KR100491910B1

KR100491910B1 - 비동일 에러 보호를 갖는 통신 신호를 검출하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100491910B1
Application number: KR10-1999-7000469A
Authority: KR
Inventors: 카림 자말; 니스트룀，조한
Original assignee: 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘)
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2005-05-27
Also published as: JP2000515341A; DE69723559D1; TW343410B; US5757821A; EP0914719A1; WO1998004047A1; AU3790397A; DE69723559T2; KR20000067966A; AR007849A1; JP3822249B2; EP0914719B1

Abstract

비동일 에러 보호(unequal error protection; UEP) 기법을 이용하여 신호를 송신하는 방법 및 시스템이 제공된다. 본 방법에 따르면, 높은 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼들이 먼저 검출되어 디코드되고, 소프트 신뢰도 정보가 생성된 다음, 이전에 검출된 심볼 및 소프트 신뢰도 정보는 다음의 낮은 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼들을 검출하고 디코드하는데 사용된다. 이 낮은 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼들은 이전의 모든 심볼 클래스의 디코딩으로부터 혜택을 얻는다. 데이타 심볼은 시스템 성능을 더욱 향상시키기 위해 인터리브될 수 있다.

Description

비동일 에러 보호를 갖는 통신 신호를 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING COMMUNICATION SIGNALS HAVING UNEQUAL ERROR PROTECTION }

본 발명은 일반적으로 엔코딩된 디지탈 통신 신호의 전송에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 비동일 에러 보호(uneven error protection) 기법으로 엔코딩된 디지탈 통신 신호를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 디지탈 통신 시스템은 순방향 에러 제어 코딩(forward error control coding; FEC) 또는 비동일 에러 보호(UEP) 기법으로 불려질 수 있는, 어떤 형태의 비동일 에러 보호 기법을 포함하기도 한다. UEP 기법에서는, 특정 정보 심볼이 전송 또는 수신 에러에 대하여 다른 심볼보다 중요하거나 민감하다고 간주된다. 이 더 중요한 심볼은 정확한 수신 및 검출 확률을 증대시키기 위해 덜 중요한 데이타 심볼보다 낮은 코딩율(즉, 증가된 리던던시를 이용함)로 코딩된다(예컨대, 채널 엔코더에서 코딩됨). 이러한 기법의 결과, 수신기는 더 중요한 심볼에 대하여는 더 많은 정보를 갖고, 덜 중요한 심볼에 대하여는 그보다 적은 정보를 갖는다.

종래의 디지탈 통신 시스템에서, 채널 엔코딩 및 변조는 전형적으로는 송신기에서 개별적으로 수행되고, 종래의 수신기는 전형적으로는 검출 및 채널 디코딩을 개별적으로 수행한다. 본원 발명에 참조로서 포함되어 있는, 1994년 9월 14일자로 출원된 "SIMULTANEOUS DEMODULATION AND DECODING OF A DIGITALLY MODULATED RADIO SIGNAL"이라는 명칭의, 공동 계류중이고 공동 양수된 츨원 제08/305,787호에서는, 수신기에 알려진 특정 심볼(sync 심볼)이 먼저 디코드된 다음, 디코드되고 알려진 심볼이 인접하고 알려지지 않은 코딩된 심볼을 디코드하는데 사용되는, 수신된 신호를 디코드하고 및 복조하는 기법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 시스템은 알려진 sync 심볼이 제한된 수의 인터리빙 패턴들 중의 하나를 이용하여 송신기에서 알려지지 않은 심볼과 함께 인터리브되어야 한다는 점에서 복잡성이 있다. 또한, 개시된 시스템은 차동 검출기 또는 MLSE 검출기를 포함하고, "하드(hard)" 정보, 즉, 심볼 알파벳으로 양자화되었던 정보는 검출기로 피드백된다. 일반적으로 하드 정보를 사용하려면 시스템의 CRC 체크에 대한 더욱 더 많은 신뢰가 필요하고, 에러가 전파되어 성능이 제한되는 결과를 초래할 수 있다.

비터비 알고리즘은 복조, 디코딩, 등화(equalization) 등과 같은 기능을 수행하는, 통신 수신기의 표준 도구이다. 일반적으로, 비터비 알고리즘은 코딩되거나, 심볼간 간섭(inter-symbol inteference; ISI)을 받거나, 또는 코딩 및 심볼간 간섭을 받은 전송된 데이타열의 최대 가능 추정치를 제공한다. 가장 가능성이 있는 경로 시퀀스 이외에, 소프트 신뢰도 표시자(soft reliability indicator)를 생성시키기 위해, 비터비 알고리즘을 변형하는 것으로 알려져 있다. 소프트 신뢰도 표시자는, 예를 들면, 각 비트에 대한 경험적 확률(a posteriori probability) 또는 다른 신뢰도 값일 수 있다. 이 비터비 알고리즘에 대한 변형은 소프트 출력 비터비 알고리즘(SOVA)이라고 부르고, 보다 상세하게는, 예를 들면, Hagenauer 외 다수에 의한 1989년 11월자의 "A Viterbi Algorithm with Soft-Decision Outputs and its Applications", IEEE Globecom '89, Dallas TX, Conference Record Vol. 3, pp. 47.1.1-47.1.7에 기술되어 있다. 다른 소프트 출력 신뢰도 알고리즘은 Bahl외 다수에 의한 1974년 3월자의 "Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate", IEEE Transactions on Information Theory에 기술되어 있다.

