KR100636975B1 - 연판정 채널 복호 장치에서의 복조기 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수신 심볼의 신호 대 잡음비(SNR : Signal-to-Noise Ratio)를 가중치로 사용하여 수신신호를 가중(weighting)하여 이를 균일 양자화하고, 각 양자화 레벨에 선형 메트릭을 할당하여 복조하기 위한 연판정 채널 복호기에서의 복조기 및 그 방법에 관한 것으로, 외부로부터 전달된 수신신호를 필터링하여 잡음을 제거하기 위한 필터링 수단; 상기 필터링 수단에서 필터링된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하기 위한 추정수단; 상기 추정수단으로부터 전달된 신호 대 잡음비가 소정값보다 작은 경우, 상기 필터링 수단으로부터 전달된 신호와 상기 신호대 잡음비를 가중하는 가중수단; 상기 가중수단에 의해 가중된 신호를 심볼주기(T)로 표본화하기 위한 샘플링 수단; 및 상기 샘플링 수단에 의해 샘플링된 값을 양자화하여 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당하기 위한 양자화수단을 포함한다.
복조기, 가중, 신호 대 잡음비(SNR), 양자화

Description

연판정 채널 복호 장치에서의 복조기 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD OF DEMODULATION IN SOFT-DECISION CHANNEL DECODER}
도 1 은 종래의 통신시스템의 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 연판정 채널 복호 장치에서의 복조기의 일실시예 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 정합필터 22 : 추정기
23 : 가중화기 24 : 표본화기
25 : 양자화기
본 발명은 연판정 채널 복호 장치에서의 복조기 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으 로, 특히 유한 레벨 양자화기를 사용하는 연판정 채널 복호 장치의 복호 성능을 향상시키기 위한 복조기 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
도 1 은 종래의 통신시스템의 구성도로서, 신호 발생기(11)와, 채널 부호기(12)와, 변조기(13)와, 송신처리기(14)와, 복조기(15)와, 복호기(16)를 구비한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 채널 부호기(12)는 채널에 의한 신호의 왜곡이나 잡음에 의한 정보비트의 오류를 줄이기 위하여 리드-솔로몬 코드와 같은 블록코드, 길쌈부호, TCM(Trellis-Coded Modulation) 등의 채널 부호화 기법을 사용하여 채널에 의한 오류에 대처한다.
변조기(13)는 채널 부호기(12)의 출력을 받아 디지털 신호를 채널에 적합한 아날로그 신호로 변환한다. 따라서, 변조기(13)에 의하여 아날로그 신호로 변환된 신호는 송신처리기(14)로 전달된다. 복조기(15)에 수신된 신호는, 정합필터(151)(Matched Filter)에서 필터링되어 잡음이 제거되고, 이어서 표본화기(152)에서 심볼주기로 샘플링된다.
이어서, 표본화기(152)로부터 심볼 주기(T)로 표준화된 샘플은 양자화기(153)를 통해 Q 레벨로 양자화된다.
예를들어, 8 레벨로 양자화된다고 가정하면, 양자화기 출력은 3비트가 된다. BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조 방식에서 송신 심볼의 에너지를 Es, 8 레벨 양자화기를 사용한다고 가정한다. 이러한 양자화기에서 Es/No=0dB 에 최적화된 메 트릭은 다음의 [수학식1]과 같다.
Figure 111999017322713-pat00001
Figure 111999017322713-pat00002
여기서, j는 양자화 레벨, m j 는 메트릭이다. 그러나 실제 구현에 있어서는 각 양자화 레벨에 선형 메트릭을 할당한다.
일반적으로 채널 복호기에는 경판정(Hard Decision)복호와 연판정(Soft Decision)복호 기법이 있다. 경판정 복호기는 채널 신뢰도 정보를 2 레벨로 양자화(Hard Decision)하여 복호를 수행한다. 실제 연판정 채널 복호기의 구현에 있어서, 복호기는 유한 레벨의 채널 신뢰도 정보를 복조기로부터 제공받아 복호를 수행하게 된다. 즉, 복조기 출력을 Q 레벨로 양자화하여 복호를 수행한다. 상용 복호기는 최적의 복호 성능에서 큰 성능의 저하없이 낮은 복잡도로 구현된다. 또한, 통상 8레벨로 양자화(즉, 3 비트)된 신호를 복조기로부터 제공받는다. 그리고, 각 양자화 레벨에 선형 메트릭(Metric)을 할당하여 복호를 수행하게 된다.
따라서, 종래의 각 양자화 레벨에 할당되는 메트릭은 수신신호의 통계적 특성, 즉 신호 대 잡음비(SNR : Signal-to-Noise Ratio)에 따라 적절한 값을 할당하는데에 한계가 있으므로, 수신신호의 통계적 특성에 따라 양자화 레벨에 메트릭을 할당하여 연판정 복호기의 성능을 개선할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수신 심볼의 신호 대 잡음비(SNR : Signal-to-Noise Ratio)를 가중치로 사용하여 수신신호를 가중(weighting)하여 이를 균일 양자화하고, 각 양자화 레벨에 선형 메트릭을 할당하여 복조하기 위한 연판정 채널 복호기에서의 복조기 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 전달된 수신신호를 필터링하여 잡음을 제거하기 위한 필터링 수단; 상기 필터링 수단에서 필터링된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하기 위한 추정수단; 상기 추정수단으로부터 전달된 신호 대 잡음비가 소정값보다 작은 경우, 상기 필터링 수단으로부터 전달된 신호와 상기 신호대 잡음비를 가중하는 가중수단; 상기 가중수단에 의해 가중된 신호를 심볼주기(T)로 표본화하기 위한 샘플링 수단; 및 상기 샘플링 수단에 의해 샘플링된 값을 양자화하여 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당하기 위한 양자화수단을 포함한다.
