 위해서, 다양한 값의 가능도 파라미터가 대부분의 가능성있는 모드를 식별하도록 계산되고 결합될 수 있다. 모드 정보의 가능성 있는 값의 모델(예를 들어 마코프 모델)에 기초하여 계산될 수 있는 하나의 파라미터가 가능도 (소프트) 파라미터에 포함된다.

Description

추론적 지식을 이용한 코덱 모드 디코딩{CODEC MODE DECODING USING A PRIORI KNOWLEDGE}

상업적 통신 시스템의 성장, 특히 셀룰러 무선 전화 시스템의 폭발적 성장으로 인해, 시스템 설계자는 소비자 허용한계 임계치를 넘어 통신 품질을 낮추지 않으면서 시스템 용량을 증가시키는 방법을 찾아야만 했다. 이러한 목적을 달성하기 위한 한 기술은, 아날로그 변조를 이용하여 반송파 상에 데이터를 가하던 시스템으로부터 디지털 변조를 이용하여 반송파 상에 데이터를 가하는 시스템으로의 변화를 수반했다.

무선 디지털 통신 시스템에서, 표준화된 에어 인터페이스는 음성 코딩 타입, 버스트 포맷(burst format), 통신 프로토콜 등을 포함하는 대부분의 시스템 파라미터를 특정한다. 예를 들어, 유럽 무선 통신 표준 기관(ETSI)은 제어, 음성 및 데이터 정보를 무선 주파수(RF) 물리적 채널 또는 271kbps의 심볼 레이트에서 가우시안 미니멈 시프트 키잉(Gaussian Minimum Shift Keying, GMSK) 변조 방식을 이용한 링크를 통해 통신하는 시간 분할 다중 액세스(TDMA)를 이용하는 이동 통신 세계화 시스템(GSM) 표준을 특정했다. 미국에서, 무선 통신 산업 협회(TIA)는 다양한 버전의 디지털 개선 이동 전화 서비스(D-AMPS)인 데이터를 RF 링크를 통해 통신하기 위한 차동 직각 위상 시프트 키잉(DQPSK) 변조 방식을 이용하는 TDMA 시스템을 정의하는 IS-54 및 IS-136과 같은 다수의 잠정 표준을 발표했다.

TDMA 시스템은 활용가능한 주파수를 하나 이상의 RF 채널로 세분한다. RF 채널은 TDMA 프레임에서 타임슬롯에 대응하는 다수의 물리적 채널로 더 분할된다. 논리 채널은 변조 및 코딩이 특정되는 하나 또는 여러 개의 물리적 채널로 형성된다. 이러한 시스템에서, 이동국은 디지털 정보의 버스트를 업링크 및 다운링크 RF 채널을 통해 송수신함으로써 다수의 분산된 기지국과 통신한다.

오늘날, 이용중인 이동국의 수가 증가함에 따라, 셀룰러 무선 통신 시스템 내에는 더 많은 음성 및 데이터 채널이 필요하게 되었다. 이로 인해, 기지국이 더 가깝게 배치되어 이웃 또는 인접하게 배치된 셀에서 동일한 주파수에서 동작하는 이동국 사이의 간섭이 증가한다. 사실, 어떤 시스템은 신호가 의도적으로 동일한 시간 및 주파수를 공유하는 분산 스펙트럼 변조의 형태를 이용하는 코드 분할 다중 액세스(CDMA)를 사용한다. 디지털 기술이 주어진 주파수 스펙트럼으로부터 더 많은 수의 유용한 채널을 제공하지만, 간섭을 허용가능한 레벨로 유지하거나, 더 상세하게는 반송 신호 강도 대 간섭 비율(즉, 캐리어 대 간섭(C/I) 비율)을 감시하고 제어할 필요가 있게 된다.

다양한 통신 서비스를 제공하는데 더욱 중요한 다른 요인은 특정 접속을 통해 전송되는 데이터에 대한 바람직한/필요한 비트 레이트(bit rate)이다. 예를 들어, 음성 및/또는 데이터 서비스에 대해, 사용자 비트 레이트는 음성 품질 및/또는 데이터 처리량에 대응하며, 더 높은 사용자 비트 레이트가 높을수록 더 양호한 음성 품질 및/또는 더 높은 데이터 처리량이 발생된다. 전체 사용자 비트 레이트는 음성 코딩, 채널 코딩, 변조 및 자원 할당에 대한 기술의 선택된 조합에 의해 결정된다. 예를 들어, TDMA 시스템에서의 자원 할당은 접속 당 할당가능한 타임 슬롯의 수를 나타낼 것이고, CDMA 시스템에서의 자원 할당은 접속 당 할당가능한 코드의 수를 나타낼 수 있다.

음성 코딩(또는 더 일반적으로 "소스 코딩") 기술은, 허용가능한 양의 대역폭을 이용하지만 그로부터 명료한 출력 신호가 재생될 수 없는 포맷으로 입력 정보를 압축하는 데 이용된다. 예를 들어 RELP(residual excited linear prediction), RPE(regular-pulse excitation)과 같이 많은 다양한 형태의 음성 코딩 알고리즘이 존재한다. 이에 대한 세부 사항은 본 발명과 특별히 관련되지 않는다. 다양한 음성 코더는 다양한 출력 비트 레이트를 가지며, 기대되는 바와 같이, 더 높은 출력 비트 레이트를 가지는 음성 코더는 더 낮은 출력 비트 레이트를 갖는 음성 코더보다 재생된 음성 품질이 더 나은 소비자 수용성을 제공하는 경향이 있다는 사실이 더욱 중요하다. 예를 들어, 종래의 유선 전화 시스템은 64kbps에서 PCM 음성 코딩을 이용하는 반면, GSM 시스템은 13kbps에서 동작하는 RPE 음성 코딩을 사용한다.

