따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 추가적인 디코딩을 수행하지 않고도, 실제 수신된 데이터의 특성으로부터 정확한 전송률을 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 디코딩 전에 전송률을 검출하고, 상기 데이터율을 가지고 실제 필요한 디코딩만을 수행하는 사전 데이터율 결정(pre-decision)방식을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 데이터의 반복전송 특성을 이용하여 이웃하는 데이터 간의 각기 다른 상관관계를 가지고 데이터율을 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사후 데이터율 결정방식에 나타났던 불필요한 복호과정을 제거하고, 복호시간 및 전력소모를 최소화하기 위한 데이터율 검출장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 수신장치가, 수신신호를 역확산하여 심볼열을 가지는 심볼데이터로 복조하는 수신기와, 상기 심볼열에서 이웃(인접)하는 두 심볼의 상관성에 따라 상기 수신신호의 반복특성을 판단하고, 상기 판단된 반복특성과 호셋업시 결정된 초기 데이터율을 가지고 상기 수신신호의 데이터율을 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 검출기는, 상기 심볼열에서 홀수번째 심볼과 짝수번째 심볼을 상관하여 프레임 구간동안 누적하고, 상기 누적한 값을 평균하여 제1평균값을 구하는 제1상관기와, 상기 심볼열에서 4개의 심볼들을 하나의 그룹으로 묶고, 각 그룹당 2번째 심볼과 3번째 심볼(4n+1번째 심볼과 4n+3번째, 4n+1번째 심볼과 4n+4번째 심볼, 4n+2번째 심볼과 4n+3번째 심볼간의 상관값을 구해도 가능함. 여기서 n = 0,1,2,3,...)을 상관하여 프레임 구간동안 누적하고, 상기 누적한 값을 평균하여 제2평균값을 구하는 제2상관기와, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값을 상관여부를 알수 있는 소정 기준값과 비교하여 상기 수신신호의 반복특성을 판단하고, 상기 반복특성과 상기 초기 데이터율을 가지고 상기 수신신호의 데이터율을 결정하는 데이터율 검출기를 포함한다.
한편, 상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 전송환경 열하시 초기 결정된 데이터율보다 낮은 소정의 데이터율로 통신하는 가변데이터율전송 모드에서의 수신기의 데이터율 검출 방법이, 수신신호를 역확산하여 심볼열을 가지는 심볼데이터로 복조하는 과정과, 상기 심볼열에서 2n+1(n=0,1,2,3,...)번째 심볼과 2n+2번째 심볼을 상관하여 프레임 구간동안 누적하고, 상기 누적한 값을 상관횟수로 나누어 제1평균값을 구하는 과정과, 상기 심볼열에서 4n+2번째 심볼과 4n+3번째 심볼(4n+1번째심볼과 4n+3번째, 4n+1번째 심볼과 4n+4번째 심볼, 4n+2번째 심볼과 와 4n+3번째 심볼간의 상관값을 구해도 가능함. 여기서 n = 0, 1, 2, 3..)을 상관하여 프레임 구간동안 누적하고, 상기 누적한 값을 상관횟수로 나누어 제2평균값을 구하는 과정과, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값을 상관여부를 알수 있는 소정 기준값과 비교하여 상기 수신신호의 반복특성을 판단하는 과정과, 상기 판단된 반복특성과 호셋업시 결정된 초기 데이터율을 가지고 상기 수신신호의 데이터율을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 설명되는, 본 발명에 따른 사전 데이터율 결정 방식은 수신신호의 상관(Correlation) 값을 측정하여 데이터율을 결정하는 것을 말한다. 