KR100701767B1 - 이동통신시스템에서 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 이동통신시스템에서 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, MC-CDMA 이동통신시스템에서 순방향오류정정(FEC) 복호화에 따른 동기 시점을 효율적으로 찾아 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기를 맞추기 위한 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 이동통신시스템의 수신단에서 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기화 방법에 있어서, 상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기에서 동기 검출을 통해 데이터를 복호화할 수 있도록, 송신단의 순방향오류정정(FEC) 부호화기를 소정 방식의 단위 프레임으로 구성하는 단계; 상기 송신단의 프로토콜 패킷내에 부가적인 동기어를 물리채널 수만큼 가변적으로 부가하여 상기 수신단의 물리계층으로 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 수신단의 물리계층에서 고속 푸리에 변환(FFT) 프레임 동기 과정을 통해 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점을 검출하고, 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점과 프로토콜 동기어를 바탕으로 상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기를 맞추는 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 MC-CDMA 이동통신시스템의 FEC 복호화기 등에 이용됨.
MC-CDMA, 복호화기, 순방향오류정정(FEC), 고속 푸리에 변환(FFT)

Description

이동통신시스템에서 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법{Synchronization method of FEC decoder for mobile communication systems}
도 1 은 본 발명에 따른 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기화 방법을 설명하기 위한 MC-CDMA 이동통신시스템의 송신 과정에 대한 일실시 예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기화 방법을 설명하기 위한 MC-CDMA 이동통신시스템의 수신 과정에 대한 일실시 예시도.
본 발명은 이동통신시스템에서 순방향오류정정(FEC : Forward Error Correction) 복호화에 따른 동기 시점을 효율적으로 찾아낼 수 있는 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
복수 캐리어 코드분할다중접속(MC-CDMA : Multi-carrier Code Division Multiple Access) 방식이외에, 종래의 FEC 복호화기에 사용하는 일반적인 방식은 송신시 FEC 복호화기의 시작점을 구분하기 위해서 일정한 구간 동안에 송신단의 물리계층에서 동기어를 삽입하는 방식이 있었고, 수신단에서는 상관기를 통해서 이러한 동기어를 가지고 동기를 찾았다.
그러나, 이러한 방식은 송신 데이터의 전송률을 떨어뜨린다는 단점을 갖는다. 그리고, 설령 이러한 동기어 검색을 통하여 동기를 구한다 할 지라도 FEC 복호기의 위상 천이에 따른 동기 판단 에러 상태가 발생할 수 있는 관계로 수신단에서 다시 한번 비터비 복호화기의 출력 데이터를 이용하여 동기의 재검증을 통한 과정이 필요하였다.
FEC 복호화기의 동기 상태를 이루기 위한 이러한 동기 과정은 전체 수신단 구조의 복잡도를 증가시키는 문제점이 있었다.
MC-CDMA 이동통신시스템은 크게 직교주파수 분할결합(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식과 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Acesses) 방식이 병합된 기술로서, 일반적으로 기존의 OFDM 전송 방식보다는 물리계층의 전송부나 수신부의 구성이 복잡해진다.