비동일 에러 보호를 이용하는 통신 시스템에서는, 몇 가지 코딩 비율이 동시에 사용되고, 낮은 코딩 비율(높은 코딩 보호)을 갖는 비트 또는 심볼들이 높은 코딩 비율(낮은 코딩 보호)을 갖는 비트 또는 심볼보다 수신기에서 더욱 신뢰성있게 수신되어 디코드된다. 보호를 덜 받은 비트 또는 심볼에 대한 시스템의 검출 성능을 증대시키기 위해 추가의 신뢰도 정보를 사용하는 것이 바람직하다.

디지탈 통신 시스템은 에러 전파에 대한 시스템의 민감도를 저감시키기 위해 수신기에서의 소프트 정보 피드백에 의존하는 것이 또한 바람직하다.

<발명의 요약>

본 발명은 전송될 데이타 심볼이 N개의 코딩 보호 레벨들 중의 한 레벨로 엔코딩되고, 전송된 심볼들은 최고의 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 그룹에서 시작하여 그룹 단위로 검출되는, 디지탈 통신 신호들을 전송하는 방법을 제공함으로써 상술한 문제를 극복하고, 다른 장점들을 성취한다. 최고 코딩 보호 레벨을 갖는 제1의 심볼 그룹이 검출되어 디코드되고, 이 심볼들에 대한 소프트 신뢰도 정보가 계산된다. 그 다음, 낮은 코딩 보호 레벨을 갖는 제2의 심볼 그룹이 제1의 심볼 그룹의 검출 및 디코딩으로부터 획득된 소프트 정보를 이용하여 검출되고 디코드된다. 채널 메모리 및/또는 변조 메모리가 제공되어 있기 때문에, 제2의 심볼 그룹의 디코딩은 제1 그룹의 디코딩에 의해 더욱 향상될 수 있다. 당기술에 통상의 지식을 가진자는 이해할 수 있겠지만, 소정 시각에 수신된 무선 신호는 다중 경로 전파로 인해 이전 및 현재의 전송된 심볼을 포함할 수 있다. 이런 방식으로, 낮은 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼의 검출은 높은 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼의 검출에 의해 향상될 수 있다. 또한, 차동 변조가 사용되는 경우, 심볼간 의존도는 검출을 향상시키는데 사용될 수 있다.

최저 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼이 검출되어 디코드될 때까지, 이전에 검출되어 디코드된 임의의 또는 모든 심볼들의 심볼 및 관련 소프트 신뢰도 값을 이용하여 특정 코딩 보호 레벨의 각 심볼 그룹을 검출하고 디코드하는 프로세스가 반복된다. 최저 코딩 보호 레벨은 보호가 없는, 즉, 코딩되지 않은 데이터 심볼이다.

본 발명의 전송 방법은 또한 코딩된 데이타 심볼 프레임을 인터리브하고, 이 인터리브된 심볼 프레임을 버스트로 전송하며, 코딩 보호의 레벨에 따라 데이타 심볼을 그룹 단위로 검출하는 것을 포함할 수 있다. 검출된 심볼들은 디인터리브되고, 디코드되고, 그들의 소프트 신뢰도 정보와 함께 재인터리브(re-interleave)되며, 수신된 버스트의 표시로 맵핑된다. 낮은 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 그룹의 검출은 모든 이전 검출로부터 획득된 정보를 이용하여 수행된다. 버스트 내의 심볼들의 혼합 정도에 따라서, 낮은 보호 레벨을 갖는 심볼들의 검출이 동일한 프레임 내의 이전에 검출된(그리고 현재 "알려져 있는") 심볼들로부터 뿐만 아니라 동일한 버스트 내의 이전 프레임에 포함되어 있는 모든 심볼들로부터도 신뢰성 있게 행해진다.

도 1A 내지 도 1C는 본 발명의 실시예에 따른 예시적 수신 회로의 블럭도.

도 2는 도 1의 회로에 사용하기 위한 예시적 소프트 필터링 회로도.

도 3은 비터비 알고리즘 격자 구조를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송 방법을 설명하는 플로우 챠트.

도 5는 본 발명의 방법의 실시예에 따라 수신된 코딩된 심볼들의 인터리브된 버스트를 도시하는 도면.

첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명을 통해 본 발명을 더 잘 이해할 수 있으며, 첨부된 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.도 1A 내지 도 1C를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른, 통신 심볼 검출 방법이 도시되어 있다. 도 1A 내지 도 1C에서, 심볼 그룹(10)(예컨대, 코드 워드)은 제1의 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 r₁, 제2의 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 r₂, 및 N번째 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 r_N을 포함한다. 코딩된 심볼은 예컨대 가우시안 최소 쉬프트 키잉(Gaussian minimum shift keying; GSM 시스템에서 사용되는 GMSK) 또는 π/4 차동 4상 쉬프트 키잉(D-AMPS 이동 통신 시스템에 사용되는 π/4 DQPSK)을 이용하여 송신기(도시되지 않음)에서 변조될 수 있다. 도 1A에서, 검출기(12)는 제1의 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 r₁을 검출하고, 전송된 코드 워드에 대한 소프트 신뢰도 정보를 생성한다. 검출기(12)는, 예를 들면, 소프트 출력 비터비 알고리즘(SOVA) 검출기에 의해 구현될 수 있다. 소프트 필터링 회로(14)는 소프트 신뢰도 정보를 필터링하고, 소프트 신뢰도 값 r₁'(n₁)을 출력한다. 소프트 필터링 회로(14)는 SOVA 알고리즘을 구현하기 위한 수단을 포함하거나, 분리형 최대 경험적(Separable maximum a posteriori; S-MAP) 필터링을 구현할 수 있다. 도 1A의 회로에는 소프트 신뢰도 정보를 개선시키기 위해, 필요에 따라 소프트 필터링 회로 출력을 자신의 입력으로 임의의 n₁회 피드백시키는 피드백 루프가 제공될 수 있다. 이러한 피드백 루프가 필요하지 않고, 이러한 피드백 기술이 당 기술에 공지되어 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 구현을 위한 상세한 설명 또는 얼마나 많이 피드백을 반복 수행할 것인가에 대한 설명은 여기서는 하지 않겠다.

도 1B에서, 소프트 신뢰도 값 r₁'(n₁)은 제2의 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 r₂를 검출하기 위해 검출기(12)에 공급된다. 디코드된 r2 심볼이 필터링 회로(14)에서 필터링되고, 필터링 회로(14)의 출력은 소프트 신뢰도 값 r₂'(n₂)를 생성시키기 위해 필요에 따라 임의의 n₂회 피드백될 수 있다. 도 1C에서, r₂심볼의 검출 이후에 몇 회의 검출(n-1)-2가 생성되고 각 검출에 대해 각 코딩 레벨에 대한 소프트 신뢰도 값 r₃'(n₃),...,r_N-1'(n_N-1)이 산출된다고 가정한다. 도 1C에서, 소프트 신뢰도 값 r₁'(n₁),...,r_N-1'(n_N-1)이 검출기(12)에 공급되어 N번째 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 r_N을 검출하고 필터링되고 n_N회 선택적으로 피드백되는 소프트 신뢰도 값을 생성시킴으로써 소프트 신뢰도 값 r_N'(n_N)이 생성된다. 전체 검출 절차는 모든 이전 검출로부터 얻어진 신뢰도 정보 모두를 이용하여 임의의 횟수만큼 반복됨으로써, 덜 보호된 심볼이 많이 보호된 심볼의 보다 정밀한 검출을 도울 수 있다는 것이 이해될 것이다.

통신 시스템의 성능을 향상시키기 위해 인터리빙이 또한 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 발명에 따른 예시적 인터리빙 기법에서는, 코딩된 데이타 심볼 프레임이 인터리브되고 버스트로 전송된다. 데이타 심볼은, 도 1A 내지 도 1C에 대해 도시된 바와 같이, 그들의 코딩 보호 레벨에 따라 수신기에서 그룹 단위로 검출된다. 그 다음, 검출된 심볼은 디인터리브되고, 디코드되고, 소프트 신뢰도 정보와 함께 재인터리브되며, 수신된 버스트 내의 그들의 표시로 맵핑된다.

CRC 코드와 같은 캐스캐이드된 에러 검출 코드는 디코딩을 더욱 향상시키기위해 소프트 정보와 관련하여 사용될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. CRC 코드는 에러 정정 코드의 디코딩 실패를 검출하는데 자주 사용된다. 디코딩 동작 이후에 에러가 남아 있다는 것을 CRC가 표시하면, 피드백(소프트 및 하드 정보)이 적어도 부분적으로 비신뢰적인 것으로 알려지고, 피드백은 적당한 스위칭 매체(도시되지 않음)에 의해 스위치 오프될 수 있다. 특히, 엔코드된 심볼의 N 클래스들 중의 하나 이상이 CRC 코드 단독으로 또는 다른 에러 코딩에 부가하여 엔코드될 수 있다. 이러한 코드를 이용하여 리던던시 비트(redundancy bit) r0, r1,...rn-1이 대응하는 데이타 비트 d0, d1,...dn-1의 전송에 포함된다. 예를 들면, r0는 r0=d0d2d7에 따라 d0, d2 및 d7에 의존할 수 있다. CRC 코드는 종속 관계가 여전히 유효한가를 판정하기 위해 수신기로 하여금 비트 d0, d2 및 d7을 점검할 수 있게 한다. 수신기에서 종속 관계가 더이상 유효하지 않으면, 전송중에 에러가 발생한다.