음성 코딩 외에도, 디지털 통신 시스템은 또한 에러를 갖고 수신된(erroneously received) 정보를 취급하는 다양한 기술을 사용한다. 일반적으로 말하면, 이러한 기술은, 예를 들어 전송 에러 정정(FEC) 기술과 같이 수신자가 에러를 갖고 수신된 정보를 정정하도록 돕는 것과, 예를 들어 자동 재전송 요청(ARQ) 기술과 같이 에러를 갖고 수신된 정보를 수신자에게 재전송되게 하는 것을 포함한다. FEC 기술은 예를 들어 변조 이전의 데이터의 컨벌루션 또는 블록 코딩(집합적으로 "채널 코딩"이라 부름)을 포함한다. 채널 코딩은 특정 수의 코드 비트를 이용하여 특정 수의 데이트 비트를 나타내는 것을 포함한다. 따라서, 예를 들어 컨벌루션 코드를 그 코드 레이트(예를 들어 1/2 및 1/3)로 나타내는 것이 일반적이며, 코드 레이트가 낮을수록 에러 방지는 양호해지지만 주어진 채널 비트 레이트에 대한 사용자 비트 레이트는 더 낮아진다.

종래에, 사용자 비트 레이트에 강한 영향을 주는 각각의 기술은 어떤 주어진 무선 통신 시스템에 대해 또는 적어도 무선 통신 시스템에 의해 확립된 접속 기간 동안 고정적이었다. 즉, 각각의 시스템은 한 유형의 음성 코딩, 한 유형의 채널 코딩, 한 유형의 변조 및 자원 할당으로 동작하는 접속을 확립했다. 그러나 더 최근에는, 시간에 따라 급속하게 변하는 파라미터, 예를 들어 무선 통신 채널의 무선 전파 특성, 시스템의 로딩, 사용자의 비트 레이트 요구 사항 등의 다양한 파라미터에 대하여 시스템 성능을 최적화하여, 이러한 기술들의 동적인 적응이 인기를 얻고 있다.

예를 들어, 개별적인 변조 방식의 강점을 선택적으로 이용하고, 비트 레이트를 높이고/거나 노이즈 및 간섭에의 저항성을 증가시키기 위하여 상이한 변조들이 동적으로 할당된다. 다중 변조 방식을 이용하는 통신 시스템의 예는 미국 특허 5,577,087에 개시되어 있다. 여기에서, 16QAM과 QPSK 간의 전환에 대한 기술이 설명된다. 변조 유형 간의 전환에 대한 결정은 품질 측정에 기초해서 이루어지지만, 이 시스템은 일정한 사용자 비트 레이트를 이용하며, 이는 변조 방식이 변화하면 채널 비트 레이트, 예를 들어 송신 채널을 지원하는 데에 이용되는 타임 슬롯의 수도 변화해야 함을 의미한다.

이러한 처리 기술의 많은 상이한 결합은 무선 통신 시스템에 의해 지원되는 상이한 접속 사이에 그리고 신호 접속의 수명 동안 선택적으로 이용될 수 있다는 것으로 생각된다. 그러나, 수신기는 수신시에 정보를 적절히 디코딩하기 위해 송신기에 의해 이용되는 처리 유형을 알아야 한다. 일반적으로, 무선 신호와 관련된 처리 기술에 대해 수신기에 정보를 주는 두 개의 카테고리의 기술은, (1)명시 정보, 즉 전송되는 정보 내에서 처리 유형이 표시되는 모드 값을 갖는 메시지 필드와 (2)종종 "블라인드" 디코딩으로 칭해지는 것으로서, 그에 기초하여 수신기가 수신된 신호를 분석함으로써 송신기에 의해 수행된 처리를 결정하게 하는 암시 정보이다. 후자의 기술은 TIA/EIA IS-95 표준에 따라 동작하는 CDMA 시스템에 채용된다. 명시 정보는, 수신기에서 처리 지연을 감소시키기 때문에 바람직한 것으로 생각되지만, 송신기가 사용자 데이터와 함께 부가적인 오버헤드를 포함해야만 하는 대가를 필요로 한다

본 발명은 송신기가 현재 사용하는 음성 코딩/채널 코딩 조합을 반영하는 모드 식별자에 대하여 특히 관심을 갖는다. 예를 들어, 채널 조건이 양호한 경우, 송신기는 높은 소스 코딩 비트 레이트 및 상대적으로 낮은 정도의 에러 방지를 제공하는 음성 코딩/채널 코딩 모드를 사용할 수 있다. 대안적으로, 채널 조건이 불량한 경우라면, 상대적으로 높은 정도의 에러 방지와 낮은 비트 레이트 음성 코딩 기술을 결합하여 제공하는 코딩 모드가 채용될 수 있다. 시스템은 채널 조건의 다양한 변화에 기초하여 이러한 상이한 코딩 모드들 간에서 빠르게 변할 수 있다.

상술된 바와 같이, 모드 식별자는 수신기(기지국의 수신기인지 이동국의 수신기에 관계없이)에 전송되어, 수신기가 적절한 채널 디코딩/음성 디코딩 기술을 사용할 수 있게 한다. 통상적으로, 이 모드 식별자는 데이터 필드와 함께 전달되는 단 몇 비트(예를 들어, 2)를 포함할 수 있다. 따라서, 수신기가 코딩 모드 식별자를 정확하게 디코딩하지 못하면 데이터의 전체 프레임이 회복될 수 없기 때문에, 수신기가 코딩 모드 식별자를 정확하게 디코딩하는 것이 특히 중요하다. 모드 식별자의 정확한 수신에 대한 이러한 요구로 인해, 설계자는 비중있는 채널 코딩을 사용하여 모드 식별자를 강하게 보호하게 된다.

