KR100567863B1

KR100567863B1 - 전송오류에 대항하여 최적 비트 보호를 제공하기 위한방법 및 장치

Info

Publication number: KR100567863B1
Application number: KR1020037006033A
Authority: KR
Inventors: 한누 제이. 믹콜라; 잔느 바이니오; 자니 로톨라-푹킬라
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2006-04-05
Also published as: FI20002399A0; WO2002037741A1; PT1330887E; EP1330887A1; BR0113893A; BRPI0113893B1; FI20002399A; DE60125571T2; JP2004513561A; US7027518B2; AU2002212393A8; AU2002212393A1; ES2275747T3; CA2427425C; EP1330887B1; DE60125571D1; ATE349825T1; CN100359833C; CA2427425A1; HK1083575A1

Abstract

송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통해 디지털 정보 프레임들을 전송하기 위한 방법과 장치가 제공된다. 송신기에서는, 프레임을 무선 통신 연결을 통해 전송하기 전에, 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 어떤 비트열이 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112)된다. 수신기는 무선 통신 연결을 통해 프레임을 수신한 후 디지털 정보 프레임 내부의 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 비트열을 복호화하고 디펑처링(211)한다. 송신기는 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112)하기 전에 디지털 정보 프레임 내부의 컨볼루션 부호화 및 펑처링될 상기 비트열을 재배치(411)한다. 재배치된 정렬은, 비트열을 어떤 컨볼루션 코드로 컨볼루션 부호화하고 어떤 펑처링 패턴으로 펑처링하는 과정에서, 전송 오류의 통계적 확률이 어떤 미리 정의된 거동(701)을 나타내도록 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 열을 생성하는 것으로 판명된 정렬이다. 수신기에서는, 비트열의 복호화 및 디펑처링 후에, 송신기에서 그와 같이 재배치된 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 비트열이 역으로 재배치(611)되어 비트열 내 비트들의 상호간의 정렬에 대한 송신기에서의 상기 재배치의 효과가 취소된다.

최적 비트 보호, 전송 오류

Description

전송오류에 대항하여 최적 비트 보호를 제공하기 위한 방법 및 장치{Method and arrangement for providing optimal bit protection against transmission errors}

본 발명은 일반적으로 디지털 무선 통신 시스템에서 비트들을 전송 오류에 대해 보호하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전송될 디지털 정보 단위 내의 각각의 비트가 누리는 보호의 정도를 상기 디지털 정보 단위 내부에서의 그 비트의 상대적인 중요도에 비례하도록 보장하는 것에 관한 것이다.

셀방식 무선 시스템의 이동국과 기지국에서 사용되는 무선 송신기와 같은 디지털 무선 송신기는 프레임으로 통상적으로 불려지는 이산된 단위들로 디지털 정보를 다룬다. 전송될 디지털 정보가 음성 신호인 경우를 예로 들면, 하나의 프레임은 수신국이 짧은 구간 동안의 음성을 재생하는데 필요한 모든 정보를 담고 있다. 그러한 구간의 길이는 통상적으로 20 밀리세컨드이다.

프레임의 비트들은 재생되는 음성의 주관적인 음성 품질과 관련해서 서로 다른 중요성을 갖는다. 정확한 형태를 갖지 않는 경우에는 음성의 짧은 구간을 알아들을 수 있도록 재생하는 것이 전혀 불가능하게 되는 비트들(bits)이나 비트열들(bit sequences)이 있을 수 있다. 반면에 프레임에는, 음성의 짧은 구간을 고충실도로 완벽하게 재생하는데는 당연히 필요하지만, 오류가 있더라도 인간 청취자가 느끼는 주관적인 음성 품질에 대해서는 작은 왜곡을 야기하는데 그치는 비트들이나 비트열들도 있다.

종래 기술로부터 상이한 비트들의 상이한 중요도를 인지하여 비트들의 상대적인 중요도에 따라 전송 오류에 대한 상이한 보호의 정도를 제공하는 것이 알려져 있다. 도 1은 종래 기술의 디지털 송신기의 부분적인 개략도인데, 소스 부호기(101)가 소스 부호화된 비트 스트림을 발생한다. 만약 도 1의 송신기가 음성을 디지털화하여 송신하는데 사용된다면, 상기 소스 부호기(101)는 음성 신호를 소스 부호화된 비트 스트림으로 변환하기 위한 선형 예측 코딩과 같은 알고리즘을 구현하는 음성 부호기이다. 이 비트 스트림은 채널 부호기(102)로 가며 채널 부호기(102)는 비트 스트림에 덧붙임(redundancy)을 넣는다. 채널 코딩의 목적은 전송 오류에 대해 디지털 정보를 보호하기 위한 것이다. 다시 말해서 수신국이, 가능한 한 신뢰성 있게 원래의 비트값들을 재생할 수 있도록 하고, 전송 채널 내에서 일어난 임의의 오류들을 적어도 찾아는 내고 또한 가능하면 정정할 수 있게 하는 것이다. 인터리빙, 버스트 형성 및 변조 블록(103)이 채널 부호화된 디지털 정보를 받아서 공기중으로 전송될 수 있는 무선 주파수 버스트로 변환한다.

