KR100848779B1 - 반복 복호기에서 두 가지 레벨 이상의 복호능력 표시방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반복 복호기의 반복 복호단계에서 얻어진 경 판정된 값의 변환되는 정보를 이용하여 두 가지 레벨 이상의 복호결과를 예측하는 방법에 관한 것으로, 반복 복호과정에서 심볼 변환값을 이용하여 수신측의 복호결과를 보다 다양하게 나타낼 수 있으며, 그로 인해 복호결과를 예측 할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명은 심볼들의 확률값을 높여나가는 반복 복호기에서 두 가지 레벨 이상(soft value)의 값으로 복호결과의 상태를 얻을 수 있어서, 수신상태를 기존의 채널 상태 정보만을 이용하거나, 하드레벨 복호상태를 이용하는 분야의 응용에 보다 세분화된 수신상태 정보를 제공하므로서, 송신측에서의 보다 다양한 방법으로 재전송할 수 있는 효과가 있다.

반복 복호, 심볼 변환, 복호 예측, 소프트 레벨

Description

반복 복호기에서 두 가지 레벨 이상의 복호능력 표시방법{SOFT-DECODING QUALITY ESTIMATION DURING ITERATIVE DECODING PROCESS}

도 1은 본 발명에서의 반복 복호화기에서 소프트레벨 복호결과 측정 과정을 나타낸 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 동작을 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 반복 복호기의 반복 복호단계에서 얻어진 경 판정된 값의 변환되는 정보를 이용하여 두 가지 레벨 이상의 복호결과를 예측하는 방법에 관한 것으로 더욱 자세하게는, 반복 복호되는 각 과정에서의 얻어진 경 판정(HARD-DECISION)값의 변환(FLIPPING)되는 양을 이용하여 복호결과의 상태를 단순한 '전송실패'등의 한가지 정보가 아닌 두 가지 레벨 이상의 값으로 나타냄으로서 채널 상태뿐만이 아 니라 복호기의 특성이 반영된 소프트 복호상태 판정방법에 관한 것이다.

현재 통신망에서 사용되고 있는 오류 정정 부호와 ARQ(AUTOMATIC REPEAT REQUEST)방법이 결합된 기술인 HYBRID-ARQ에서 수신측의 수신상태의 정보는 송신측의 적절한 다음 과정을 하는 데에 중요한 기준이 된다.

전송결과가 성공한 경우에 송신측은 다음 패킷 데이터를 보내면 되지만, 만약 실패할 경우에는 보내고자 하는 패킷 데이터를 재전송하는 과정을 수행한다.

상기와 같은 전송기술의 방법으로는 재전송된 수신신호를 묶어서 사용하는 CHASE COMBING 방법과, 부가정보를 더해서 재전송을 하는 IR(INCREMENTAL REDUNDANCY)이 있다.

최근 여러 분야에 널리 사용되는 TURBO CODE나 LDPC CODE와 같은 반복 복호기가 이러한 재전송을 지원하고 있다.

반복 복호기의 심볼 변환을 이용하는 방법들은 주로 복호기의 STOP CRITERION을 정하기 위해 이용되고 있으며, 반복 복호되는 각 단계에서 얻어지는 EXTRINSIC INFORMATIONS의 부호 변화의 수를 이용하여 복호 STOP INFORMATION을 정하는 방법인 SCR(SIGN CHANGE RATIO)과, 상기 SCR의 변형된 형태로 이전의 반복 복호에서 얻어진 결과들을 이용하는 SDR(SIGN DIFFERENCE RATIO) 및 오류검사를 위해 정보 심볼들의 끝에 CRC 비트들을 붙여 오류검사를 하는 STOP CRITERION 으로 이용될 수 있거나, ARQ나 HARQ전송에서의 오류검사를 하는 방법이 많이 쓰이고 있는 CRC(CYCLIC REDUNDANCY CHECK)등이 있다.

그러나, 종래의 오류검사 기술들은 복호결과를 실패/성공의 두 가지 상태로만 나타내기 때문에 ARQ나 HYBRID-ARQ와 같은 재전송 방법을 사용할 때 단지 재전송 여부를 결정하는 기준으로만 사용될 뿐, 수신측에게 보다 효과적으로 재전송을 하기 위한 적극적인 방법들을 사용하는 데에는 어려움이 있다.