그러나, 비중있는 채널 코딩의 사용은 더 높은 리던던시를 의미하며, 더 높은 리던던시는 모드 식별자 필드에 대해 전송되는 비트가 더 많아짐을 의미한다. 상술된 바와 같이, 오버헤드 비트가 최소화되어야 하고 증가되어서는 안되기 때문에, 이는 바람직하지 않다. 따라서, 코딩 모드 식별자와 같은 모드 식별자가 적절히 디코딩될 가능도를 증가시키는 한편, 동시에 페이로드 데이터로 전송되는 오버헤드 비트의 수를 최소화하는 기술 및 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 통신 시스템 분야의 모드 핸들링에 관한 것으로, 특히 다중 음성/순방향 에러 정정 코딩 방식을 지원하는 통신 시스템에서 코딩 모드를 결정하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 다음의 도면과 결부되어 다음의 상세한 설명을 읽을 때 더 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명을 유용하게 이용하는 예시적인 GSM 통신 시스템의 블록도.

도 2(a)는 종래의 GSM 시스템에 이용되는 코덱 모드를 도시한 도면.

도 2(b)는 동등하지 않은 에러 방지 코딩에 대한 음성 프레임에서 종래의 비트 매핑을 도시한 도면.

도 3(a)는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 각각이 전송되도록 데이터를 처리하기 위해 선택될 수 있는 다중 코덱 모드 및 대응하는 모드 식별자를 도시하는 블록도.

도 3(b)는 다중 코덱 모드를 생성하기 위한 다른 예시적인 기술을 도시하는 블록도.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 모드 가능도 프로세서와 모드 정보 모델을 포함하는 수신기의 블록도.

정보를 통신하는 종래의 방법 및 시스템의 다른 결점 및 한계는 본 발명에 따라 극복되며, 상대적으로 약한 채널 코딩(예를 들어 컨벌루션 코딩 또는 블록 코딩)은 에어 인터페이스을 통해 전송되는 모드 정보를 보호하는데 이용된다. 이 방식으로, 오버헤드 비트 전송이 최소화됨으로써, 주어진 자원 할당에 대한 사용자 데이터 처리량을 최대화한다. 모드 정보는 예를 들어 현재 페이로드 데이터를 인코드하는데 이용되는 음성 코딩/채널 코딩의 결합을 수신기에 알리는 모드 식별자, 송신기에 의해 제공되는 특정 코덱 모드에 대한 암시적인 요청으로서 동작하는 후속적으로 전송된 정보 블록 또는 프레임 및/또는 채널 측정 정보에 대해 수신자에 의해 필요한 특정 코덱 모드를 송신기에 알리는 모드 요청을 포함한다.

모드 정보를 보호하는데 이용되는 상대적으로 약한 채널 코딩을 보상하기 위해서, 본 발명의 예시적인 실시예는 모드 정보의 값을 정확히 결정할 확률을 최대화하도록 결합되는 다수의 평가된 또는 계산된 가능도 파라미터를 제공함으로써 모드 정보의 정확한 디코딩을 강화한다. 예를 들어, 제1 가능도 파라미터는 예를 들어 비터비(Viterbi) 디코딩 프로세스에서 모드 정보 필드의 디코딩의 일부로서 활용되는 소프트 정보로부터 유도될 수 있다. 제2 가능도 파라미터는 모드 정보 자체의 추론적 정보를 이용하여 특히 생성된 모델로부터 유도될 수 있다. 이러한 두 개의 가능도 파라미터는 현재의 모드 정보를 식별하기 위해 결합될 수 있다.

다음의 예시적인 실시예는 TDMA 무선 통신 시스템의 맥락에서 제공된다. 그러나, 당업자는 이 액세스 방법론이 단지 예시적인 목적으로 이용되는 것이며, 본 발명은 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), TDMA, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 및 이들의 결합을 포함하는 액세스 방법론의 모든 유형에 쉽게 적용된다는 것을 인식할 것이다.

더욱이, GSM 통신 시스템에 따른 동작은 참고로 첨부된 유럽 무선 통신 표준 협회(ETSI) 서류 ETS 300 573, ETS 300 574, ETS 300 578에 설명되어 있다. 따라서, GSM 시스템의 동작은 본 발명의 이해를 위해 필요한 범위에서만 설명될 것이다. 본 발명이 GSM 시스템의 예시적인 실시예에 관하여 설명되지만, 당업자는 PDC 또는 D-AMPS 표준 및 이의 개량에 기초된 것과 같이 광범위한 다른 디지털 통신 시스템에 이용될 수 있는 것을 인식할 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 통신 시스템(100)이 설명된다. 시스템(10)은 호를 관리하는 다중 레벨을 구비한 계층적인 네트워크로서 설계된다. 시스템(10) 내에서 동작하는 이동국(12)은, 업링크 및 다운링크 주파수 세트를 이용하여, 이들 주파수 상에서 이동국에 할당된 타임 슬롯을 이용한 호에 참여한다. 상위 계층적 레벨에서, 이동 스위칭 센터(MSCs)(14)의 그룹은 기점으로부터 목적지까지의 호의 라우팅을 책임진다. 특히, 이러한 엔티티는 호의 셋업, 제어 및 종료에 책임이 있다. 게이트웨이 MSC로 알려진 MSCs(14)중 하나는 공중 교환 전화망(PSTN)(18) 또는 다른 공중 및 전용망과의 통신을 처리한다.

더 낮은 계층적 레벨에서, 각각의 MSC(14)는 기지국 제어기(BSC)(16)의 그룹에 접속된다. GSM 표준하에서, BSC(16)는 CCITT 시그널링 시스템 번호 7의 이동 애플리케이션 파트에 기초한, A-인터페이스로 알려진 표준 인터페이스하의 MSC(14)와 통신한다.