본 발명의 설명에 앞서, 상기 수신신호의 상관값을 측정하기 위해 사용되는 자기상관(Autocorrelation function, Rxx(τ))함수에 대해 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로 상기 자기상관함수 Rxx(τ)은 "Rxx(τ) = E[X(t)*X(t+τ)]"로 정의된다. 이 함수는 그 신호의 상관관계를 나타내는 것으로, X(t)라는 신호와 X(t+τ)라는 신호가 서로 상관관계가 없으면 Rxx(τ)는 "0"에 가까운 값을 나타내고, 상기 두 신호가 상관관계가 있으면 정규화되어 있는 경우 "1"에 가까운 값을 나타낸다. 첨부된 도면 도 5는 상기 자기상관함수를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 X(t)라는 신호를 자기상관하였을때(즉, 소정시간(τ) 지연시킨 신호 X(t+τ)와 상관하였을 때) T점에서 가장 큰 상관성을 가지고 0시점과 2T시점에서 가장 작은 상관성을 가지는 삼각함수가 나타남을 설명하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 자기상관함수의 성질을 이용하여, x1(1번 반복 전송), x2(2 번 반복 전송), x4(4번 반복 전송) 신호를 구분하게 된다. 본 발명에서의 방식은 엄밀한 의미에서의 자기상관함수는 아니지만 상기 자기상관함수를 이용하여 수신신호의 반복특성을 구분한다. 즉, 이웃하는(또는 인접하는) 두 개의 심볼들을 상관하여 상관값을 구해 반복특성을 판단하고, 상기 반복특성과 호셋업시 초기 데이터율을 가지고 현재 수신된 데이터의 데이터율을 결정한다.
이하 설명되는 방법1(method 1)은 인접한 홀수번째 심볼과 짝수번째 심볼을 상관하여 평균을 구하는 것을 의미한다. 그리고, 방법2(method 2)는 4개의 심볼들을 하나의 그룹으로 생각할 때 각 그룹 당 2번째, 3번째(또는 1번째와 3번째, 1번째와 4번째, 2번째와 4번째) 심볼을 상관하여 평균값을 구하는 것을 의미한다. 상기 두가지 방법들은 수신데이터의 반복특성을 구별하기 위한 방법이다.
예를들어, 수신신호가 x1(1번 반복 전송) 신호인 경우, 상기 방법1과 방법2에 의한 상관값은 심볼들 간에 상관관계가 없으므로 "0" 에 가까운 값이 나올 것이다. 그리고 x2(두번 반복 전송) 신호인 경우 방법1에 대해서는 두 심볼이 서로 상관관계가 있으므로 "1"에 가까운 값이 나오고, 방법2에 대해서는 서로 상관관계가 없으므로 "0" 에 가까운 값이 나올 것이다. 이렇게 4X(4번 반복) 신호에도 적용시키면 방법1과 방법2 모두 "1"에 가까운 값이 나올 것이다. 즉, 상기한 바와 같이, x1, x2, x4 신호들은 방법1, 방법2에 의해 각기 다른 상관값을 가진다. 좀더 상세히, 첨부된 도면 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 도 6은 x1(1번 반복) 신호에 대해서 방법1과 방법2를 적용한 예를 도시하고 있다. x1 신호는 심볼이 한번 반복되어 전송(혹은 반복되지 않고 전송)된 경우로, 방법1에 의해 1번째 심볼과 2번째 심볼, 3번째 심볼과 4번째 심볼,...을 상관하여도 인접한 두 심볼이 상관관계(또는 유사성)가 없으므로 상관값이 "0"에 가깝다. 한편, 방법2에 의해 2번째 심볼과 3번째 심볼, 6번째 심볼과 7번째 심볼,..을 상관해도 인접한 두 심볼이 상관관계가 없으므로 상관값이 거의 "0"에 가깝다.
상기 도 7은 x2(2번 반복) 신호에 대해서 방법1과 방법2를 적용한 예를 도시하고 있다. x2 신호는 심볼이 두 번 반복되어 전송된 경우로, 방법1에 의해 1번째 심볼과 2번째 심볼, 3번째 심볼과 4번째 심볼,...을 상관할 경우 인접한 두 심볼이 상관관계에 있으므로 상관값이 "1"에 가깝다. 한편, 방법2에 의해 2번째 심볼과 3번째 심볼, 6번째 심볼과 7번째 심볼,...을 상관하여도 두 심볼이 상관관계가 없으므로 상관값이 "0"에 가깝다.