전송 신호 내의 비동일 에러 보호(UEP)의 사용은 수신기가 낮은 코딩 보호 레벨을 수신하는 전송 심볼 클래스에 리던던시를 반복 전달할 수 있도록 하고, 소프트 출력 채널 검출기 및 디코더의 사용은 시스템의 성능을 향상시킨다. 소정의 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼이 검출되어 (필요하다면) 디인터리브된 다음, 심볼들은 그들과 관련된 가능 추정치(소프트 정보)를 갖게될 것이다. 가능치는 경험적 인식(a-posteriori knowledge)을 나타내고 제2의 심볼 그룹에 대하여, 검출기에서 대응하는 수신된 신호값들과 비교된다. 모든 클래스가 검출되었을 때, 심볼들은 모든 클래스에 대한 전송 성능을 증대시키기 위해 임의의 횟수만큼 재검출될 수 있다.

도 2를 참조하면, 도 1A 내지 도 1C의 수신기에 사용하기 위한 적당한 필터링 회로의 블럭도가 도시되어 있다. 회로는 가정된 코드 비트와 관련된 신뢰도 값을 수신하고 23에서 디코드된 정보 심볼에 대한 소프트 신뢰도 정보를 출력하는 SOVA 디코더(22)를 포함한다. 블럭(24)은 소프트 신뢰도 정보의 절대값을 결정하고, 블럭(25)은 소프트 신뢰도 정보를 네거티브 또는 포지티브 값으로부터 2진수 1 또는 0으로 각각 변환한다. 블럭(26a 및 26b)은 블럭(24)으로부터 소프트 신뢰도 정보의 절대값을 수신하고 두 개 또는 임의의 수의 값들 중의 최저값을 선택한다. 회로는 또한 각 셀이 2진값을 포함하는 쉬프트 레지스터(27)를 포함한다. 쉬프트 레지스터(27)는 종래의 돌림형 엔코더(convolutional encoder)로서 동작하고 예컨대 모듈로 2 2진 가산(modulo 2 binary addition)을 수행한다. 블럭(28a) 및 블럭(28b)은 쉬프트 레지스터(27)로부터의 2진 출력을 실수로 변환하여 하드 결정 코드 비트를 생성한다. 곱셈기(29a 및 29b)는 최소 연산 블럭(26a 및 26b)로부터의 신뢰도 값과 블럭(28a 및 28b)의 하드 결정 출력을 곱하여 정교화된(refined) 신뢰도 정보를 생성한다. 따라서, 도 2의 회로에서, 디코드된 비트 S_i와 관련된 하나 이상의 소프트(신뢰도)값이 SOVA 디코더(22)에 의해 출력되고, 대응하는 재엔코드된 비트와 관련된 하나 이상의 정교화된 소프트(신뢰도) 값(S'_i1, S'_i2)을 생성시키도록 회로에 의해 처리된다. 당 기술에 숙련된 자는 이해하겠지만, 필터링 회로는 모듈로-2 가산기가 최소 연산에 의해 대체된다는 점에서 종래의 "하드" 채널 엔코더와는 다르다. 도 2의 필터링 회로는 예컨대 1/2의 비율을 갖는 돌림형 엔코더(27)를 포함하고, 비트는 바이폴라 표시를 갖는다. 최소 연산 min ()은 각 코딩된 비트에 대해, 영향을 주는 비트의 최저 절대값의 소프트 값을 결정한다. 도 2의 회로 대신에, 재엔코드되고 재변조된 코드 심볼의 경험적 신뢰도 값이 Lodge 외 다수에 의한 "Separable MAP Filters for the Decoding of Product and Concatenated Codes (ICC93)", Geneva, May 1993"에 기술되어 있는 바와 같은, 알고리즘에 따라 생성될 수 있다. 이 알고리즘은 디코딩을 수행하면서 디코드된 정보 비트에 대응하는 코드 비트에 대한 경험적 확률을 계산한다. 소프트 신뢰도 정보를 계산하는 다른 적당한 방법은 당 기술에 통상의 지식을 가진자에 의해 용이하게 구현될 수 있다.

논리 회로(도시되지 않음)는 이전에 검출되어 디코드된 심볼들을 기준 신호로 변환하고, 이 기준 신호들을 심볼이 재검출되거나 다른 심볼의 검출을 돕도록 검출기에 공급하는데 사용될 수 있다. 이러한 논리 회로의 특정 구현 세부 사항은 변조 형태 및 검출기의 형태에 따라 달라질 것이다.

엔코드된 심볼들의 N 클래스들 중의 하나 이상은 순환 리던던시 검사 (cyclic redundancy check; CRC) 단독으로 또는 다른 에러 보호 코딩에 부가하여 엔코드될 수 있다. CRC 코딩이 엔코드된 심볼의 N 클래스들 중의 하나 이상에 사용되면, CRC 스위치(20)는 수신된 심볼의 검출을 반복하기 위한 루프 형성을 허용한다. 본 발명의 방법의 소프트 정보를 사용하면 반복 검출에 대한 필요 및 CRC 체크에 대한 필요를 감소시킨다는 것이 이해될 것이다.

차동 변조(DQPSK) 및 SOVA 검출기를 검출기(12)로서 가정하고 수신기의 동작에 대해 설명한다. 수신된 비트로부터 차동 심볼로의 맵핑은 다음의 표 1과 같이 제공된다.