도 1의 공지된 채널 부호기 블록(102) 내부에는 먼저 프레임 내용을 구성하는 비트들을 재정렬하는 재정렬부(re-ordering entity)(110)가 있다. 재정렬부(110)에 의해 생성된 정렬(order)은 전송 오류에 대한 보호의 정도에 관해서 최적으로 생각되는 것이며 비트들의 상대적인 중요도에 따른다. 도 1의 예에서 재정렬부(110)는 프레임의 비트들을 중요도가 감소하는 순으로 클래스 1a, 클래스 1b, 클래스 2의 세 클래스로 분배한다. 이들 중에서, 클래스 1a에 속하는 비트들은 매우 중요하므로 주기적 덧붙임 검사(CRC, Cyclic Redundancy Check) 코드로 보호되어야 한다. CRC 계산 블럭(111)이 클래스 1a의 비트들에 대해 CRC 검사 합(checksum)을 계산한다. 이 검사 합은 클래스 1a 비트들 및 클래스 1b 비트들 자신과 더불어서 입력 정보로서 컨볼루션 부호화 및 펑처링(puncturing) 블록(112)으로 먹여진다. 상기 컨볼루션 부호기(112)는, 단위 시간당의 비트수가 어떤 미리 정의된 총비트율과 동일하게 되는 어떤 부호화 결과를 생성하기 위하여, 비트들의 입력을 어떤 컨볼루션 코드로 부호화하고, 펑처링을 사용하여 미리 결정된 비트 패턴에 따라 어떤 컨볼루션 부호화된 비트들을 삭제한다.

컨볼루션 부호화 및 펑처링이 행해지는 순서는 통상적으로 클래스 1a 비트들이 먼저 부호화되고, 그 바로 뒤에 CRC 검사 합 비트들이 오고, 클래스 1b 비트들이 CRC 검사 합 비트들을 뒤따른다. 클래스 1a 비트들과 CRC 검사 합 비트들을 포함하는 비트 범위는 통상적으로 상기 컨볼루션 부호화 및 펑처링 블록(112)에서 부호화되어 그 범위 내부의 모든 비트 위치들에 대해서 동일한 오류 보호 성능이 얻어질 수 있도록 된다. 이는, CRC 기반의 오류 검출이, CRC 관련 비트 범위 내부의 일부 비트 위치가 다른 위치 보다 나은 보호 성능을 누리는 경우-그러한 더 나은 보호 성능은 그 범위 내의 다른 비트들에 대한 보호 성능을 악화시키는 대가로 얻어짐-보다, 모든 비트 위치들에 대해서 오류 보호 성능이 동일한 경우에 더 효과적인 것으로 판명되었기 때문이다.

부호화의 결과는 어떠한 CRC 계산이나 컨볼루션 부호화도 겪지 않은 클래스 2 비트들과 더불어서 인터리빙, 버스트 형성 및 변조 블록(103)으로 들어간다. CRC 보호된 및/또는 컨볼루션 부호화된 비트들을 코딩되지 않은 클래스 2 비트들과 결합하는 것이 도 1에서 다중화기(113)로 개략적으로 나타내어진다. 프레임의 다양한 부분들의 비트들이 블록(102) 내에서 내부적으로 취급되는 순서가 도 1의 최하부에 보여지는 바, 컨볼루션 부호화된 클래스 1a 비트들(120)이 먼저 오고, 그 다음으로 컨볼루션 부호화된 CRC 검사 합 비트들(121)이 오고, 그 다음으로 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 클래스 1b 비트들이 오고, 다음으로 클래스 2 비트들이 온다. 또한 각각의 클래스 내부에서 그 클래스의 비트들은 주관적인 음성 품질에 있어서의 상대적인 중요도에 의해서 결정되는 순서로 존재한다.

도 2는 도 1의 송신기로부터의 전송을 수신하는데 사용되는 종래의 수신기의 일부를 개략적으로 보인 것이다. 수신된 전송은 블록(201)에서 복조되며 또한 인터리빙된 버스트 포맷으로부터 프레임 포맷으로 분해된다. 채널 복호기(202)가 각각의 프레임으로부터 채널 코딩을 제거하고 그 채널 복호화된 프레임들을 소스 복호기(203)로 보낸다. 소스 복호기(203)는 송신기의 소스 부호기(101)에 대응하는 것이다. 예를 들면, 음성의 전송에 관하여서, 그것은 부호화된 음성 신호를 D/A 변환 및 라우드 스피커에서의 재생을 위해 준비 완료된 디지털 샘플들의 스트림으로 변환한다. 채널 부호화의 효과를 역전시킬 수 있도록 하기 위해서, 채널 복호기(202)는, 코딩되지 않은 클래스 2 비트들을 분리하고 나머지 비트들을 컨볼루션 코드의 제거를 위해 디펑처링(depuncturing) 및 비터비 복호화(Viterbi decoding) 블록(211)으로 보내는 역다중화기(210)를 포함한다. 비터비 복호 알고리즘외의 다른 복호화 방법이 존재하기는 하나, 비터비 알고리즘의 넓은 응용성으로 인해 컨롤루션 코드의 복호화를 비터비 복호화라 칭하는 것이 일반적이다. 디펑처링 및 비터비 복호화 블록(211)의 출력은 CRC 검사 합 비트들과, 클래스 1a 비트들 및 클래스 1b 비트들을 포함한다. 이들 중에서 앞의 둘은 CRC 재계산 블록(212)에 의해 취해지며, CRC 재계산 블록(212)은 수신된 클래스 1a 비트들로부터 계산된 CRC 검사 합이 프레임 내부의 그들과 함께 수신된 CRC 검사 합과 일치하는지를 검사한다. 불일치하는 경우에 CRC 재계산 블록(212)은 소위 CRC 플래그로 소스 복호기에게 검출된 오류에 대해서 알린다. 클래스 1a, 클래스 1b 및 클래스 2 비트들-그 중 앞의 둘은 복호화되었음-은 모두 블록(213)으로 들어가는데 그 목적은 송신기의 재정렬부(110)에서 이루어진 재정렬을 취소하기 위한 것이다.