일반적인 MC-CDMA 전송에 있어서 FEC 부호기를 구성하는 이유는 수신기의 부호화 이득을 증가시키기 위한 것인데, FEC의 구성을 이루는 방법은 여러 가지가 있다. 그러나, MC-CDMA 방식의 경우 송신단의 복잡성 때문에 수신단에서의 FEC 복호화기의 동기 검출은 일반적인 방식으로 구현하기가 어렵다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, MC-CDMA 이동통신시스템에서 순방향오류정정(FEC) 복호화에 따른 동기 시점을 효율적으로 찾아 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기를 맞추기 위한 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신시스템의 수신단에서 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기화 방법에 있어서, 상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기에서 동기 검출을 통해 데이터를 복호화할 수 있도록, 송신단의 순방향오류정정(FEC) 부호화기를 소정 방식의 단위 프레임으로 구성하는 단계; 상기 송신단의 프로토콜 패킷내에 부가적인 동기어를 물리채널 수만큼 가변적으로 부가하여 상기 수신단의 물리계층으로 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 수신단의 물리계층에서 고속 푸리에 변환(FFT) 프레임 동기 과정을 통해 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점을 검출하고, 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점과 프로토콜 동기어를 바탕으로 상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기를 맞추는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 프로세서를 구비한 이동통신시스템에, 순방향오류정정(FEC) 복호화기에서 동기 검출을 통해 데이터를 복호화할 수 있도록, 송신단의 순방향오류정정(FEC) 부호화기를 소정 방식의 단위 프레임으로 구성 하는 기능; 상기 송신단의 프로토콜 패킷내에 부가적인 동기어를 물리채널 수만큼 가변적으로 부가하여 수신단의 물리계층으로 데이터를 전송하는 기능; 및 상기 수신단의 물리계층에서 고속 푸리에 변환(FFT) 프레임 동기 과정을 통해 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점을 검출하고, 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점과 프로토콜 동기어를 바탕으로 상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기를 맞추는 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에서는 MC-CDMA의 송수신에 있어서 데이터의 복조를 보장하는 에러 바운더리를 위하여 인가되는 FEC 적용시 수신기의 FEC 복호기의 데이터 동기를 보장하기 위해서, 송신 데이터의 일정한 형태의 FEC 프레임화로 불필요한 헤더없이 데이터 동기를 이루어 내고, 채널 수에 따라 프로토콜(Protocol)상에서 가변적인 동기어를 주입함으로써 수신기의 FEC 복호기의 데이터 동기를 효율적으로 이루는 방법에 관한 것이다.
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 1 은 본 발명에 따른 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기화 방법을 설명하기 위한 MC-CDMA 이동통신시스템의 송신 과정에 대한 일실시 예시도로서, MC-CDMA 방식에 있어서 효율적인 FEC 복호화기의 동기 검출을 위해서 구현되는 송신 원리를 설명한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수신기 FEC 동기 검출을 위해서는 프로토콜 패킷 데이터의 재프레임화 과정과 FEC 부호화기의 프레임화 과정이 필요하다.
MC-CDMA의 경우, 일반적으로 프레임의 단위는 프로토콜 패킷 단위의 프레임 구조가 있고, 그리고 물리계층의 프레임 단위가 있다.
일반적으로, OFDM 전송의 경우 물리계층의 프레임 단위는 역 고속 푸리에 변환(IFFT)의 길이이고, CDMA 전송의 경우 확산기의 적용으로 확산 코드의 길이를 기준으로 프레임을 정하게 된다.
그러나, MC-CDMA의 경우 이러한 두 가지 변조 방식의 융합으로 이러한 일반적인 단위 프레임 길이는 복조기의 FEC 복호화기의 데이터 동기 검출에 있어서 적용하기가 어렵다는 단점을 갖는다.
따라서, 본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서, 두 가지 방식을 송신기에 부가하여 송신기를 구성하게 된다.
그 첫번째는, 프로토콜의 패킷 길이의 단위를 P비트라 하고 수신기의 물리채널의 개수를 T라하면, 프로토콜의 패킷내에 부가적인 동기어를 T갯수 만큼을 가변적으로 부가하여 물리계층에 데이터를 전송해야 한다는 것이다. 그리고, 연접 FEC 부호화기는 일반적으로 복호화시 가장 큰 코딩 이득을 갖게 되는데, 그 구성은 리드솔로몬(RS : Reed Soloman) 부호화기, 바이트 인터리브, 길쌈 부호화기, 심볼 인터리버로 구성되는데, 이때 각각의 구조를 정함에 있어서 각각의 모듈이 정해진 길이의 단위로 처리되지 않으면 수신기에서 FEC 복호화기의 동기 검출이 불가능하여 데이터 복호화를 이룰 수 없다.
참고적으로, CDMA 시스템에서의 동기 채널에 대하여 살펴보면, 동기 채널은 1.2kbps의 속도로 특정한 정보를 실어 반복적으로 송신된다. 이때, 송신되는 메시지는 특정한 이동국에 해당하는 정보가 아닌 브로드캐스팅에 해당하는 공통된 정보이다. 동기 채널 메시지(sync channel message)를 통해 기지국 초기 동기에 필요한 정보를 이동국에 내려주게 되며, 이동국은 일단 동기 채널을 통해 초기 동기 정보를 입수하게 되면, 더 이상 동기 채널을 주시하지 않고 다음의 호출 채널 수신 상태로 넘긴다.