상기 도 8은 x4(4번 반복) 신호에 대해서 방법1과 방법2를 적용한 예를 도시하고 있다. x4 신호는 심볼이 네 번 반복되어 전송된 경우로, 방법1에 의해 1번째 심볼과 2번째 심볼, 3번째 심볼과 4번째 심볼,...을 상관할 경우 인접한 두 심볼이 상관관계에 있으므로 상관값이 "1"에 가깝다. 한편, 방법2에 의해 2번째 심볼과 3번째 심볼, 6번째 심볼과 7번째 심볼,...을 상관해도 두 심볼이 상관관계가 있으므로 상관값이 "1"에 가깝다.
즉, 상기한 바와 같이, 방법1과 방법2에 얻어진 두 개의 상관값을 가지고 수신데이터의 반복특성을 결정할수 있다. 하기 <표 2>는 방법1과 방법2에 의해 얻어지는 결과값을 대응하는 수신데이터의 반복특성을 보여주고 있다. 예를들어, 방법1과 방법2의 결과값이 모두 "0"인 경우 전송데이터는 1번 반복되어 전송되어진 것이고, 방법1과 방법2의 결과값이 모두 "1" 인 경우 전송데이터는 4번 반복되어 전송되어진 것을 의미한다.
번호 |
신호형태 |
상관값 |
방법1 |
방법2 |
1 |
x1 |
0 |
0 |
2 |
x2 |
1 |
0 |
3 |
x4 |
1 |
1 |
첨부된 도면 도 10 내지 12는 화이트 가우시안 잡음(AWGN) 채널 환경하에서 반복 전송(x1,x2,x4) 된 신호를 방법1과 방법2에 의해 상관하였을 때 얻어지는 시뮬레이션 결과를 보여준다. 여기서, 시뮬레이션 환경은 하기 <표 3>과 같다.
- Rayleigh Fading Channel - Fixed Point - Eb/No :0 (dB) (Worst Case) - Simulation Frame : 2000 frame - Code Rate : 1/2 - Channel Interleaver Size : 1536 ( 76.8 ksps) |
그리고, 사용된 채널구조는 첨부된 도면 도 9와 같다. 상기 도 9에 도시된 채널구조는 RC4에 해당하는 경우이고, 부호화율(R)이 1/2이며, 반복특성(repetition factor)가 전송데이터에 따라 x1,x2,x4,x8인 것을 보여준다.
도 10a 및 도 10b는 x1 신호를 방법1과 방법2에 의해 상관하였을 때 구해지 는 확률분포함수(pdf : probability distribution function)를 보여준다. 도 10a(방법1)의 경우 상관값이 "0" 근처에 분포하고 있고, 도 10b(방법2)의 경우도 상관값이 "0" 근처에 분포하고 있음을 알수 있다.
도 11a 및 도 11b는 x2 신호를 방법1과 방법2에 의해 상관하였을 때 구해지는 확률분포함수(pdf : probability distribution function)를 보여준다. 도 11a(방법1)의 경우 상관값이 "50" 근처에 분포하고 있고, 도 11b(방법2)의 경우 상관값이 "0" 근처에 분포하고 있음을 알수 있다.
도 12a 및 도 12b는 x4 신호를 방법1과 방법2에 의해 상관하였을 때 구해지는 확률분포함수(pdf : probability distribution function)를 보여준다. 도 12a(방법1)의 경우 상관값이 "50" 근처에 분포하고 있고, 도 11b(방법2)의 경우도 상관값이 "50" 근처에 분포하고 있음을 알수 있다.