종래 기술의 재정렬 및 채널 복호화 장치는 어떤 비트 위치에서의 비트 오류의 통계적 확률이 프레임 내에서의 비트 위치의 차례(ordinal number)의 단조 증가 함수로 되도록 하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 도 3은 도 1에 도시된 종래 기술의 장치가 이러한 목적을 달성하는데 실패하였음을 보인다. 도 3의 곡선(301)은, 6812개의 무작위로 선택된 음성 프레임(speech frame)을 시뮬레이션된 오류 야기 무선 채널로 통과시켰을 때에 140 비트 위치를 갖는 음성 프레임에 대한 각각의 비트 위치에서의 비트 오류의 통계적 확률을 보인다. 이들 예제 프레임들은 위치 1 내지 52의 클래스 1a 비트들과, 위치 53 내지 62의 CRC 검사 합 비트들과, 위치 63 내지 140의 클래스 1b 비트들로 구성된다. 클래스 2 비트들은 프레임들에 포함되지 않았다. 도 3은 일반적인 경향은 옳다는 것을 보인다. 즉, 곡선(301)은 프레임의 끝으로 갈수록 오류 확률이 대략적으로 증가하는 것을 보인다. 그러나, 곡선(301)에 의해 나타내어지는 함수는 단조 증가가 아니다. 곡선의 오른쪽 절반 어떤 지점들에서 위쪽 또는 아래쪽으로의 구별되는 피크들로 보여지는 바와 같이, 곡선의 의도된 거동으로부터 크게 이탈되는 국부적인 위치들이 있다.

본 발명의 하나의 목적은 비트들의 상대적인 중요성과 비트들이 프레임 구조 내부에서 누리는 보호 수준간의 관계를 최적화하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 컨볼루션 부호화되고 펑처링되는 과정을 거치게될 비트들을 재정렬하는 것에 의해서 달성된다.

본 발명의 첫 번째 측면은 송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통해서 디지털 정보의 프레임들을 전송하기 위한 방법이다. 이 측면에 따른 방법은 그러한 방법에 대한 독립항의 특징부에서 기술된 것으로 특징지어진다.

본 발명은 또한 수신기로의 무선 통신 연결을 통해 전송하기 전에 디지털 정보의 프레임들을 송신기 내에서 처리하기 위한 방법에 적용된다. 이러한 본 발명의 두 번째 측면에 따른 방법은 그러한 방법에 대한 독립항의 특징부에서 기술된 것으로 특징지어진다.

추가적으로 본 발명은 송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통해서 디지털 정보의 프레임들을 전송하는 경우의 전송 오류들의 확률분포를 최적화하기 위 한 재배치(rearranging) 및 역재배치(inverse rearranging) 테이블들을 생성하는 방법에 적용된다. 이 세 번째 측면에 따른 방법은 그러한 방법에 대한 독립항의 특징부에서 기술된 것으로 특징지어진다.

본 발명은 또한 송신기에 대한 독립항의 특징부에서 기술된 것으로 특징지어지는 송신기에 적용된다.

본 발명의 탄생에 이르게 된 연구의 결과, 펑처링이 프레임의 각 비트 위치에서의 비트 오류들의 통계적 확률을 나타내는 오류 확률 곡선의 예측거동에 편차를 가져오는 것으로 판명되었다. 분명히 펑처링은 어떤 비트 위치들 내에 또는 그 주위에 오류의 어떠한 통계적 축적(accumulation)을 야기한다. 그 메카니즘은 이론적으로 이해하기 쉽지 않다. 그러나, 본 발명에서는 적어도 실제적인 경험이 펑처링의 그러한 오류 야기 효과를 예측하고 제어하는데 사용될 수 있음이 판명되었다.

본 발명에 따르면, 프레임 내부의 어떤 범위의 비트들이 그 범위 내부의 가장 덜 중요한 비트들이 비트 오류의 확률이 가장 큰 위치들 내로 재배치된다. 그러한 작용이 이루어지는 비트들의 범위는, 가장 유리하게는, 컨볼루션 코딩 및 펑처링이 행해지지만 CRC 검사 값 계산은 행해지지 않는 비트들을 둘러싼 범위이다. 종래 기술의 설명으로 치면 이는 클래스 1b 비트들을 말한다.