비트	차동 심볼
-1, -1	0
-1, +1	π/2
+1, +1	π
+1, -1	3π/2

수신된 신호 y에 대하여, 차동 심볼 y(k-1)→y(k)와 관련된 비트는 이전에 검출되어 디코드된 클래스에 속하기 때문에 알려진 것으로 간주된다. 예를 들면, 디코더에 의해 결정된 알려진 소프트 값(기준화된 대수 확률값 표시의 신뢰도 정보)이 -250, -1750이면, 가장 가능성 있는 전송된 차동 심볼은 0이다. 전이가 확실히 0(즉, 비트쌍 -1, -1)인 것으로 알려지고, 전이가 비터비 격자에서 허용되지 않으면, 다른 전이들은 디코더에서 생략되거나 "가지치기(pruned)"된다. 이러한 "하드" 격자 가지치기는, 도 3에 실선으로 도시된 바와 같이, (추측 가능한) 알려진 전이에 대응하는 전이를 제외한 모든 전이에 무한 메트릭, 또는 가산 신뢰도 추정치(예컨대, 기준화된 대수 확률)를 가산하는 것에 대응한다. 무한 메트릭은 작은(큰) 유한 값이 가능성이 있는(가능성이 없는) 전이에 대응한다는 제로 확률을 갖고 전이에 대응한다고 가정한다. 둘러싸고 있고, 알려지지 않은 차동 심볼들의 검출은 하드 가지치기(hard pruning)에 의해 향상되는데, 특히 심볼간 간섭(ISI)이 있을 때 그렇다.

삭제

"알려진" 비트들이 그들과 관련된 소프트 값(예컨대, -250, -1750)을 가지면, 통상의 전이 메트릭스(ordinary transition metrics)에 유한 메트릭스를 부가하는 소프터 격자 가지치기가 구현될 수 있다. 상기한 예에서, 알려진 비트와 관련된 소프트 값(신뢰도 정보)이 -250 및 -1750이므로, 대응하는 가장 가능성이 있는 하드 값은 각각 -1 및 -1이다. 따라서, (-1, -1)은 가장 가능성이 있는 전이이고 다른 전이들(-1, +1); (+1, -1); 및 (+1, +1)은 가능성이 없는 것으로 간주된다. 다음의 표 2에서, 디코더 내의 상태 전이의 전이 메트릭스에 부가되어야 하는 소프트 메트릭 값은 다음과 같이 제공된다. 여기서, 비트 모두가 다음과 같이 알려진다.

	가정된 비트	차동 심볼	소프트 메트릭 값
	-1, -1	0	-250+(-1750)=
-2000
	-1, +1	π/2	-250+(+1750)=
+1500
	+1, +1	π	+250+(+1750)=
+2000
	+1, -1	3π/2	+250+(-1750)=
-1500

전체 또는 부분적 정보 워드 또는 코드 워드에 대응하는 메트릭값은 전체 또는 부분적 워드의 신뢰도를 반영하는 값이라는 것이 이해될 것이다. 가장 일반적인 메트릭 형태는 확률 곱으로서 생성되는 곱셈 메트릭, 및 대수 메트릭이 있는데, 이 대수 메트릭은 수신된 심볼들의 확률의 대수의 합이다. 정보와 같은 추가 정보가 이용 가능하면, 하나 이상의 정보 또는 코드 비트의 선험적 또는 경험적 확률을 반영하는, 이 정보는 검출을 향상시키는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 비트의 약 70%가 알려졌다면, 전형적으로 가정된 50% 대신, 확률 0.70 및 0.30이 수신된 소프트 데이타 값과 함께 사용되어 이 비트들을 디코드하기 위한 전이 메트릭스를 계산할 수 있다.

삭제

본 발명의 한 양태에 따르면, 확률은 코드 비트에 대하여 추정된다. 코드 워드의 리던던시는 향상된 재엔코딩 및 향상된 재검출을 허용한다. 이런 방식으로, 제1 단계에서 에러 정정 코드 및/또는 변조 및 채널의 메모리는 비교적 낮은 보호 레벨을 갖는 비트를 검출하는데 사용될 수 있다.

표2에서 반영된 메트릭스는 메트릭스가 최소화되고, 반대 부호가 사용될 수 있다는 것을 가정한다는 것이 이해될 것이다. 표 2에 도시된 바와 같이, 메트릭 값은 차동 심볼 전이(-1, +1) 및 (+1, +1)에 대해 가장 높음으로써, 이 전이들이 가장 가능성이 없다. 본 발명의 방법과 다르게, 하드 가지치기(pruning)가 사용되면, 가장 가능성이 있는 (-1, -1)을 제외한 모든 전이에 대해 메트릭스는 무한하고, 즉, 다른 모든 메트릭스는 가지치기되고, 최상의 전이만이 재검출에 영향을 주는 데 사용된다. 최상의 전이가 정확한 전이이면, 하드 가지치기 접근은 바람직하나, 최상의(가장 가능성이 있는) 메트릭이 정확하지 않으면, 하드 가지치기 접근은 바람직하지 않다. 왜냐하면, 정확한 메트릭은 고려 대상으로부터 효율적으로 금지되기 때문이다. 본 발명의 소프트 접근을 이용하여, 모든 전이들이 허용되고, 배재되는 것이 없음으로써, 최상의(가장 가능성이 있는) 전이가 정확하지 않으면, 정확한 전이는 여전히 남아서 추후 반복시에 최상의 전이로서 사용될 수 있다. 반복의 횟수 및/또는 변조/코딩 단계의 수가 증가함에 따라, 본 발명에 의해 성취되는 이득이 증가하고, 디코딩 오류로 인한 에러 전파가 크게 감소될 수 있다.