즉 상기한 바와 같이, 각각의 경우(x1, x2, x4)에 대해 방법1과 방법2에 대한 PDF가 뚜렷하게 구분이 되고 있다. 상관성이 있는 경우에는 "50" 근처에서 상관값이 분포하고 있고, 상관성이 없는 경우에는 "0"근처에서 분포하고 있다. 즉, 하나의 프레임에 대해 방법1과 방법2의 상관값의 차이는 뚜렷하게 구분이 된다. 따라서, 20에서 30사이의 값을 기준값으로 정하여 상관여부를 판단한다.
도 13은 IS-2000 시스템의 수신기 상황을 모두 고려한 링크 시뮬레이터(Link Simulator)에서의 상기와 같은 상관에 의한 시뮬레이션 결과를 도시하고 있다. 시뮬레이션 환경은 하기 <표 4>와 같다.
- RC4 (1/2), 6 path, 4 finger, 30km/h, 10 frame - 기준 전송 레이트 : 76.8kbps - 766.8k(Ec/Ior=-9dB), 38.4k(-12dB), 19.2k(-15dB) => FER 1% target |
도 13a는 76.8kbs(d786) 데이터를 1번 반복(x1)하여 전송한 신호의 상관값을 보여주고, 도 13b는 38.4kbps(d384) 데이터를 2번 반복(x2)하여 전송한 신호의 상관값을 보여주며, 도 13c는 19.2kbps(d192) 데이터를 4번 반복(x4)하여 전송한 신호의 상관값을 보여준다. 상기 d768인 경우는 자기 신호의 컨볼루션(Convolution) 연산이므로 같은 신호가 겹쳐질 때에 가장 큰 값을 가진다. 예를들어, 전송하는 신호가 x1인 경우 임펄스(impulse)신호는 1개이고, x2인 경우 임펄스 신호가 2개이며, x4의 경우 임펄스 신호가 4개라 하면, 이것에 대한 컨볼루션(Convolution) 연산은 도시된 바와 같이, x1신호는 도 13a와 같이, x2신호는 도 13b와 같이, x4신호는 도 13c와 같이 나타난다. 상기와 같은 시뮬레이션 결과로 볼 때 본 발명에서 제안하는 방식이 실제 물리채널(Physical channel) 상에서도 통용됨을 알수 있다. 즉, 실제 시스템의 물리채널(Physical channel)과 수신모델(receiver model)에서도 반복전송에 의한 상관값(correlation factor)을 정확히 구할 수 있다.
이하 본 발명에서 제안하는 방식의 실시 예들을 살펴본다.
도 14a는 본 발명의 실시 예에 따른 자기상관(autocorrelation)에 의한 데이터율(data rate) 검출장치를 도시하고 있다. 도 14b는 상기 데이터율 검출장치를 구동하기 위한 제어 클럭들을 시간축을 기준으로 도시하는 도면이다. 여기서, "SYM_CLK"는 심볼클럭이고, "ACC1"은 방법1에 따른 제1누적기 1442를 동작시키기 위한 제어클럭으로 두 개의 심볼클럭마다 인에이블(enable)되고, "DIV1"은 제1평균 기 1452를 동작시키는 제어클럭으로 하나의 프레임 주기마다 인에이블되며, "ACC2"은 방법2에 따른 제2누적기 1453을 동작시키기 위한 제어클럭으로 두 개의 심볼클럭마다 인에이블되고, "DIV2"은 제2평균기 1463를 동작시키는 제어클럭으로 하나의 프레임 주기마다 인에이블된다.
상기 도 14a를 참조하면, 수신신호를 역확산하는 수신기1401, 방법1에 의한 자기상관을 수행하는 제1상관기 1402, 방법2에 의한 자기상관을 수행하는 제2상관기 1403 및 상기 제1,2 상관기로부터의 상관값을 기준값과 비교하여 데이터율을 결정하는 비교기 1404로 구성된다. 여기서 상기 제1상관기 1402는 상기한 방법1에서와 같이 1번째 심볼과 2번째 심볼, 3번째 심볼과 4번째 심볼,...을 상관하고, 그에 따른 상관값들을 누적하여 평균하여 출력한다. 그리고 제2상관기 1403은 상기한 방법2에서와 같이 1번째 심볼과 3번째 심볼, 5번째 심볼과 7번째 심볼,...을 상관하고, 그에 따른 상관값들을 누적하여 평균하여 출력한다.