이보다 더 낮은 레벨에서, 각각의 BSC(16)는 기지국 송수신국(BTS)(20)의 그룹을 제어한다. 각각의 BTS(20)는 하나 이상의 통신 셀(21)과 같은 특정 공통 지리 영역을 서비스하도록 업링크 및 다운링크 RF 채널을 이용하는 다수의 TRX(미도시)를 포함한다. BTS(20)는 지정된 셀내의 이동국(12)으로부터 그리고 이동국(12)으로 데이터 버스트의 송수신을 위한 RF 링크를 주로 제공한다. 예시적인 실시예에서, 다수의 BTS(20)는 무선 기지국(RBS)(22)으로 통합된다. RBS(22)는 예를 들어, 본 발명의 양수인인 텔레포낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨의 제품인 RBS-2000 패밀리에 따라 구성될 수 있다. 예시적인 이동국(12) 및 RBS(22) 구현에 관한 더 상세한 설명에 대해, 관심이 있는 독자는 참조로 첨부된 "A Link Adaptation Method For Links using Modulation Schemes That Have Differnt Symbol Rates"라는 표제의 Magnus Frodigh 등의 1997년 8월 29일자 미국 특허 출원 번호 08/921,319를 참조하면 된다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, BTS(20)와 이동국(12) 사이에 전송되는 정보는 상이한 코덱 모드를 이용하여 처리될 수 있다. 본 발명은 또한 모드 식별자의 다른 종류의 송수신 더 일반적으로는 에어 인터페이스를 통한 다른 정보의 송수신에 적용될 수 있지만, "코덱 모드"라는 말은 여기에서 소스 코딩(예를 들어 음성 코딩) 및 채널 코딩의 결합을 말한다. 그것과 함께 연관된 식별자, 요구 및 정보가 보호되고, 전송되고 디코딩될 수 있는 예시적인 모드를 완전히 이해하기 위해서, 도 2(a) 및 2(b)에 도시된 예시적인 GSM 코덱 모드를 고려한다.

도 2(a)는 예시적인 입력 오디오 신호를 디지털화하는 A/D 컨버터(미도시)의 경로 다운스트림을 처리하는 전송 신호의 일부를 도시한다. 160개의 샘플 블록은 잘 알려진 GSM 시방서(예를 들어 GSM 06.53)에 따라 동작해서 13kbps의 전체 출력 비트 레이트에 대해 출력 비트 182 클래스 1비트 및 78 클래스 2비트의 두 개의 카테고리를 만드는 RPE 음성 코더(30)로 표시된다. 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 클래스 1 비트는 클래스 1a 비트와 클래스 1b 비트로 더 분할되고, 둘 모두는 채널 코더(32)에 입력되고, 레이트 1/2 컨벌루션 인코딩을 수행한다. 이 결과 클래스 1a와 관련된 3개의 패리티 비트와 클래스 1b비트와 관련된 4개의 마지막 비트를 포함한 채널 코더(32)로부터 378비트가 출력된다. 이 합성 프로세스는 단일 코덱 모드의 일례로 고려될 수 있다.

그러나, 출원인은 다수의 상이한 코덱 모드를 제공하는 미래의 시스템을 고려한다. 예를 들어, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 관념적으로, 전송 전에 비트를 인코딩한 다양한 결합에 이용될 수 있는 두 개의 상이한 음성 코더 및 두 개의 상이한 채널 코더가 있을 수 있다. 제1 음성 코더(40)는 디지털 샘플을 처리하도록 동작하고, X kbps의 출력 비트 레이트를 제공할 수 있는 한편, 제2 음성 코더(42)는 X > Y인 Y kbps 출력 비트 레이트를 제공하도록 입력 디지털 샘플을 처리할 수 있다. 유사하게, 두 개의 상이한 채널 코더(44, 46)(하나 또는 둘 다 대안적으로 블록 코더가 될 수 있지만 컨벌루션 코드의 예에서)가 A > B인 상이한 레이트 1/A 및 1/B 각각에 의해 다른 정도의 에러 방지를 제공한다. 따라서, 경로를 선택하는 멀티플렉서(50, 52)와 결합된 모드 제어 프로세서(48)를 이용함으로써, 알려질 수 있다. 즉, 특정 블록 또는 페이로드 데이터의 프레임, 4개의 상이한 코덱 모드를 처리하기 위한 이 예에 대한 음성 코더 및 채널 코더의 결합이 이용가능하다.

물론 많은 다른 기술이 송신기에서 다중 코덱 모드를 생성하는데 이용가능하다. 도 3(b)의 예를 고려하면, 다수의 소스(예를 들어 음성) 코더(60, 62, 64, 66)는 선택가능한 송신 신호 처리 경로에서 제공된다. 각각의 코더는 상이한 출력 레이트(X > Y > Z > A kbps)를 갖고, 채널 코더(68, 70, 72, 74)중 다른 하나의 관련된다. (유사한 자원 할당/접속에 대해 바람직할 수 있는) 다른 선택가능한 경로 사이의 F kbps의 일정한 출력 데이터 레이트를 제공하기 위해서, 채널 코더는 소스 코딩된 데이터 스트림에 부가된 리던던시의 양이 더 낮은 비트 레이트 소스 코더에 대해 더 높고, 더 높은 비트 레이트 소스 코더에 대해 더 낮도록 설계될 수 있다. 이전의 예에서, 어떤 주어진 데이터 블록 또는 프레임에 대해 선택된 특정한 코덱 모드는 예를 들어 모드 제어 프로세서(76) 및 멀티플렉서(78)에 의해 제어가능하다.