재배치를 행하는 기준이 되는 재배치 테이블들은, 가장 유리하게는, 실험 및/또는 시뮬레이션을 통해서 결정된다. 수신기는 송신기가 사용하는 재배치 테이블을 알고 있어야만 한다. 이는 각각의 채널 코딩 장치에 대해서 오직 하나의 재배치 테이블이 특정되어 있어서 통신하는 쌍방이 직접적으로 또는 간접적으로 채널 코딩의 선택에 동의한 후에는 그들은 적용가능한 재배치 테이블을 자동적으로 알고 있거나, 또는 송신기와 수신기가 그들이 사용할 재배치 테이블에 대해 별도로 동의하도록 하기 위한 어떤 수단이 있다는 것을 의미한다. 당연히 수신기는 또한 그러한 재배치의 효과를 취소할 수 있도록 배치된 처리부를 포함하여야만 한다.

본 발명의 특징으로 생각되는 신규 사항들이 첨부된 청구범위에서 자세히 기술된다. 그러나 본 발명의 구조 및 작동 방법, 그리고 본 발명의 추가적인 목적과 이점은 첨부도면을 참조한 하기의 실시예의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.

도 1은 공지의 무선 송신기를 보인다.

도 2는 공지의 무선 수신기를 보인다.

도 3은 공지의 전송 장치에서 관찰되는 오류 확률을 보인다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 원리를 보인다.

도 5는 본 발명에 따른 재배치 및 역재배치 테이블들의 생성을 보인다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수신기의 원리를 보인다.

도 7은 본 발명에 따른 전송 장치에서 관찰되는 오류 확률을 보인다.

도 4는 본 발명의 일실예에 따른 무선 송신기의 부분 개략도이다. 송신기의 전체 구조는 공지의 것과 거의 유사하다. 소스 부호기(101)가 소스 부호화된 비트 스트림을 생성하고 그것은 덧붙임(redundancy)을 가하기 위한 채널 부호기(402)로 들어간다. 인터리빙, 버스트 형성 및 변조 블록(103)이 채널 부호화된 디지털 정보를 받아서 공기중으로 전송될 수 있는 무선 주파수 버스트들로 변환한다. 도 4의 채널 부호기 블록(402) 내부에서조차도 프레임의 내용을 구성하는 비트들을 재정렬하는 잘 알고 있는 재정렬부(110)가 먼저 있다. 재정렬부(110)는 도 1의 예에서의 대응하는 공지된 부분과 같이, 각각의 프레임에 속하는 디지털 정보를 적어도 두 개의 클래스로 나누어(110), 하나의 클래스에 속하는 비트들만 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112)되기 전에 재배치한다. 즉, 그것은 프레임의 비트들을 감소하는 중요도의 순으로 클래스 1a, 클래스 1b, 클래스 2의 세 클래스로 분배한다. 나아가, CRC 계산 블록(111)을 사용하여 클래스 1a 비트들에 대해 CRC 검사 합을 계산하고, 이 검사 합을 클래스 1a 비트들과 함께 컨볼루션 부호화 및 펑처링 블록(112)의 입력 정보로 공급하는 것도 도 1에서와 동일하다.

그러나, 본 발명에 따르면 클래스 1b 비트들은 재정렬부(110)로부터 직접 컨볼루션 부호화 및 펑처링 블록(112)으로 피딩되지 않는다. 그 대신에 적어도 개념적으로나마 추가적인 재배치 블록(411)이 존재하여 재정렬부(110)에 의해 만들어진 알려진 순서를 갖는 클래스 1b 비트들을 받아서 아래에서 상세히 설명될 순서로 다시 재배치한다. 그 다음, 재배치된 클래스 1b 비트들은 컨볼루션 부호화 및 펑처링 블록(112)으로 피딩된다.

마찬가지로, 컨볼루션 부호화 및 펑처링 블록(112)은 비트들의 입력을 어떤 컨볼루션 코드를 사용해서 부호화하고, 단위 시간당 비트들의 수가 어떤 미리 정의된 총비트율과 동일하게 되는 부호화 결과를 생성하기 위해서 펑처링을 사용한다. 알려진 기술과 유사하게, 채널 부호화되지 않은 클래스 2 비트들은 재정렬부(110)로부터 다중화기(113)로 직접 입력되고 다중화기(113)는 도 4의 최하부에 도시된 형태의 비트들의 프레임을 출력한다. 여기서 도 1에 도시된 공지된 프레임과의 차이점은 필드(422)가 클래스 1b 비트들의 추가적인 재배치의 결과로 나타내어지는 클래스 1b 비트들의 표현을 담고 있다는 것이다.

추가적인 재배치 요소(411)에 의해서 생성되는 비트들의 정렬을 보다 자세히 설명한다. 펑처링 패턴과 관찰된 비트 오류 확률의 거동 사이의 관계가 이론적으로 완벽히 이해되지는 않지만, 프레임 끝쪽으로 가면서 비트 위치당 오류 확률이 비단조적으로 증가하는 것이 펑처링의 결과임을 보았다. 본 발명에 따르면 그러한 관계가 완전히 이해될 필요는 없다. 전형적인 소스 부호화된 프레임들의 비교적 방대한 데이터베이스를 사용하고, 오류를 야기하는 채널을 통과하면서 프레임들에 일어나는 오류들이 일반적으로 나타날 규칙을 충분히 잘 나타내고 있다는 가정을 하는 것으로 족하다.