상세히, 상기 수신기 1401은 안테나를 통해 수신되는 래디오주파수(radio frequency) 신호를 주파수 하향 조정하여 기저대역(baseband) 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 역확산(deapreading)하여 심볼열을 가지는 심볼데이터(symbol data)로 복조하여 출력한다. 제1스위치 1412는 제어기(도시하지 않음)의 제어하에 상기 수신기 1401로부터의 홀수번째(1,3,5,7...) 심볼들을 제1곱셈기1432로 전달하고, 짝수번째(2,4,6,8...) 심볼들을 지연기 1422로 전달하도록 스위칭 동작한다. 상기 지연기 1422는 상기 스위치 1412로부터의 심볼을 하나의 심볼클럭 동안 보유했다가 출력한다. 상기 곱셈기 1432는 상기 스위치1412로부터의 심볼과 상기 지연 기 1422로부터의 심볼을 곱하여 출력한다. 여기서, 상기 곱셈기 1432는 1번째와 3번째 심볼, 3번째와 4번째 심볼...을 곱하여 상관값들을 출력하게 된다. 제1누적기 1442는 상기 ACC1 클럭에 응답하여 상기 곱셈기 1432에서 출력되는 상관값들을 누적하여 출력한다. 제1평균기 1452는 상기 DIV1 클럭에 응답하여 상기 제1누적기 1442로부터의 누적값을 상관횟수로 나누어 제1평균값을 산출하여 출력한다.
제2스위치 1413은 상기 제어기의 제어하에 상기 수신기 1401로부터의 3번째, 7번째, 11번째, 15번째 심볼,...즉, 4n+3 번째 심볼들은(n=0,1,2,3...) 제2곱셈기1443으로 전달하고, 나머지 심볼들(1번째, 2번째, 4번째, 5번째, 6번째, 8번째, 9번째, 10번째 등,...)은 지연기 1423으로 전달하도록 스위칭 동작한다. 상기 지연기 1423은 상기 스위치 1413으로부터의 심볼을 하나의 심볼클럭동안 보유했다가 출력한다. 지연기 1433은 상기 지연기 1423으로부터의 심볼을 하나의 심볼클럭동안 보유했다가 출력한다. 상기 제2곱셈기 1443은 상기 스위치1413로부터의 심볼과 상기 지연기 1433으로 부터의 심볼을 곱하여 출력한다. 여기서, 상기 제2곱셈기 1443은 1번째심볼과 3번째 심볼, 5번째 심볼과 7번째 심볼,...을 곱하여 상관값들을 출력하게 된다. 제2누적기 1453은 상기 ACC2 클럭에 응답하여 상기 제2곱셈기 1443에서 출력되는 상관값들을 누적하여 출력한다. 제2평균기 1463은 상기 DIV1 클럭에 응답하여 상기 제2누적기 1453으로부터의 누적값을 상관횟수로 나누어 제2평균값을 구해 출력한다.