상이한 코덱 모드를 제공하도록 송신측에서 이용되는 기술과 무관하게, 수신된 데이터를 정확히 디코딩할 수 있기 위해서, 수신기는 수신된 데이터의 어떤 주어진 블록 또는 프레임을 처리하도록 송신기에 의해 이용되는 코덱 모드를 알 필요가 있을 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서, 이는 관련한 데이터의 블록 또는 프레임과 결합하여, 또는 관련된 데이터의 블록 또는 프레임에 앞서서 송신기로부터 수신기로 모드 식별자를 전송함으로써 달성될 수 있다. 도 3(a) 및 도 3(b)의 예에서, 2 비트 모드 식별자 필드는 전송 전에 데이터를 처리하는데 이용되는 음성 코더와 채널 코더의 결합을 수신기에 알리기에 충분할 것이다. 대안적으로, 수신기가 특정 코덱 모드에 대한 요구를 송신기에 전송할 수 있고, 또는 수신기는 다운링크 채널(즉, 이동국 링크로의 BTS)과 관련된 신호 품질 측정값을 송신기에 전송하고, 송신기가 그를 이용하여 적절한 코덱 모드를 식별할 수도 있다. 이러한 3가지 경우 중 어느 것에 있어서도, 모드 정보의 어떤 유형은 에어 인터페이스를 통해 송신기와 수신기 사이에 교환되며, 구문은 모드 정보의 다른 유형 뿐만 아니라 이러한 세 개의 특정 예의 각각을 포함하는데 이용된다.

어쨌든, 모드 정보는 BTS(20)와 이동국(12) 사이에서도 에어 인터페이스를 통해 통신되기 때문에, 데이터뿐만 아니라 채널 에러에 대해서도 보호되어야 한다. 그러나, 모드 정보는 프레임 당 단지 몇 비트만을 이용하여 에어 인터페이스를 통해 전달될 수 있기 때문에, 낮은 지연을 갖는 효과적인(즉, 리던던시 감소) 소스 코딩은 가능하지 않다. 더욱이, 비중있는 채널 코딩을 부가하면, 즉 많은 양의 리던던시를 가지면, 오버헤드(페이로드가 아닌 데이터) 전송에 더 부가하고, 사용자의 효과적인 비트 레이트를 감소시키기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 코덱 모드가 신속하게 변화하여 전송 채널 상태의 급속한 변화를 보상하도록, 낮은 코딩 지연을 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에서, 모드 정보는 상대적으로 약한(즉, 적은 양의 리던던시로) 채널 코드를 이용하여 채널 코딩된다. 도 3(a)에서, 레이트 1/C 컨벌루션 코드를 사용하는 채널 코더(54)가 예시된다. 특히, 단지 예시적으로, 모드 식별자에 대한 상대적으로 약한 채널 코딩의 예는 레이트 1/3 내지 1/2(또는 보다 큰) 컨벌루션 코딩 및 (4, 2) 내지 (8, 2) 블록 코딩이다(여기서, 각 예에서, 괄호 안의 제1 수는 그로스(gross) 비트의 수이고, 제2 수는 네트(net) 비트의 수임).

수신기측에서 채널 코딩의 상대적으로 약한 형태를 이용한 에어 인터페이스를 통해 전달되는 모드 정보를 적절히 디코딩하기 위해서, 본 발명의 예시적인 실시예는 또한 도 4에 도시된 바와 같이 모드 정보를 적절히 디코딩하는 것을 돕는 복함 가능도 또는 확률 계산을 사용한다. 그 점에서, 예를 들어 수신기 장치의 안테나(100)는 임의의 무선 채널을 통해 무선 신호를 수신한다. 이러한 채널을 통해 전송되는 신호(예를 들어, 데이터/음성 메시지)는 예를 들어 페이딩으로 인해 크게 왜곡되어, TDMA-버스트가 크게 왜곡된 음성 프레임을 유발한다.

기저 대역 변조 신호를 구하기 위해, 소정의 무선 주파수(GSM-시스템 865-935 MHZ)에서 공지된 방법으로 무선 수신기(102)에 복조가 발생한다. 무선 수신기(102)에 입력되는 무선 신호의 신호 강도 레벨이 측정될 수 있으며 도 4에서 S_m로 나타낸다. 기저대역 변조 신호는 IF-범위 내의 복조기(104)에서 복조되며, 이러한 복조기는 또한 입력 신호가 공지된 방법으로 전송하에 있는 다중경로 전파를 보상하거나 정정하기 위한 등화기(equilizer)를 포함한다. 예를 들어, 공지된 비터비 등화기가 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.

임의의 소정 심볼 추정치의 가능도와 연관된 소위 소프트 정보는 복조기(104)에서의 비터비 등화기로부터 구해지고, 이러한 소프트 정보는 도 4에서 S_j로 나타낸다. 디인터리버(deinterleaver, 106)는 복조기/등화기(104)의 다운스트림으로 접속되고 수신기에서 의도하는 시간 분할 버스트를 공지된 방법으로 복원한다.

또한, 수신기는, 모드 정보의 값과 연관된 복합 가능도를 계산하고, 채널 디코더(109) 및 음성 디코더(112)에 출력을 제공하여, 초기에 수신 데이터 블록 또는 프레임을 처리하기 위해, 수신기에 의해 송신기가 가장 잘 사용해 온 것으로 식별되는 기술을 나타내는 모드 정보 가능도 프로세서(107)를 포함한다. 예를 들어 복합 가능도는 예를 들어 모드 정보의 복조 프로세스 동안 발생되는 소프트 정보 S_j와 연관된 제1 가능도 파라미터 및 확률 또는 가능도 모델(108)에 의해 발생되는 제2 가능도 파라미터를 포함한다.