도 5의 흐름도에서, 단계(501)는 프레임들의 데이터베이스를 취하여 도 1에 도시된 종류의 공지된 송신기와 오류 야기 채널을 통과하는 것을 시뮬레이션하는 것을 나타낸다. 프레임들은 실제의 송신기와 수신기 사이의 실제 무선 채널을 통해서도 또한 전송될 수도 있으나, 시뮬레이터를 사용하는 것이 더 간단하고 편리하다. 단계(502)는 각각의 비트 위치당의 비트 오류의 통계적 확률을 관찰하여 저장하는 것을 나타낸다. 그 다음 단계(503)에서 클래스 1b 비트들을 담고 있는 프레임 부분 내의 비트 위치들을 관찰된 비트 오류의 확률이 증가하는 순으로 재배치하는 것은 쉽다. 추가적인 재배치 유닛(411)을 구현하기 위한 유일한 추가적인 과정은 공지된 재정렬부(110)를 통해 나오는 클래스 1b 비트들의 세트 내의 각각의 개별적 인 비트 위치와 재배치된 클래스 1b 비트들의 세트 내의 또 다른 비트 위치 사이의 명백한 상호관계(correlation)를 포함하는 재배치 테이블을 단계(504)에서 작성하는 것이다. 이 재배치 테이블에 따라, 제 1 의 클래스 1b 비트(또는 보다 일반적으로 말해서, 재생될 신호의 주관적 품질에 가장 큰 중요도를 갖는 비트)는 관찰된 비트 오류 통계적 확률이 클래스 1b 중 가장 낮았던 위치에 맵핑되고, 그 다음 클래스 1b 비트(재생될 신호의 주관적 품질에 그 다음 중요도를 갖는 비트)는 관찰된 비트 오류 통계적 확률이 클래스 1b 중 그 다음으로 낮았던 위치에 맵핑되는 등으로 되어, 재생될 신호의 주관적 품질에 가장 적은 중요도를 가지는 비트가 관찰된 비트 오류 통계적 확률이 클래스 1b 중 가장 높은 위치에 맵핑되면서 끝난다.

단계(504)에서는 재배치 테이블의 역 테이블도 생성되어야만 한다. 수신기가 재배치의 효과를 취소할 수 있어야만 하는데 수신기가 정확한 "디맵핑(demapping)" 내지 역재배치 테이블에 접근할 수 없다면 이는 불가능하기 때문이다. 다음으로, 도 4의 수신기로부터 나오는 전송을 수신하여 복호하는데 사용될 수 있는 본 발명의 유리한 일실시예에 따른 수신기를 기술한다.

예로써 본 발명자들은 293개의 클래스 1b 비트들을 갖는 프레임들을 위한 재배치 테이블을 생성하였다. 그러한 프레임은, 예를 들어, 본 출원의 우선일 당시에 3GPP(3rd Generation Partnership Project)과 관련된 디지털 셀폰의 표준 요소 중 하나로된 W-AMR(Wideband Adaptive Multirate) 음성 코덱의 제안된 고성능 모드 중 하나에서 만날 수 있다. 이 경우 컨볼루션 부호화 및 펑처링 방식은 클래스 1a 비트들, CRC 검사 합 비트들 및 클래스 1b 비트들로 구성되는 368 비트들 {u(0)... u(367)}의 블록이 아래의 다항식에 의해 정의되는 1/2 율 컨볼루션 코드로 부호화되어서,

G0/G0 = 1

G1/G0 = 1 + D + D³ + D⁴/1 + D³ + D⁴

아래의 식으로 정의되는 736개의 코딩된 비트들, {C(0)... C(735)}을 생성하고, 여기서

k = 0, 1, ..., 367 인 경우에는

r(k) = u(k) + r(k-3) + r(k-4)

C(2k) = u(k)

C(2k+1) = r(k) + r(k-1) + r(k-3) +r(k-4) 이고;

k<0 인 경우에는

r(k) = 0

코더의 종료를 위해서,

k = 368, 369, ..., 371 인 경우에는

r(k) = 0

C(2k) = r(k-3) + r(k-4)

C(2k+1) = r(k) + r(k-1) + r(k-3) +r(k-4)

이다.

코드는 아래의 296 개의 코딩된 비트들은 전송되지 않도록 펑처링된다.

이 예의 경우에 본 발명에 따른 재배치에 앞서 클래스 1b 비트들을 정렬된 리스트 {s(1), s(2), ... s(Ks)}로 지정할 수 있고, 여기서 Ks는 이 예의 경우에는 293이다. 유사하게, 재배치된 클래스 1b 비트들을 정렬된 리스트 {d(0), d(1), ... d(Kd-1)}로 지정할 수 있고, 여기서의 Kd 역시 293이다. 본 발명에 따른 재배치 연산을 나타내는 유사 부호 표현(pseudocode representation)은

j = 0 내지 Kd-1 인 경우에 d(j) := s(table(j) + 1);

여기서 table(j)는 아래의 표 1에서 왼쪽에서 오른쪽으로 줄을 따라 읽어진다.