다음의 표 3은 비트들 중의 단 하나, 차동 심볼 y(k-1)→y(k)의 제1 비트만이 알려진 소프트 메트릭 코스트, 및 그 소프트 값이 -250인 것을 도시한다.

가정된 비트	차동 심볼	소프트 메트릭 코스트
-1, -1	0	-250+알려지지 않은 비트에 대한 메트릭
-1, +1	π/2	-250+ 알려지지 않은 비트에 대한 메트릭
+1, +1	π	+250+ 알려지지 않은 비트에 대한 메트릭
+1, -1	3π/2	+250+ 알려지지 않은 비트에 대한 메트릭

하드 가지치기를 이용하여, (+1, X)에 대한 전이 메트릭스가 무한하게 된다는 것이 이해될 것이다.

도 3을 참조하면, 비터비 디코딩 격자의 블럭도가 도시되어 있다. 비터비 알고리즘에 따르면, 데이타 비트 또는 심볼의 수신된 시퀀스(도 3의 블럭에 의해 표시됨)는 허용되거나 가능한 시퀀스와 비교되고, 소프트(신뢰도) 값은 각 비교에 할당되어 가능한 시퀀스가 정확한 시퀀스일 가능성을 표시한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적 전송 방법을 기술하는 플로우 챠트가 도시되어 있다. 단계(100)에서, 전송될 데이타 심볼들이 비동일 에러 보호 기법에 따라 적당한 엔코더에서 N개의 코딩 보호 레벨들 중의 한 레벨로 엔코딩된다. 엔코드된 데이타 심볼은 단계(102)에서 송신기로부터 수신기에 전송된다. 단계(104)에서, 최고 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 그룹이 검출되고, 수신된 신호 내의 검출된 심볼의 실제 표시를 나타내는 소프트 신뢰성 정보가 생성된다. 단계(106)에서, 다음으로 가장 높은 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼 그룹이 단계(104)에서 생성된 기준 신호를 이용하여 검출됨으로써 디코딩 프로세스를 돕는다. 단계(104)에서 생성된 기준 신호를 이용하여 디코드되고, 재엔코드되고, 재변조됨으로써 디코딩 프로세스를 돕는다. 디코드되고 재변조된 제2 심볼 클래스는 수신된 신호에서 그들의 실제 표시를 재생성한다. 단계(106)는 모든 심볼 클래스들을 디코드하는데 필요한 횟수만큼 반복된다.

도 4에서 설명한 방법은, 현재 설명하는 바와 같이, 코딩된 심볼의 인터리빙을 제공하도록 변형될 수 있다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 수신된 코딩된 심볼의 인터리빙된 버스트를 도시하는 다이어그램이 도시되어 있다. 송신에서의 소스 엔코더는 데이타 프레임 F_c(k)을 생성한다. 각 프레임은 서로 다른 코딩 보호 레벨을 갖는 심볼을 포함한다. 적당한 인터리버는 코딩된 프레임 F_c(k)의 데이타 심볼들을 D 버스트 B(k)로 인터리브하여 단계(102)에서 수신기에 전송한다. 도 5에 도시된 예에서는, 블럭-대각선 인터리빙(block-diagonal interleaving)이 사용되나, 다른 적당한 인터리빙 패턴이 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 각 버스트 B(k)는 심볼 f_nd(k)를 포함하는데, 여기서 1 ≤n ≤N 그리고, 1 ≤ d ≤D이다. 각 심볼 f_nd(k)는 버스트 B(k-d-1)로 전송된 클래스 n에 속한다. 도 5는 N=3이고 D=3인 경우를 도시한다는 것이 이해될 것이다. 버스트 B(K-2), B(K-1), 및 B(K)가 수신되었으면, 최고 클래스의 심볼의 검출이 시작될 수 있다. 이 예에서, 인터리빙은 심볼이 3 프레임에 걸쳐 확산되는 것을 초래한다. 클래스 n=1이 최고의 보호 레벨(리던던시가 가장 큼)을 갖고 클래스 n=3이 최저 보호 레벨(리던던시가 가장 작음)을 갖는다라고 가정하면, 검출될 제1 심볼은 버스트 B(k)로부터의 심볼 f₁₁(k)이고; f₁₂(k)는 버스트 B(k-1), f₁₃(k)는 버스트 B(k-2)로부터인 것이다. 이 심볼들이 검출되고, 디인터리브되고, 디코드되고, 재엔코드되고, 재인터리브되고, 재변조되어 수신된 버스트 내에 그들의 표시를 재생성한다. 이 정보는 검출기(12)에 의해서 다음으로 가장 높은 코딩 보호 레벨을 갖는 다음의 엔코드된 심볼 클래스(심볼 f₂₁(k), f₂₂(k), 및 f₂₃(k))의 검출을 돕는데 사용된다. 낮은 보호 레벨을 갖는 나중 클래스의 검출을 돕기 위해 이전에 검출된 클래스 모두로부터 생성된 정보를 이용하여 프로세스가 반복된다. 주어진 일련의 버스트 내의 모든 클래스가 검출되었으면, 다음의 버스트 B(k+1)가 수신되고 프레임 F_c(k+1)이 상술된 바와 같이 검출되어 디코드된다.