한편, 제한된 자원에서 효율적인 전송을 위해서는 현재의 전송 상태를 고려하여 무의미한 재전송 횟수를 줄이고, 적당한 전력에서 전송이 이루어지도록 해야 하는데, 이를 위해서는 현재의 수신측에 보다 많은 정보들이 송신측에 전달되어야 하지만, 종래의 오류감지 방법만으로는 이러한 정보를 얻을 수 없다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 반복 복호과정에서 심볼 변환값을 이용하여 수신측의 복호결과를 보다 다양하게 나타낼 수 있으며, 그로 인해 복호결과를 예측 할 수 있는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기 반복 복호 과정에서 수신된 심볼이 상기 복호값으로 수렴하는 정도를 기준으로 2 이상의 단계로 복호 성능을 나타내는 것을 특징으로 한다. 상기 수렴하는 정도는 상기 반복 복호의 횟수를 기준으로 판정하는 것을 특징으로 하며, 더욱 상세히는 상기 반복 복호를 허용하는 최대 횟수에 이를 동안 처음 복호화 한 부호와 마지막으로 복호한 부호의 변화량을 상기 횟수로 나눈 평균값을 기준으로 판정하는 것을 특징으로 한다.,

본 발명은 또한, 반복 복호기에서 반복 복호 과정에서 각각의 정보 심볼들이 어느 특정한 심볼값에 상대적으로 높은 확률값으로 수렴할 때 그 심볼을 복호값으로 선택하여 복호를 실행하며, 상기 반복 복호 과정의 각 단계에서 심볼들이 새로 업데이트되는 확률값에 따라 각 심볼들이 변화하는 정도를 각 단계에 대한 평균량으로 하여 정해진 수의 반복복호에서의 복호결과를 두 가지 이상의 값으로 예측하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 마지막 복호상태 또는 복호능력을 나타내는 기준으로서 반복횟수에 대한 평균 변화량을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 첫번째 반복복호에서 얻어진 경 판정(hard decision)값들인 Dout을 변환검사를 위한 기준값들을 위한 Dr에 초기화하고, 평균 변환양을 구하기 위한 총 심볼 변환(total symbol-flipping)값을 위한 변수F를 0으로 초기화하는 초기화 과정과, 각각의 반복 복호과정에서 얻어지는 경 판정값들인 Dout과, 이전의 단계에서의 경 판정으로 얻어진 값들 Dr을 비교하여 이번 복호를 통하여 변화(flopping)된 양을 구하여 총 심볼 변환(total symbol-flipping)값을 위한 변수 F에 더하여, 상기 초기화를 거친 데이터의 심볼 변환(flipping)수를 계산하여 업데이트하는 과정과, 최대반복 횟수값 imax동안 각 반복 복호에서 변환되는 Dr의 평균 변화량복호결과를 나타내는 기준으로서 평균 변화량을 이용하는 과정과, 복호과정에서 얻어진 심볼들의 평균변화량을 이용하여 소프트 레벨 복호결과값을 정량화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다

현재 TURBO CODE나 LPDC CODE와 같은 반복 복호 방법을 쓰는 복호기에서는 여러번의 반복과정을 통하여 각각의 정보 심볼(INFORMATION SYMBOL)들이 어느 특정한 심볼값에 상대적으로 높은 확률값으로 수렴할 때, 그 심볼들은 새로 UPDATE되는 확률값(EXTRINSIC INFORMATION)에 따라 변하게 되는데, 만약 어느 단계에서 모든 심볼들이 올바르게 이미 복호되었다면 그 이후의 반복 복호과정에서는 더이상 심볼값의 변화는 없게 된다.

따라서, 각 심볼들의 이런 변화한 양(FLIPPING NUMBER)은 현재 복호 과정의 상태가 잘 반영되어 있다. 현재의 복호 과정의 상태는 수신채널의 상태 및 복호기의 성능 등 복합적인 복호능력을 나타내는 것이다.

본 발명에서는 한 번의 반복 복호과정에서 변화된 이런 변화 정보들을 각 단계에 대한 평균량으로 하여 정해진 수의 반복 복호에서의 복호결과를 두 가지 이상의 레벨로 표현하는 소프트 복호상태 측정방법을 설명한다. 여기서 소프트라 함은 결과 표시가 정 부가 아닌 다단계임을 말한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에서 제시하는 반복복호기에서 소프트 레벨 복호결과를 측정하는 과정을 나타낸 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 초기화 과정(30), 심볼 변환(flipping)수를 계산하여 업데이트하는 과정(40), 복호결과를 나타내는 기준으로서 평균 변화량을 이용하는 과정(70) 및 소프트 레벨 복호결과값 정량화 과정(60)으로 이루어진다.

상기 초기화과정은, 첫번째 반복복호(10)에서 얻어진 경 판정(hard decision)값들인 Dout(20)을 변환검사를 위한 기준값들을 위한 D_r에 대입하여 초기화한다(30).