본 발명에 따르면 디펑처링 및 비터비 복호화 블록(211)으로부터 나온 복호화된 클래스 1b 비트들을 받아서 송신기의 재배치 유닛(411)에서 행해진 것의 역인 재배치 연산을 행하는 역재배치 유닛(611)이 추가적으로 존재한다. 그 다음에 클래스 1a, 클래스 1b, 클래스 2 비트들-앞의 둘은 복호화되었고, 클래스 1b 비트는 역재배치도 되었음-은 모두 블록(213)으로 간다. 블록(213)의 목적은 송신기의 재정렬부(110) 내에서 행해진 재정렬을 취소하기 위한 것이다.

프레임 내의 비트 위치당 오류 확률의 거동에 대한 본 발명의 효과가 도 7에서 명확히 보여진다. 여기서 곡선(701)은 6812 개의 음성 프레임의 데이터베이스가 도 4에 따른 송신기와, 시뮬레이션된 오류 야기 채널과, 도 6에 따른 수신기로 구성되는 시뮬레이션된 시스템을 통과한 경우에 관찰된 프레임 내의 비트 위치당 오류 확률을 보인다. 곡선의 오른쪽 부분은 본 발명에 의해 영향을 받는 클래스 1b 비트들을 나타내는데 곡선이 거의 완벽하게 단조증가하는 것을 명확하게 볼 수 있다.

앞에서 우리는 비트 오류들의 통계적 확률이 프레임의 끝쪽으로 가면서 항상 단조 증가하여야 한다고 가정하였다. 그러한 방식의 생각은 관습적으로 그렇게 해왔다는 단순한 사실의 결과이다. 그러나, 예를 들어, 채널 코딩 장치의 오류 정정 능력의 대부분이 프레임(또는 프레임 내의 어떤 클래스)의 시작부가 아니라 어떤 다른 부분에 집중되도록 펑처링 패턴을 선택하는 것이 가능하다. 본 발명은 채널 코딩 장치의 최고의 오류 정정 능력을 프레임의 어떤 부분에 투입하도록 선택하는가에 관계없이 적용가능하다.

앞에서 본 발명자들은 또한, 송신기에서 행해지는 재배치 연산과 수신기에서 행해지는 역재배치 연산을, 송신기 내부의 블록(110)의 재정렬 연산이나 수신기 내 부의 블록(213)의 재정렬 취소 연산과는 별도로 행해지는 것으로서 제시하였다. 비록 이것이 본 발명을 가장 쉽게 제시하여 본 발명과 종래 기술의 장치 사이의 차이점이 가장 명확하게 보여지도록 하는 손쉬운 방법이기는 하나, 실제의 송신기와 수신기의 경우에 꼭 이래야만 할 필요는 없다. 송신기 내의 블록(110)의 재정렬 연산과 수신기 내의 블록(213)의 재정렬 취소 연산도 프레임 내부의 비트들의 정렬에 영향을 미치는데 사용될 수 있으므로, 이들 연산을 행하는 처리 유닛들을 새로이 프로그램하여 그것들이 도 4와 도 6에서의 별도의 재배치 유닛과 역재배치 유닛으로 보여진 연산들을 추가적으로 수행하도록 하는 것도 가능하다.

그러나, 재배치 유닛과 역재배치 유닛을 송신기 내의 블록(110)의 재정렬 연산과 수신기 내부 블록(213)의 재정렬 취소 연산과 다르게 유지하는 것이 유리한 경우들도 있다. 이들 경우 중 첫 번째는 본 발명이, 송신기 내 블록(110)의 재정렬 연산과 수신기 내 블록(213)의 재정렬 취소 연산의 사양이 이미 고정되어 있는 기존의 시스템의 성능을 향상시키는데 사용되는 경우이다. 그 경우에는 이미 고정된 연산들을 변경하는 것이 더는 가능하지 않으나, 송신기와 수신기 모두에 다른 신호 처리 연산을 부가하여 본 발명을 채용하도록 하는 것은 가능하다. 또 다른 경우는 본 발명이 어떤 제조사의 독점적인 사용이 되도록 되어 있는 경우이다. 어떤 송신기와 수신기 사이에 통신 연결이 셋업되는 경우에는, 이들 장치들은 그들의 통신 능력에 대한 정보를 교환할 수 있는데, 이들 능력에는 무엇보다 본 발명을 실행할 수 있는 능력이 포함될 수 있다. 만약 양 장치가 모두 본 발명을 사용할 수 있다면, 그들은 송신기 내의 통상의 재정렬 연산과 수신기 내부의 통상의 재정렬 취소 연산에 더하여 추가적인 재배치/역재배치 유닛이 사용되도록 연결할 수 있다.

본 발명에 따른 유닛들을 별도로 유지하는 것이 유리한 또 다른 경우는 예를 들면 관찰된 통신 조건에 따라 송신기와 수신기 사이의 통신 연결에 사용될 몇 가지의 다른 펑처링 패턴들이 있는 경우이다. 어떤 재배치 테이블과 역재배치 테이블 쌍만이 어떤 잘 정의된 펑처링 패턴과 관련하여 가장 잘 동작한다는 것이 본 발명의 특징이다. 송신기와 수신기 모두는, 어떤 재배치 테이블(송신기 내에서)과 역재배치 테이블(수신기 내에서)이 어떤 펑처링 패턴과 함께 사용되어야 하는지를 알고 있어야만 한다. 어떤 공지된 수단이 사용되어 채택될 펑처링 패턴에 대해 합의된 후에는, 양 장치는 어떤 재배치 테이블(송신기 내에서)과 역재배치 테이블(수신기 내에서)이 사용되어야만 하는지를 즉시 안다. 개념적으로는 그 경우 송신기 내의 재정렬 연산과 수신기 내의 재정렬 취소 연산을 일정하게 유지하고 송신기 내의 재배치 테이블과 수신기 내의 역재배치 테이블만 필요에 따라 변경하는 것이 가장 쉽다.