제1 가능도 파라미터는 예를 들어 모드 정보의 비터비 디코딩과 관련하여 미터법으로 계산될 수 있다. 각 포텐셜 모드 정보 값(예를 들어, 전술한 네개의 코드 모드 예 00, 01, 10, 11)에 대해, 복조 프로세스가 제1 가능도 파라미터를 제공할 수 있다. 유사하게, 모델(108)은 모드 정보의 각 포텐셜 값에 대해 제2 가능도 파라미터 값을 또한 제공할 수 있다. 모드 정보의 각 포텐셜 값에 연관된 제1 및 제2 가능도 파라미터 값은 조합될 수 있는데, 예를 들어 함께 다중화되어 모드 정보의 각 포텐셜 값에 대한 복합 가능도를 발생시키며, 가장 높은 확률 또는 가능도가 채널 디코더(109) 및 음성 디코더(112)에서 사용되도록 선택될 수 있다.

블록(108)에서 이용된 모델은 다양한 시스템을 고려함에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 마코프(Markov) 모델은 모드 정보에 대한 확률 모델로서 사용될 수 있다. 마코프 모델은 기술 분야에 잘 공지되어 있어서, 여기서 더 이상 설명하지 않는다. 그러나, 관심어린 독자는 일반적으로 마코프 모델에 대한 추가적인 정보, 및 심볼 값의 추정치 제공시 용도를 Fingscheidt 등의 저자의 독일 Munich, ICASSP'97의 회보에 실린 "Robust Speech Decoding: A Universal approach to Bit Error Concealment"와 Fingscheidt 등의 저자의 그리스 Rhodes, Eurospeech '97 회보에 실린 "Robust GSM Speech Decoding Using the Channel Decoder's Soft Output" 과 같은 논문에서 알 수 있고, 양 논문은 본 명세서에 명시적으로 참조된다.

예를 들어, 순위 0의 마코프 모델은 코덱 모드 코드 워드가 동일하게 분배되지 않으면, 즉 모든 가능한 코덱 모드가 의도하는 소정의 데이터 블록 또는 프레임에 대해 동일하게 사용될 것 같지 않으면, 모드 정보 모델(108)로서의 용도에 적당하다. 특히, 순위 0의 마코프 모델은 추론적으로 일시적인 지식이 특정 코덱 모드의 가능도에 영향을 주지 않을 때 모드 정보 모델(108)에 이용하기에 알맞다. 예를 들어, 만약 임의의 데이터 블록 또는 프레임이 모드 1로 처리되어온 시간 n-1에서 수신되고, 코덱 모드가 다음 데이터 블록 또는 프레임을 처리하기 위해 송신기에 의해 사용될 상대적인 가능도를 이러한 지식이 변경시키지 않으면, 순위 0의 마코프 모델은 모델(108)에 대한 적당한 선택이 될 것이다.

반면에, 만약 시간 n-1에서 사용된 코덱 모드가 이어지는 시간 순간에서 사용되는 하나 이상의 코덱 모드의 확률에 영향을 주면, 순위 1의 마코프 모델은 선행하는 코덱 모드 코드 워드에서 현재로의 동일하지 않은 전이 확률을 모델링하기 위한 모드 정보 모델(208)에 적합하다. 제1 순위 모델의 전이 확률은 예를 들어 다음 규칙에 따라 설정된다.

ㆍ 모드 변경은 드물기 때문에, 하나의 코덱 모드에서 다른 모드로의 전환 확률은 현재 모드를 유지하는 가능성에 비해 작다.

ㆍ 예를 들어, 가장 비중있는 채널 코딩 모드에서 두번째 비중있는 채널 코딩 모드로 이동하도록 허용될 뿐, 가장 비중있는 채널 코딩 모드에서 가장 약한 채널 코딩 모드로의 이동이 아닌 세개의 상이한 채널 코딩 모드가 있다면, 인접하는 모드에서 단지 모드 변경이 발생할 수 있다. 그래서, 이웃에 다이렉트되지 않은 모드의 전이 확률은 0으로 설정될 수 있다.

ㆍ m 프레임의 시간 간격당 n 이상의 모드 변경이 금지될 수 있다. 현재 모드와 다른 모드로의 전이 가능성은 카운트 n이 시간 간격 내에서 초과할 때 0으로 설정될 수 있다.

ㆍ 코덱 모드 요구를 송출하는 엔티티는 요구 모드에 대한 지식을 갖는다. 비록 요청이 수신 엔티티에 의해 허용될 때까지 다소 지연이 있고, 따라서 음성 데이터가 소스/채널 코딩의 신규 조합을 이용하여 인코딩되고 대응 모드 지시에 따라 전송되지만, 디코더는 모드 정보에 대한 마코프 모델의 전이 확률을 요청 모드를 나타내는 값쪽으로 바어어스할 수 있다.

ㆍ 업링크 및 다운링크에서의 채널 상태가 상관된다. 그래서, 원격 엔티티로부터 수신되는 코덱 모드가 원격 엔티티에 보내지는 코덱 모드에 대응할 가능성이 있다. 하나의 무선 링크(예를 들어, 다운링크)에 대한 수신 코덱 모드 요청의 마코프 모델의 전이 확률은 다른 링크(예를 들어, 업링크)에 대한 요청 코덱 모드쪽으로 바이어스될 수 있다.

이러한 것들이 규칙 및 과거 역사에 기초하여 임의의 소정 프레임에 대해 특정 값이 되는 모드 정보의 가능성을 결정하기 위해 사용될 수 있는 확률 모델의 간단한 예임을 기술 분야의 당업자는 알 것이다.

또한, 선택되는 어떤 모델이든지 다른 파라미터와 연관된 시스템 구성 변경에 기인하여 자체적으로 적응될 수 있다. 예를 들어 다음 파라미터에서의 변경이다.