이때부터 심볼 변환(symbol-flipping)양이 비교되어 변환량들이 계산된다.

평균 변환양을 구하기 위한 총 심볼 변환(total symbol-flipping)값을 위한 변수F를 0으로 초기화하고, 다음 반복 복호를 수행한다.

상기 심볼 변환(flipping)수를 계산하여 업데이트하는 과정은(40), 각각의 반복 복호과정에서 얻어지는 경 판정값들인 D_out(20)과, 이전의 단계에서의 경 판정으로 얻어진 값들 D_r을 비교하여 이번 복호를 통하여 변화(flopping)된 양

를 구하여 총 심볼 변환(total symbol-flipping)값을 위한 변수 F에 더해진다.

즉, 반복 복호과정이 최대 반복 횟수(maximal iteration number)인 i_max동안 수행되는 각각의 복호과정에서 검사된 심볼 변화량

가 총 심볼 변환값을 위한 변수F에 더해진다.

상기 복호결과를 나타내는 기준으로서 평균 변화량을 이용하는 과정(70)은, 최대반복 횟수값 i_max동안 각 반복 복호에서 변환되는 D_r의 평균 변화량(average symbol-flipping)F_avr이 아래의 수학식 1로 계산된다.

실제 심볼변환 정도의 검사는 첫번째 복호가 이루어진 이후에 이루어지기 때문에 수학식 1의 분모는 i_max - 1이 된다.

상기 소프트 레벨 복호결과값 정량화 과정(60)에서, 복호과정에서 얻어진 심볼들의 평균변화량은 다음과 같은 과정을 통하여 도출할 수 있다.

정량화할 총 소프트 레벨 단계를 S라 하고, 각각의 단계의 크기를 ( 델타 S ) 라 하고, 부호화 되는 information symbol들의 크기를 K라 할 때, 최악의 채널 상태를 가정하면 상기 Favr은 다음의 수학식 2와 같이 나타내어진다.

실제 적용을 위해서, 송수신 채널이 수학식 1을 최악의 채널상태로 가정하여 Favr 대신 K/2를 대입하여 수학식 3으로 ( 델타 S ) 의 값은 적절히 정해지도록 한다.

도 2는 본 발명의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 데이터가 반복 복호되어 소프트 출력되는 과정(S10)과, 상기 출력된 데이터를 경 판정하는 과정(S20)과, 상기 경 판정된 데이터가 첫번째 반복 복호된 데이터인지를 확인하는 과정(S30)과, 상기 경 판정된 데이터가 첫번째 반복 복호된 데이터이면, 데이터를 초기화하여 다시 반복 복호를 실행하는 과정으로 돌아가도록 하는 과정(S40)과, 또는 상기 경 판정된 데이터가 첫번째 반복 복호된 데이터가 아니면, 최대 반복 복호횟수를 만족하는지를 확인하는 과정(S50)과, 최대 반복 복호횟수를 만족하면, information 심볼을 복호하는 과정(S60)과, 또는 상기 최대 반복 복호횟수를 만족하지 않으면, 심볼변화량을 카운트하여 업데이트하는 과정(S70)과, 반복 복호횟수를 1회 증가시키는 과정(S90)으로 이루어진다.

상기에서 심볼 변화량을 카운트하여 업데이트 과정(S70)을 거친 데이터는 평균변화량을 계산하는 과정(S80)을 거쳐서, 최대 반복 복호횟수를 만족하여 INFORMATION 심볼을 복호할 때(S60) 복호결과를 나타내는 기준으로서 사용된다.

상기 경 판정된 값을 초기화하는 과정(S40)은, 경 판정된 값 D_out 을 변환 검사를 위한 기준값인 Dr에 대입하여 초기화하는 과정으로, 총 심볼 변환(total symbol flipping)값 F를 0으로 초기화하고, 다음 반복 복호를 수행하도록 한다.

심볼변화량을 카운트하여 업데이트하는 과정(S70)은, 상기 경 판정된 값을 초기화하는 과정(S40)을 거쳐 각각의 반복 복호되어 얻어진 경 판정값 Dout과, 초기화 과정에서 얻어진 변환 기준값 Dr을 비교하여 복호를 통하여 변화된 양

를 구하고, 이를 0으로 초기화된 총 심볼 변환(total symbol flipping)값 F에 더하여 업데이트시킨다.

즉, 반복 복호과정이 최대 반복 복호횟수동안 수행되는 동안 각각의 복호과정에서 검사된 심볼 변화량이 총 심볼 변화값을 위한 변수 F에 더해진다.