본 발명의 전송 방법이 FEC-어시스트 검출 기법(FEC-assisted detection scheme)을 이용하여 양호하게 실현되었지만, 본 발명은 비동일 에러 보호 기법을 사용하고, 기존의 GSM, PDC, 및 D-AMPS 셀룰러 통신 시스템과 같은 변조 및/또는 시 분산(time dispersion)을 통해 특정 형태의 채널 메모리를 갖는 임의의 형태의 전송 시스템에서 다르게 실현될 수 있다. 본 발명은 최저로 보호된 심볼에 의해 성능이 제한된 임의의 시스템의 성능을 크게 향상시킬 것이다.

전술한 바와 같이 많은 세부 사항 및 특정 사항을 기술하였지만, 상기 사항들은 단지 예시적인 것일 뿐이고 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다. 당 기술에 통상의 지식을 가진자에게는, 많은 변형들이 다음의 특허 청구 범위 및 이들의 법적 등가물에 의해 정의된 바와 같이, 본 발명의 사상과 범주에서 벗어남이 없이 행해질 수 있다는 것이 명백할 것이다.

Claims

코딩된 데이타 심볼들을 포함하는 디지탈 통신 신호들 -상기 신호들은 비동일 에러 보호 기법으로 엔코드되고, 서로 다른 코딩 보호 레벨들이 적용되며, 더 중요한 심볼들은 덜 중요한 데이타 심볼들보다 낮은 코딩율로 엔코드됨- 을 수신하는 방법에 있어서,

제1의 코딩 보호 레벨을 갖는 제1의 코딩된 데이타 심볼 그룹을 검출하는 단계;

상기 제1의 코딩된 데이타 심볼 그룹을 디코드하고 상기 디코딩에 기초하여 제1 소프트 신뢰도 정보(soft reliability information)를 생성하는 단계; 및

상기 디코드된 제1의 심볼 그룹 및 상기 제1 소프트 신뢰도 정보를 이용하여 제2의 코딩 보호 레벨을 갖는 제2의 코딩된 데이타 심볼 그룹을 검출하여 디코딩하는 단계 -상기 제1의 코딩 보호 레벨은 상기 제2의 코딩 보호 레벨보다 더 높은 레벨의 보호임-

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 하나 이상의 코딩된 데이타 심볼 그룹은 순환 리던던시 검사(CRC) 코딩 정보를 포함하고, 상기 검출 및 디코딩 단계는 CRC 코딩 정보를 포함하는 상기 하나 이상의 코딩된 데이타 심볼 그룹 각각에 대해 복수회 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 코딩된 데이타 심볼들은 상기 디지탈 통신 신호들에 인터리브되고, 상기 방법은 상기 디코딩 단계 이전에 상기 검출된 제1의 코딩된 데이타 심볼 그룹을 디인터리브하는 단계, 및 상기 검출되어 디코드된 데이타 심볼들을 재인터리브하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2의 데이타 심볼 그룹의 디코딩에 기초하여 제2 소프트 신뢰도 정보를 생성하는 단계; 및

상기 디코드된 제1 및 제2 심볼 그룹, 및 상기 제1 및 제2 소프트 신뢰도 정보를 이용하여 제3의 코딩 보호 레벨을 갖는 제3의 코딩된 데이타 심볼 그룹을 검출하여 디코딩하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
디지탈 통신 신호들 -상기 신호들은 비동일 에러 보호 기법으로 엔코드되고, 서로 다른 코딩 보호 레벨들이 적용됨- 을 송신하는 방법에 있어서,

채널 엔코더에서 엔코드된 데이타 심볼들의 프레임을 생성하는 단계- 상기 엔코드된 데이타 심볼들 각각은 N개의 코딩 보호 레벨들 중의 하나의 레벨을 가지고, 더 중요한 심볼들은 덜 중요한 데이타 심볼들보다 낮은 코딩율로 엔코드됨- ;

상기 엔코드된 데이타 심볼들 프레임을 D 버스트의 연속으로 수신기에 송신하는 단계;

상기 수신기에서 제1의 코딩 보호 레벨을 갖는, 송신되고 엔코드된 제1의 데이타 심볼 그룹을 검출하여 디코딩하는 단계 -상기 제1의 보호 레벨을 갖는, 송신되고 엔코드된 데이타 심볼들은 하나 이상의 상기 D 버스트 내에 배치됨- ;