ㆍ 코덱 모드의 수

ㆍ 링크 품질 측정의 해상도

ㆍ 코덱 모드 정보의 전송율(예를 들어, 이산 전송(DTX)에 대해)

ㆍ 코덱 모드 정보(예를 들어, DTX에 대하여)의 채널 보호 정보(즉, 리던던시 양)

ㆍ 코덱 모드 정보(예를 들어, DTX에 대하여)의 채널 코딩 방식(예를 들어, 컨벌루션 또는 블록 코딩)

ㆍ 양방향 통신 시스템의 구조 개념(대칭적 또는 집중적인 제어중 하나)

이와 같이 후의 조정 파라미터는 대칭적 또는 집중적 제어 아키텍쳐로 언급한다. 대칭적 제어 아키텍쳐는 업링크 및 다운링크 사이에 구별이 없는 시스템, 즉 이동국 및 기지국이 구별되지 않는 시스템을 지칭한다. 그래서, 링크용 송신기는 모드의 선택을 제어할 수 있다. 대안적으로, 모드 요청자, 예를 들면 링크에서의 수신기가 모드를 제어할 수 있다(즉, 모드 요청 및/또는 측정은 송신기에 바인딩된다).

집중적 제어 아키텍쳐는 시스템이 주인이고 원격 장치, 예를 들어 이동국이 하인인 시나리오를 지칭한다. 이러한 내용에서, 시스템은 모든 링크에 대한 코덱 모드를 제어할 수 있는데, 이동국에 의한 모드 요청은 바인딩되지 않는다. 그래서, 상기 아키텍쳐 유형은 미래 데이터 전송에 사용되는 특정 모드의 가능도, 예를 들어 시스템이 모드 요청을 수행하는 것을 이동국이 알게 되는 가능도를 반영할 수 있다.

또한, 상술한 예시적인 모델 조정 파라미터중 다른 것에 대해, DTX 동안 하나의 링크가 비활성이고 코덱 모드 정보가 감소된 비율로 전송된다는 것을 기술 분야의 당업자는 알 것이다. 예를 들어, 코덱 모드 정보가 활성 링크의 매 프레임마다 전송되는 반면, 코덱 모드 정보가 비활성 링크에 비해 덜 빈번하게, 예를 들어 6 프레임마다 전송된다. 그래서 코덱 모드 정보가 비활성 링크에서 더 자주(전송당) 변경될 가능성이 있다. 그 결과로서, 현재 코덱 모드를 유지하는 것이 보다 덜 가능성이 있는 한편, 모드를 변경하는 것이 더 가능성이 있는 DTX를 설명하기 위해 제1 순위 마코프 모델의 전이 확률이 조정되어야만 한다. DTX와 연관된 또 다른 가능성이 있는 모델 변경은, 보다 강한 에러 정정 코딩이 모드 정보를 보호하기 위해 교대로 사용될 수 있도록 하는 DTX가 이용될 때 프레임에 이용가능한 보다 더 많은 전송 용량이 있음을 알 수 있다. 후자의 경우, (소프트 출력 채널 디코딩으로부터) 제1 가능도 파라미터를 (확률 모델로부터) 제2 가능도 파라미터와 조합할 때, 제1 가능도 파라미터에 더 비중이 주어질 수 있다.

하여튼, 일단 모드 정보의 가능한 각 값에 대해 복합 가능도가 계산되고 가장 가능성 있는 코덱 모드가 식별되면, 이는 적당한 프로세싱 알고리즘을 이용하여 동작시키기 위해 채널 디코더(109) 및 음성 디코더(112)에 필수적인 정보를 제공한다. 예를 들어, 채널 디코더(109)의 주 기능은 전송측 상의 채널 코더에 의해 실행되는 동작에 반대되는 동작을 실행하는 것, 즉 공지된 여분의 비트 및 공지된 채널 코딩(예를 들어, 컨벌루션 코드)으로부터 전송 정보를 복원하는 것이다. 디코딩된 음성 프레임은 소프트 에러 소거 수단(110)을 통해 음성-프레임별로 채널 디코더(109)로부터 음성 디코더(112)에 전달된다. 소프트 에러 소거 수단(110)은 바람직하게 소프트웨어로 구현되는 상태 머신이며, 예를 들어 음성 프레임이 잘못하여 디코딩되는 경우를 취급하는 책임이 있다. 수신 음성 프레임의 완전한 합성은 음성 신호를 이동국에서의 제2 재생 유닛(114)에 전달하기 위해 음성 디코더(112)에서 달성된다.

비록 본 발명이 단지 몇몇 예시적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 변형이 행해질 수 있음을 기술 분야의 당업자라면 알 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 모든 동등물을 포함하도록 의도된 다음 클레임에 의해서만 한정된다.

Claims (49)

1. 통신 시스템 내의 송신기와 수신기 사이에서 모드 정보를 통신하는 방법에 있어서,

   상기 수신기에서, 소프트 출력(soft-output)을 갖는 채널 디코딩 프로세스에서, 상기 모드 정보와 관련된 각각의 상이한 포텐셜 값에 대한 제1 가능도 파라미터(likelihood paramater)를 획득하는 단계;

   상기 모드 정보의 추론적 지식(priori knowledge)과 관련하여, 상기 모드 정보와 관련된 각각의 상이한 포텐셜 값에 대한 제2 가능도 파라미터를 획득하는 단계;

   상기 제1 및 제2 가능도 파라미터에 기초하여, 상기 모드 정보와 관련된 각각의 상이한 포텐셜 값에 대한 복합 가능도(composite likelihood)를 계산하는 단계; 및