여기서, 초기 동기에 필요한 정보로는 기지국 PN offset값과 Long 코드를 동기시키기 위한 Long PN 코드 현재 상태, 호출 채널 data rate 등이 있다.
동기 채널은 1.2kbps, 96bits, 주기가 80msec인 슈퍼프레임의 반복으로 구성되고, 슈퍼프레임은 다시 3개의 동기 채널 프레임으로 구성된다.
동기채널은 "sync channel message"가 포함된 마지막 슈퍼프레임으로부터 정확히 4 슈퍼프레임이 끝나는 시점의 Long PN 코드 상태를 지정해 주어 호출 채널과 통화채널이 Long PN 코드와의 동기를 이루도록 해준다.
즉, MC-CDMA 방식에서는 OFDM 전송의 경우와 CDMA 전송의 경우의 복합적인 융합으로 인해 단위 프레임 길이가 일정하지 않으므로, 본 발명에서는 수신단의 물리채널 수를 보고 동기어를 재설정하도록 한다.
한편, W-CDMA 시스템에서 순방향 물리 채널은 지정 데이터 채널, 지정 제어 채널, 공통 파일롯 채널, 1차 공통 제어 채널, 2차 공통 제어 채널, 동기 채널, 순방향 공용 채널, 동기 획득 지시 채널, 액세스 프리앰블 획득 지시 채널, 호출 지시 채널, 공통 패킷 채널 상태 지시 채널, 충돌 감지/채널 할당 지시 채널 등이 있다. 즉, 물리채널 수라 함은, 프로토콜에 따라 나누어진 데이터를 포함하는 채널이다.
그러므로, 본 실시예에서는 두 번째 방식으로 송신기의 각각의 FEC 부호화기 구성에 있어서 단위 프레임 설정시 특정한 방식으로 각각의 FEC 구성 모듈의 단위 프레임을 구성해야 하는데, 그 구성하는 방식을 살펴보면 다음과 같다.
FEC 부호화기의 단위 프레임 구성에 있어서 RS 부호화기의 구성이 (A,B)라면, 여기서 A는 RS 부호화기의 코드 길이를 의미하며, B는 RS 복호화기의 바이트 단위의 에러 정정을 위해 부가되는 검증 바이트을 포함하는 RS 부호화기의 출력 데이터 프레임 길이이다.
수신 FEC 복호화기의 효율적인 동기 검출을 위해서는 송신단에서 "N Point IFFT"를 가정했을 때, 송신 인터리버의 구조가 각각 바이트 인터리버의 경우, 각각 범위(Span)와 깊이(Depth)를 S,D라고 했을 때, IFFT의 단위길이에 해당하는 N과 특정한 관계를 유지하여야 하는데, 이의 구현을 위해서는 바이트 인터리버의 경우 (수학식 1)을 만족시켜야 한다.
N = S바이트*D바이트
그리고, 길쌈 부호화를 거친 후에 추가되는 심볼 인터리버의 경우도 Span과 Depth가 일정한 관계를 유지하여야 하는데, 각각을 SS비트,SD비트라고 하면 (수학식 2)를 만족시켜야 한다.
N = SS비트*SD바이트/확산코드길이
도 2 는 본 발명에 따른 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기화 방법을 설명하기 위한 MC-CDMA 이동통신시스템의 수신 과정에 대한 일실시 예시도로서, MC-CDMA 수신기에서 효율적인 FEC 복호화기의 동기 검출 과정을 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, MC-CDMA의 데이터 복조를 위해서는 물리계층에서 IFFT와 상관되는 FFT동작을 이루게 되는데, 이때 일반적으로 FFT 프레임 동기 과정을 거쳐 FFT의 시작점을 검출하게 된다.
일반적인 IFFT에 따른 FFT 동작을 수행하는 것, 즉 FFT 수행후 OFDM 부반송파 신호가 복조되면, 채널 추정을 통해 데이터를 복원한다. 이때, FFT 시작점은 여러 가지 방법으로 검출할 수 있는데, 심볼의 경계위치와 최적의 타이밍 순간을 찾던지, 반송파 주파수 옵셋을 찾아서 시작점을 찾는 방법 등 다양한 방법이 있을 수 있다. 본 발명에서는 FFT 프레임 동기 과정을 거쳐 FFT 시작점을 검출하게 된다.