상기 제1의 보호 레벨을 갖는, 상기 송신되고 엔코드된 데이타 심볼들의 검출에 기초하여 제1 소프트 신뢰도 정보를 생성하는 단계; 및

상기 수신기에서 상기 제1 소프트 신뢰도 정보를 이용하여 제2의 코딩 보호 레벨을 갖는, 송신되고 엔코드된 제2의 데이타 심볼 그룹을 검출하여 디코딩하는 단계 -상기 제1의 코딩 보호 레벨은 상기 제2의 코딩 보호 레벨보다 더 높은 레벨의 보호임-

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,

상기 송신 단계 이전에 상기 엔코드된 데이타 심볼들을 인터리브하는 단계; 및

상기 수신기에서 상기 검출된 심볼들을 디인터리브하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 하나 이상의 코딩된 데이타 심볼 그룹은 순환 리던던시 검사(CRC) 코딩 정보를 포함하고, 검출, 디인터리빙, 및 디코딩 단계가 순환 리던던시 검사(CRC) 코딩 정보를 포함하는 상기 하나 이상의 코딩된 데이타 심볼 그룹 각각에 대해 복수회 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 디코드된 제2의 데이타 심볼 그룹을 재엔코딩 및 재인터리브하는 단계;

제2 소프트 신뢰도 정보를 생성하는 단계; 및

상기 제1 및 제2 소프트 신뢰도 정보를 이용하여 제3의 코딩 보호 레벨을 갖는 송신되고 코딩된 데이타 심볼들을 검출하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
코딩된 데이타 심볼들을 갖는 디지탈 통신 신호들 -상기 신호들은 비동일 에러 보호 기법으로 엔코드되고, 서로 다른 코딩 보호 레벨들이 적용되며, 더 중요한 심볼들은 덜 중요한 데이타 심볼들보다 낮은 코딩율로 엔코드됨- 을 수신하는 수신기에 있어서,

송신기로부터 수신되고, 대응하는 코딩 보호 레벨을 지니는 코딩된 데이타 심볼들의 한 그룹을 검출하는 검출기; 및

상기 검출된 데이타 심볼 그룹으로부터 소프트 신뢰도 정보를 생성하는 소프트 필터링 회로

를 포함하며,

상기 검출기는 상기 코딩된 데이타 심볼들의 한 그룹보다 더 높은 대응하는 코딩 보호 레벨를 지니는 이전에 검출되어 디코드된 데이타 심볼들 한 그룹으로부터의 상기 소프트 신뢰도 정보를 이용하여 나중에 코딩된 데이타 심볼들을 검출하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제9항에 있어서, CRC 코딩 정보를 갖는 코딩된 데이타 심볼들을 검출하여 디코딩하기 위해 순환 리던던시 검사를 수행하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
각자가 N개의 코딩 보호 레벨들 중의 하나의 레벨을 갖는 코딩된 데이타 심볼들을 포함하는, 송신기로부터 송신된 디지탈 통신 신호들 -상기 신호들은 비동일 에러 보호 기법으로 엔코드되고, 서로 다른 코딩 보호 레벨들이 적용되며, 더 중요한 심볼들은 덜 중요한 데이타 심볼들보다 낮은 코딩율로 엔코드됨- 을 수신하는 방법에 있어서,

상기 N개의 코딩 보호 레벨들 중의 제1 레벨을 갖는 제1의 코딩된 데이타 심볼 그룹을 검출하는 단계;

상기 제1의 코딩된 데이타 심볼 그룹을 디코딩하고 상기 디코딩에 기초하여 제1 소프트 신뢰도 정보를 생성하는 단계; 및

이전에 디코드된 심볼 그룹의 적어도 일부 및 이전에 생성된 소프트 신뢰도 정보의 적어도 일부를 이용하여, 순서대로, 나머지 N-1개의 코딩 보호 레벨들 중의 하나의 레벨을 갖는 나머지 심볼 그룹 각각을 검출하여 디코딩하는 단계 -상기 N개의 코딩 보호 레벨들 중 제1 레벨은 제2의 코딩 보호 레벨보다 더 높은 레벨의 보호임-

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제11항에 있어서, 상기 N개의 코딩 보호 레벨들 중의 한 레벨은 코딩 보호가 없는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 소프트 신뢰도 정보를 생성하는 상기 단계는 SOVA 디코더에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 소프트 신뢰도 정보를 생성하는 상기 단계는 분리형 MAP 필터에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 코딩된 데이타 심볼들은 송신기에서 차동 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 코딩된 데이타 심볼들은 상기 송신기에서 차동 4상 쉬프트 키잉(differential quadriphase shift keying)을 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서, 상기 코딩된 데이타 심볼들은 π/4 DQPSK를 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 코딩된 데이타 심볼들은 상기 송신기에서 가우시안 최소 쉬프트 키잉(Gaussian minimum shift keying)을 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 나머지 심볼 그룹들 각각을 검출하여 디코딩하는 상기 단계는 상기 이전에 생성된 소프트 신뢰도 정보 전체를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 이전에 디코드된 심볼 그룹 전체를 이용하여 상기 코딩된 데이타 심볼들의 제2 검출 및 디코딩을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.