   가장 높은 복합 가능도를 갖는 상기 모드 정보에 대한 최종 값을 선택하는 단계

   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 송신기에서,

   상기 송신기 내에서 상기 모드 정보를 처리하기 위하여, 상기 모드 정보와 관련된 적어도 2개의 상이한 코덱 모드를 제공하는 단계;

   관련된 소정의 리던던시 레벨을 갖는 에러 방지 코딩(error protection coding)을 이용하여 상기 모드 정보를 코딩하는 단계; 및

   에어 인터페이스를 통해 상기 코딩된 모드 정보를 전송하는 단계

   를 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 코딩하는 단계는, 상기 모드 정보를 컨볼루션 코딩(convolutionally coding)하는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 모드 정보를 컨볼루션 코딩하는 단계는, 상기 모드 정보를 1/3 이상의 레이트로 컨볼루션 코딩하는 단계를 더 포함하는 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 모드 정보를 코딩하는 단계는, 상기 모드 정보를 블록 코딩(block coding)하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 모드 정보를 블록 코딩하는 단계는, (4,2) 내지 (8,2) 블록 코딩을 사용하여 상기 모드 정보를 블록 코딩하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 모드 정보는 상기 송신기에 의해 전송되는 데이터를 처리하는 데 사용되는 상기 적어도 2개의 상이한 코덱 모드 중 하나를 식별하는 식별자인 방법.
8. 제2항에 있어서, 적어도 2개의 코덱 모드 각각이 소스 코딩 기술 및 채널 코딩 기술을 식별하는 방법.
9. 제2항에 있어서, 상기 모드 정보는 상기 적어도 2개의 상이한 코덱 모드 중 하나에 대한 요구인 방법.
10. 제2항에 있어서, 상기 모드 정보는 상기 적어도 2개의 상이한 코덱 모드 중 적합한 하나를 결정하기 위하여 상기 수신기에 의해 사용될 수 있는 채널 측정 정보인 방법.
11. 제2항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 상기 적어도 2개의 상이한 코덱 모드의 수의 변화에 의존하는 방법.
12. 제2항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 상기 에어 인터페이스를 통한 정보의 전송과 관련된 채널 품질 측정의 해상도의 변화에 의존하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 모드 정보 레이트의 변화에 의존하는 방법.
14. 제2항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 상기 에러 방지 코딩의 소정의 리던던시 레벨의 변화에 의존하는 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 상기 모드 정보에 사용되는 코딩 방식의 변화에 의존하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 불연속 전송과 관련된 변화에 의존하는 방법.
17. 제2항에 있어서, 상기 통신 시스템은 양 방향 통신 시스템인 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 상기 양방향 통신 시스템의 아키텍쳐의 변화에 의존하는 방법.
19. 제1항에 있어서, 상기 통신 시스템은 단방향 통신 시스템인 방법.
20. 제1항에 있어서, 상기 모드 정보의 분포를 반영하는 확률을 가진 순위 0의 마코프 모델(Markov model of order zero)을 사용하여 상기 제2 가능도 파라미터를 얻는 단계를 포함하는 방법.
21. 제1항에 있어서, 상기 모드 정보의 전이를 반영하는 확률을 가진 순위 1의 마코프 모델(Markov model of order one)을 사용하여 상기 제2 가능도 파라미터를 얻는 단계를 포함하는 방법.
22. 제17항에 있어서, 상기 제2 가능도 파라미터는 상기 적어도 2개의 상이한 코덱 모드 중 요구된 하나에 대한 지식에 의존하는 방법.
23. 제17항에 있어서, 상기 모드 정보는 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 링크를 통해 전송되고, 상기 제2 가능도 파라미터는 상기 수신기에서 상기 송신기로 정보를 전송하기 위한 다른 링크에서 현재 사용되는 상기 적어도 2개의 상이한 코덱 모드 중 하나에 대한 지식에 의존하는 방법.
24. 송신기로부터 수신된 모드 정보를 디코딩하는 수신기에 있어서,

    소프트 출력을 갖는 채널 디코딩 프로세스를 위한 수단을 이용하여 상기 모드 정보와 관련된 각각의 상이한 포텐셜 값에 대한 제1 가능도 파라미터를 획득하는 수단(104);

    상기 모드 정보의 추론적 지식을 사용하여, 상기 모드 정보와 관련된 각각의 상이한 포텐셜 값에 대한 제2 가능도 파라미터를 획득하는 수단(108);

    상기 제1 및 제2 가능도 파라미터에 기초하여, 상기 모드 정보와 관련된 각각의 상이한 포텐셜 값에 대해 복합 가능도를 계산하는 수단(107); 및

    가장 높은 복합 가능도를 갖는 상기 모드 정보에 대한 최종 값을 선택하는 수단

    을 포함하는 수신기.
25. 제24항에 따른 수신기를 포함하는 이동국.
26. 제25항에 있어서,

    상기 모드 정보의 분포를 반영하는 확률을 갖는 순위 0의 마코프 모델을 사용하여 상기 제2 가능도 파라미터를 획득하는 수단을 포함하는 이동국.
27. 제25항에 있어서,

    상기 모드 정보의 전이를 반영하는 확률을 갖는 순위 1의 마코프 모델을 사용하여 상기 제2 가능도 파라미터를 획득하는 수단을 포함하는 이동국.
28. 제24항에 따른 수신기를 포함하는 기지국.
29. 제28항에 있어서,

    상기 모드 정보의 분포를 반영하는 확률을 갖는 순위 0의 마코프 모델을 사용하여 상기 제2 가능도 파라미터를 획득하는 수단을 포함하는 기지국.
30. 제28항에 있어서,

    상기 모드 정보의 전이를 반영하는 확률을 갖는 순위 1의 마코프 모델을 사용하여 상기 제2 가능도 파라미터를 획득하는 수단을 포함하는 기지국.
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