기본적으로, 수신 FEC 복호화기는 FFT 프레임의 시작점을 기준으로 동기를 맞추게 된다. 수신 FEC의 첫 번째 모듈에 해당하는 심볼 디인터리버의 경우 동기 검출의 시작점은 "Span*Depth"의 길이와 FFT 모듈의 길이와 같으므로 FFT 시작점을 기준으로 쉽게 심볼 디인터리버의 동기 검출을 수행할 수 있다.
그리고, 두 번째 수행 단계인 비터비의 경우도 쉽게 FFT 시작점을 기준으로 비터비 복호화기를 수행하면 된다.
또한, 세 번째 바이트 디인터리버의 동기 검출도 FFT 시작점을 기준으로 동기를 수행하게 된다.
그리고, FEC 복호화기의 마지막 단계인 RS 복호화기의 경우, 일반적으로 FFT의 길이와의 연관성이 없으므로 FFT 시작점에서 프로토콜상의 동기어 검출이 동시에 이루어지는 각각의 RS 동기 검출이 수행되는 각 구간의 길이가 RS 복호화기의 프레임 길이를 유지하는 지점을 RS 복호화기의 동기로 추정하게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 MC-CDMA의 변복조 방식에서 큰 전송률의 열화없이 수신기의 데이터 복원시 요구되는 필수적인 FEC 복호기의 동기 검출을 위한 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와 같은 본 발명은, MC-CDMA의 FEC 복호화기의 동기를 효율적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 이동통신시스템의 수신단에서 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기화 방법에 있어서,
    상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기에서 동기 검출을 통해 데이터를 복호화할 수 있도록, 송신단의 순방향오류정정(FEC) 부호화기를 소정 방식의 단위 프레임으로 구성하는 단계;
    상기 송신단의 프로토콜 패킷내에 부가적인 동기어를 물리채널 수만큼 가변적으로 부가하여 상기 수신단의 물리계층으로 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 수신단의 물리계층에서 고속 푸리에 변환(FFT) 프레임 동기 과정을 통해 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점을 검출하고, 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점과 프로토콜 동기어를 바탕으로 상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기를 맞추는 단계
    를 포함하는 이동통신시스템에서 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동통신시스템은,
    실질적으로, 복수 캐리어 코드분할다중접속(MC-CDMA) 방식의 이동통신시스템인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방 법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기는,
    심볼 디인터리버, 비터비 복호화기, 바이트 디인터리버, 리드-솔로몬(RS) 복호화기를 포함하되, 상기 심볼 디인터리버, 상기 비터비 복호화기, 상기 바이트 디인터리버는 상기 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점을 기준으로 동기를 수행하고, 상기 리드-솔로몬(RS) 복호화기는 상기 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점에서 프로토콜상의 동기어 검출이 동시에 이루어지는 각각의 리드-솔로몬(RS) 동기 검출이 수행되는 각 구간의 길이가 상기 리드-솔로몬(RS) 복호화기의 프레임 길이를 유지하는 지점을 동기로 추정하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템에서 순방향오류정정 복호화기의 동기화 방법.
  4. 프로세서를 구비한 이동통신시스템에,
    순방향오류정정(FEC) 복호화기에서 동기 검출을 통해 데이터를 복호화할 수 있도록, 송신단의 순방향오류정정(FEC) 부호화기를 소정 방식의 단위 프레임으로 구성하는 기능;
    상기 송신단의 프로토콜 패킷내에 부가적인 동기어를 물리채널 수만큼 가변 적으로 부가하여 수신단의 물리계층으로 데이터를 전송하는 기능; 및
    상기 수신단의 물리계층에서 고속 푸리에 변환(FFT) 프레임 동기 과정을 통해 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점을 검출하고, 고속 푸리에 변환(FFT) 시작점과 프로토콜 동기어를 바탕으로 상기 순방향오류정정(FEC) 복호화기의 동기를 맞추는 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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