본 출원에서 제안된 본 발명의 실시예들은 첨부된 청구범위의 적용성에 한계를 가하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 특히 본 발명자들은 오로지 어떤 클래스 1b 비트들의 재배치 및 역재배치에 관해서 언급하였지만, 전송전에 컨볼루션 부호화 및 펑처링을 거치고 수신 후에는 대응되는 복호화 및 디펑처링을 거치는 임의의 개수의 비트들에서의 전송 오류의 확률 분포를 최적화하기 위하여 사용될 수 있다는 의미에서 본 발명의 적용성은 더 넓다. 본 출원에서 "포함한다(to comprise)"라는 동사는 기술되지 않은 요소의 존재를 배제하지 않는 개방된 제한으로서 사용된 다. 첨부된 청구범위 내에 기재된 요소들은 명시적으로 기술되지 않은 한 상호 자유롭게 결합될 수 있다.

Claims

송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통해 디지털 정보 프레임들을 전송하기 위한 방법으로서,

송신기에서, 무선 통신 연결을 통해서 프레임을 송신하기 전에 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 어떤 비트열을 컨볼루션 부호화 및 펑처링(puncturing)(112)하는 단계와,

수신기에서, 무선 통신 연결을 통해서 프레임을 수신한 후 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 컨볼루션 부호화 및 펑처링된 상기 비트열을 복호화하고 디펑처링(211)하는 단계를 포함하며;

송신기에서, 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112)전에 컨볼루션 부호화 및 펑처링될 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 비트열을, 어떤 컨볼루션 코드로 컨볼루션 부호화하고 어떤 펑처링 패턴으로 펑처링하는 과정 동안에, 전송 오류의 통계적 확률이 미리 정의된 거동(701)을 보이는 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 열을 생성하는 것으로 판명된 정렬로 재배치(411)하는 단계와,

수신기에서, 송신기에서 그와 같이 재배치된 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 비트열을, 복호화 및 디펑처링 후에, 역재배치(611)하여 비트열의 상호 정렬에 대한 상기 송신기 내 재배치의 효과가 취소되도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는,

송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통하여 디지털 정보 프레임을 전 송하는 방법.
제 1 항에 있어서,

각각의 디지털 정보 프레임 내부의 비트열을 재배치하는 것은, 어떤 컨볼루션 코드로 컨볼루션 부호화하고 어떤 펑처링 패턴으로 펑처링하는 과정 동안에, 전송 오류의 통계적 확률이 상기 컨볼루션 부호화 및 펑처링된 비트열의 끝쪽으로 실질적으로 단조적으로 증가하는 거동(701)을 보이는 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 열을 생성하는 것으로 판명된 정렬로 재배치되는 것을 특징으로 하는,

송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통하여 디지털 정보 프레임을 전송하는 방법.
제 1 항에 있어서,

송신기 내에서, 각각의 프레임에 속하는 디지털 정보를 적어도 두 개의 클래스로 나누어(110), 하나의 클래스에 속하는 비트들만 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112)되기 전에 상기 재배치(411) 되게 하고,

수신기 내에서, 적어도 두 개의 클래스로부터의 각각의 프레임에 속하는 디지털 정보를 결합(213)하되 그 중에서, 복호화 및 디펑처링(211) 후에, 하나의 클래스에 속하는 비트들만이 상기 역재배치(611) 된 것을 특징으로 하는,

송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통하여 디지털 정보 프레임을 전송하는 방법.
제 3 항에 있어서,

송신기 내에서, 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112) 전에 상기 재배치를 겪지 않은 하나의 클래스에 속하는 비트들의 검사 합(checksum)을 계산(111)하여, 상기 검사 합(121)을 수신기로 송신될 디지털 정보 프레임 내에 추가하는 단계와,

수신기 내에서, 검사 합이 계산된 비트들에서 전송 오류가 일어났는지를 판명하기 위해서, 복호화 및 디퍼처링 후에 상기 재배치를 겪지 않은 하나의 클래스에 속하는 비트들의 검사 합을 재계산(212)하고, 재계산된 검사 합을 송신기로부터 수신된 디지털 정보 프레임 내부의 수신된 검사 합과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통하여 디지털 정보 프레임을 전송하는 방법.
제 3 항에 있어서,

송신기 내에서, 상기 나누는 단계(110)에서 어떤 미리 정의된 비트 클래스를 생성하고 이 미리 정의된 비트 클래스에 속하는 비트들(123)이 재배치나 컨볼루션 부호화 또는 펑처링되지 않고 수신기로 전송되도록 디지털 정보 프레임에 삽입하는 단계와,

수신기 내에서, 복호화, 디펑처링, 역재배치를 겪지 않는 비트들로부터의 것도 포함해서 각각의 프레임에 속하는 디지털 정보를 결합(213)하는 단계를 포함하 는 것을 특징으로 하는,