데이터율 검출기1404는 상기 제1평균기 1452 및 상기 제2평균기 1463으로부터의 제1평균값과 제2평균값을 상관여부를 판단하기 위한 소정의 기준값과 비교하 여 수신데이터의 반복특성을 판단하고, 상기 판단된 반복특성과 호셋업시 결정된 초기 데이터율을 가지고 수신데이터의 데이터율을 결정한다. 즉, 상기 데이터율 검출기 1404는 상기 표 2와 같은 테이블을 구비하고 있으며, 상기 제1평균값과 제2평균값 모두 상기 기준값보다 작을 경우 x1(1번 반복 전송) 신호라 판단하고, 상기 제1평균값은 상기 기준값보다 크고 상기 제2평균값은 상기 기준값보다 작으면 x2 신호라 판단하며, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 모두 상기 기준값보다 크면 x4 신호라 판단한다. 그러면, 상위 제어부(도시하지 않음)는 상기 결정된 데이터율에 근거하여 복호기(decoder)를 제어한다. 즉, 본 발명은 복호이전의 데이터의 특성으로부터 데이터율을 판단하고, 이를 바로 복호에 이용하기 때문에, 기존에 데이터율을 결정하기 위해 행하였던 불필요한 복호과정들을 제거할수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 수신 데이터의 데이터율을 결정하기 위한 처리절차를 도시하고 있다. 상기 도 15를 참조하면, 1501단계에서 수신신호를 역확산하여 심볼열을 가지는 심볼데이터로 복조한다. 1503단계에서 변수(n)를 "0"으로 초기화한다. 이후, 1507단계에서 2n+1번째 심볼(S2n+1)과 2n+2번째 심볼(S2n+2)을 상관하여 제1상관값을 구하고, 1509단계에서 상기 구해진 제1상관값을 누적한다. 그리고, 1511단계에서 프레임 구간에 대해서 제1상관값을 모두 구했는지 검사한다. 만일, 모두 구하지 않았으면 1505단계로 진행하여 상기 변수(n)을 "1"만큼 증가시키고 상기 1507단계로 되돌아가 이하 과정을 재수행한다. 반면, 프레임 구간에 대해서 제1상관값을 모두 구했다면 1513단계로 진행하여 제1상관값들을 누적한 제1누 적값을 상관횟수로 나누어 제1평균값을 구한다. 상기 1507단계에서 상기 1513단계까지는 1번째 심볼과 2번째 심볼, 3번째 심볼과 4번째 심볼,...을 상관하여 제1상관값들을 구하고, 상기 구해진 제1상관값들을 누적하고 평균하여 제1평균값을 구하는 과정이다.
한편,1515단계에서 4n+2번째 심볼(S4n+2)과 4n+3번째 심볼(S4n+3)을 상관하여 제2상관값을 구하고, 1517단계에서 상기 구해진 제2상관값을 누적한다. 여기서, 4n+1번째 심볼(S4n+1)과 4n+3번째 심볼(S4n+3),4n+1번째 심볼(S4n+1)과 4n+4번째 심볼(S4n+4) 4n+2번째 심볼(S4n+2)과 4n+4번째 심볼(S4n+4)간 상관값을 구하는 방법도 가능하다. 여기서 n = 0,1,2,3...이다. 그리고, 1519단계에서 프레임 구간에 대해서 제2상관값을 모두 구했는지 검사한다. 만일, 모두 구하지 않았으면 상기 1505단계로 진행하여 상기 변수(N)을 "1"만큼 증가시킨후 상기 1515단계로 되돌아가 이하 과정을 재수행한다. 반면, 프레임 구간에 대해서 제2상관값을 모두 구했다면 1521단계로 진행하여 제2상관값들을 모두 누적한 제1누적값을 상관횟수로 나누어 제1평균값을 구한다.
그리고, 1523단계에서 상기 구해진 제1평균값과 상기 제2평균값을 상관여부를 판단하기 위한 소정의 기준값과 비교하여 수신데이터의 반복특성(x1,x2,x4)을 판단하고, 상기 판단된 반복특성과 호셋업시 결정된 초기 데이터율을 가지고 수신데이터의 데이터율을 결정한다.
가변데이터율전송(VDRT) 모드는 채널상황 등이 좋지 않을 경우, 낮은 데이터 율의 전송데이터를 전송하는 것을 말한다. 이때 인터리버는 초기 호 셋업시에 정해진 사이즈를 사용하게 되므로, 채널부호화된 데이터를 반복하여 전송한다. 본 발명은 수신측에서 상기와 같은 반복특성을 이용하여 수신데이터의 데이터율을 검출함에 있다.