또한, 본 발명은, 연판정 채널 복호 장치의 복조기에 적용되는 복조 방법에 있어서, 외부로부터 전달된 수신신호를 필터링하고 상기 필터링된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하는 제 1 단계; 상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정값보다 작은 경우 상기 수신신호를 가중하는 제 2 단계; 및 상기 가중화된 신호를 심볼주기(T)로 표본화하고 양자화하여 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당하는 제 3 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 연판정 채널 복호 장치의 복조기에, 외부로부터 전달된 수신신호를 필터링하고 상기 필터링된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하는 제 1 단계; 상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정값보다 작은 경우 상기 수신신호를 가중하는 제 2 단계; 및 상기 가중화된 신호를 심볼주기(T)로 표본화하고 양자화하여 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당하는 제 3 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 연판정 채널 복호 장치에서의 복조기의 일실시예 구성도이다.
본 발명에서는 각 양자화 레벨에 선형 메트릭을 할당하는데 이는 다음의 [수학식2]와 같다.
Figure 111999017322713-pat00003
Figure 111999017322713-pat00004
본 발명에서는 수신신호의 신호 대 잡음비
Figure 111999017322713-pat00005
로 정합필터(21)의 출력을 가중한다. 이후, 이 값을 심볼주기 T 로 샘플링한 후에 균일 양자화하고 각 양자화 레벨에 선형 메트릭을 할당하여 이를 복호기에 입력한다. 복조기에 수신된 신호는 정합필터(21)(Matched Filter)를 거치고 심볼주기 T 로 샘플링된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 복조기는 외부로부터 수신된 신호를 필터링하여 잡음을 제거하기 위한 정합필터(21)와, 정합필터(21)로부터 전달된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하기 위한 추정기(22)와, 정합필터(21)로부터 전달된 신호와 추정기(22)로부터 전달된 신호 대 잡음비를 가중하기 위한 가중화기(23)와, 가중화기(23)를 통해 출력된 신호를 심볼주기(T)로 샘플링하기 위한 표본화기(24)와, 표본화기(24)로부터 심볼 주기(T)로 표준화된 샘플을 Q-레벨로 양자화하기 위한 양자화기(25)를 구비한다.
여기서, 상기 가중화기(23)는 신호 대 잡음비를 소정값과 비교하여 신호 대 잡음비가 소정값보다 작을때만 가중한다. 그리고, 양자화기(25)는 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당한다.
본 발명의 복조기의 동작 과정에 대해 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 정합필터(21)는 도 1의 변조기(13)에서 채널로 송신한 송신신호에 정합된 임펄스 응답을 갖는다. 즉, 변조기(13)에서 송신한 신호를 s(t)라고 하면 정합필터(21)의 임펄스 응답은 다음의 [수학식3]과 같다.
Figure 111999017322713-pat00006
여기서, T는 송신신호의 심볼 주기이고, *는 공액 복소수(complex conjugate)이다. 또한, 송신기와 수신기의 심볼 타이밍이 정렬되었다고 가정한다.정합필터(21)의 출력을 심볼 주기로 표본화하기 전에 추정기(22)에서 추정된 수신신호의
Figure 111999017322713-pat00007
값으로 정합필터(21)의 출력을 가중한다. 이러한 가중작용은 가중화기(23)에서 수행한다.
상기, 가중화기(23)로부터 전달된 신호는 표본화기(24)에서 심볼 주기(T)로 표본화되고, 양자화기(25)에서는 이 값을 Q 레벨로 양자화하고 각 양자화 레벨에 균일한 메트릭(즉, [수학식2])을 할당한다
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 종래의 유한 레벨 양자화기와 연판정 복호 장치를 사용하면서 채널 복호기의 성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 시간에 따라 채널의 특성이 변화하는 이동통신 채널에서는 페이딩의 영향으로 수신 전 력이 변화하게 되는데 이러한 환경에서 본 발명에 의한 채널 메트릭을 할당하면 복호 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 연판정 채널 복호 장치에서의 복조기에 있어서,
    외부로부터 전달된 수신신호를 필터링하여 잡음을 제거하기 위한 필터링 수단;
    상기 필터링 수단에서 필터링된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하기 위한 추정수단;
    상기 추정수단으로부터 전달된 신호 대 잡음비가 소정값보다 작은 경우, 상기 필터링 수단으로부터 전달된 신호와 상기 신호대 잡음비를 가중하는 가중수단;
    상기 가중수단에 의해 가중된 신호를 심볼주기(T)로 표본화하기 위한 샘플링 수단; 및
    상기 샘플링 수단에 의해 샘플링된 값을 양자화하여 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당하기 위한 양자화수단
    을 포함하는 연판정 채널 복호 장치에서의 복조기.
  2. 연판정 채널 복호 장치의 복조기에 적용되는 복조 방법에 있어서,
    외부로부터 전달된 수신신호를 필터링하고 상기 필터링된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하는 제 1 단계;
    상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정값보다 작은 경우 상기 수신신호를 가중하는 제 2 단계; 및
    상기 가중화된 신호를 심볼주기(T)로 표본화하고 양자화하여 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당하는 제 3 단계
    를 포함하는 연판정 채널 복호 장치에서의 복조 방법.
  3. 삭제
  4. 프로세서를 구비한 연판정 채널 복호 장치의 복조기에,
    외부로부터 전달된 수신신호를 필터링하고 상기 필터링된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 추정하는 제 1 단계;
    상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정값보다 작은 경우 상기 수신신호를 가중하는 제 2 단계; 및
    상기 가중화된 신호를 심볼주기(T)로 표본화하고 양자화하여 각 양자화 레벨에 균일한 선형 메트릭을 할당하는 제 3 단계
    를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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