송신기와 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통하여 디지털 정보 프레임을 전송하는 방법.
무선 통신 연결을 통해서 수신기로 전송하기 전에 송신기에서 디지털 정보 프레임을 처리하는 방법으로서,

각각의 디지털 정보 프레임 내부의 어떤 비트열을, 그 프레임을 무선 통신 연결을 통해 전송하기 전에, 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112)하는 단계를 포함하며,

컨볼루션 부호화 및 펑처링될 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 상기 비트열을, 컨볼루션 부호화 및 펑처링 전에 재배치(411)하되, 어떤 컨볼루션 코드로 컨볼루션 부호화하고 어떤 펑처링 패턴으로 펑처링하는 과정 동안에, 전송 오류의 통계적 확률이 어떤 미리 정의된 거동(701)을 보이는 컨볼루션되고 펑처링된 열을 생성하는 것으로 판명된 정렬로 재배치(411)하는 것을 특징으로 하는,

무선 통신 연결을 통해서 수신기로 전송하기 전에 송신기에서 디지털 정보 프레임을 처리하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 비트열을 재배치(411)하는 것은, 어떤 컨볼루션 코드로 컨볼루션 부호화하고 어떤 펑처링 패턴으로 펑처링하는 과정 동안에, 전송 오류의 통계적 확률이 상기 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 열의 끝쪽으로 실질적으로 단조적으로 증가하는 거동(701)을 보이는 컨볼루션되고 펑처링된 열을 생성하는 것으로 판명된 정렬로 재배치(411)하는 것을 특징으로 하는,

무선 통신 연결을 통해서 수신기로 전송하기 전에 송신기에서 디지털 정보 프레임을 처리하는 방법.
송신기, 오류 야기 채널, 수신기 장치를 통해 디지털 정보 프레임들을 전송하는 것을 시뮬레이션(501)하되, 송신기에서는 프레임을 무선 통신 연결을 통해 전송하기 전에 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 어떤 비트열이 컨볼루션 부호화되고 펑처링되고, 수신기에서는 프레임이 무선 통신 연결을 통해 수신된 후, 컨볼루션 부호화되고 펑처링되어진 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 상기 비트열이 복호화되고 디펑처링되도록 시뮬레이션(501)하는 단계와,

송신기에서 생성된 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 열 내의 비트 위치당 전송 오류 통계적 확률을 관찰하고 저장(502)하는 단계와,

각각의 디지털 정보 프레임 내부의 상기 비트열 내의 비트 위치들을 재배치(503)하되, 각각의 비트 위치가 어떤 주관적 신호 품질에 미치는 중요도가, 관찰되고 저장된 그 비트 위치당 전송 오류 통계적 확률에 역으로 대응하도록 비트열 내의 비트 위치들을 재배치(503)하는 단계와,

원래의 비트 위치들과 재배치된 비트 위치들의 대응관계를 재배치 테이블로, 그리고 재배치된 비트 위치들과 원래의 비트 위치들의 대응관계를 역재배치 테이블 로 저장(504)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

송신기과 수신기 사이의 무선 통신 연결을 통해서 디지털 정보 프레임을 전송할 때의 전송 오류의 확률 분포를 최적화하기 위한 목적으로 재배치 테이블과 역재배치 테이블을 생성하는 방법.
수신기로의 무선 통신 연결을 통해 디지털 정보 프레임을 전송하기 전에 그들을 처리하기 위한 송신기로서,

무선 통신 연결을 통해 디지털 정보 프레임을 전송하기 전에 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 어떤 비트열을 컨볼루션 부호화 및 펑처링하기 위한 컨볼루션 부호화 및 펑처링 수단(112)을 포함하며,

컨볼루션 부호화 및 펑처링될 각각의 디지털 정보 프레임 내부의 상기 비트열을, 컨볼루션 부호화 및 펑처링(112)하기 전에 재배치하되, 어떤 컨볼루션 코드로 컨볼루션 부호화하고 어떤 펑처링 패턴으로 펑처링하는 과정 동안에, 전송 오류의 통계적 확률이 어떤 미리 정의된 거동(701)을 보이는 컨볼루션되고 펑처링된 열을 생성하는 것으로 판명된 정렬로 재배치하는 재배치 수단(411)을 포함하는 것을 특징으로 하는,

수신기로의 무선 통신 연결을 통해 디지털 정보 프레임을 전송하기 전에 그들을 처리하기 위한 송신기.
제 9 항에 있어서,

상기 재배치 수단(411)은 컨볼루션 부호화되고 펑처링될 각각의 디지털 정보 프레임 내부 비트열을, 컨볼루션 부호화되고 펑처링되기 전에, 어떤 컨볼루션 코드로 컨볼루션 부호화하고 어떤 펑처링 패턴으로 펑처링하는 과정 동안에 전송 오류의 통계적 확률이 상기 컨볼루션 부호화되고 펑처링된 열의 끝쪽으로 실질적으로 단조적으로 증가하는 거동(701) 보이는 컨볼루션되고 펑처링된 열을 생성하는 것으로 판명된 정렬로 재배치하는 것을 특징으로 하는,

수신기로의 무선 통신 연결을 통해 디지털 정보 프레임을 전송하기 전에 그들을 처리하기 위한 송신기.