상기와 같이 업데이트된 심볼 변화량은 information 심볼을 복호할 때에 복호결과를 나타내는 기준으로서 평균변화량으로 이용되며, 그 수식은 상기의 수학식 1과 같다.

상기와 같은 과정으로 이루어지는 본 발명은, 예를 들어 chase combining을 이용한 HARQ scheme에서 수신측에서 현재의 수신상태를 ACK나 NACK로 보내는 대신에, ACK와 여러 레벨의 NACK으로 전송함으로서 송신측에서 재전송시에, 최악의 경우 의미없는 재전송 과정을 중지하고, 다시 최초의 전송을 시도하여 전송 성공율을 향상시키는 판단 기준으로 사용될 수도 있다.

본 발명은 심볼들의 확률값을 높여나가는 반복 복호기에서 두가지 레벨 이상(soft value)의 값으로 복호 결과의 상태를 얻을 수 있어서, 수신상태를 기존의 채널 상태 정보만을 이용하거나, 하드레벨 복호상태를 이용하는 분야의 응용에 보다 세분화된 수신상태 정보를 제공하므로서, 송신측에서의 보다 다양한 방법으로 재전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 수신된 신호를 반복 복호 과정에서 각각의 정보 심볼들이 미리 정한 값보다 높은 확률값으로 어느 특정한 심볼값에 수렴할 때 그 심볼을 복호값으로 선택하여 복호를 실행하는 반복 복호기를 가진 통신 시스템에서 ,

   상기 반복 복호 과정에서 수신된 심볼이 상기 복호값으로 수렴하는 정도를 기준으로 2 이상의 단계로 복호 성능을 나타내는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수렴하는 정도는 상기 반복 복호의 횟수를 기준으로 판정하는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법
3. 제 2항에 있어서, 상기 수렴하는 정도는 상기 반복 복호를 허용하는 최대 횟수에 이를 동안 처음 복호화 한 부호와 마지막으로 복호한 부호의 변화량을 상기 횟수로 나눈 평균값을 기준으로 판정하는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법
4. 제 1항에 있어서, 상기 2 이상의 단계로 나타내어지는 복호 성능을 상기 수 신된 신호를 송신한 다른 통신 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 단계의 크기는 부호화 되는 정보의 크기에 비례하고, 나타내어야 할 단계의 수에 반비례하는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법.
6. 삭제
7. 첫번째 반복복호에서 얻어진 경 판정(hard decision)값들인 Dout을 변환검사를 위한 기준값인 Dr에 대입하여 초기화하고, 평균 변환양을 구하기 위한 총 심볼 변환(total symbol-flipping)값을 위한 변수 F를 0으로 초기화하는 초기화 과정과,

   각각의 반복 복호과정에서 얻어지는 경 판정값들인 Dout과, 이전의 단계에서의 경 판정으로 얻어진 값들 Dr을 비교하여 이번 복호를 통하여 변화(flopping)된 양 를 구하여 총 심볼 변환(total symbol-flipping)값을 위한 변수 F에 더하여, 상기 초기화를 거친 데이터의 심볼 변환(flipping)수를 계산하여 업데이트하는 과정과,

   최대반복 횟수값 imax동안 각 반복 복호에서 변환되는 Dr의 평균 변화량복호결과를 나타내는 기준으로서 평균 변화량을 이용하는 과정과,

   복호과정에서 얻어진 심볼들의 평균변화량을 이용하여 소프트 레벨 복호결과값을 정량화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반복 복호기에서 두 가지 레벨 이상의 복호 능력 표시 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 최대반복 횟수값 imax동안 각 반복 복호에서 변환되는 Dr의 평균 변화량복호결과를 나타내는 기준으로서 평균 변화량을 이용하는 과정에서 평균변화량의 계산은 다음의 수학식 1을 적용하는데 있어서,

   [수학식 1]

   

   상기에서, F_avr은 최대반복 횟수값 i_max동안 각 반복 복호에서 변환되는 D_r의 평균 변화량(average symbol-flipping)을 나타내고, F는 평균 변환양을 구하기 위한 총 심볼 변환(total symbol-flipping)값을 나타내는 것을 특징으로 하는 반복 복호기에서 두 가지 레벨 이상의 복호 능력 표시 방법.
9. 삭제
10. 수신된 신호를 반복 복호과정에서 각각의 정보 심볼들이 미리 정한 값보다 높은 확률값으로 어느 특정한 심볼값에 수렴할 때 그 심볼을 복호값으로 선택하여 복호를 실행하는 반복 복호기를 가진 통신 시스템에서,

    상기 반복 복호과정에서 수신된 심볼이 상기 복호값으로 수렴하는 정도를 기준으로 2 이상의 단계로 복호 상태를 나타내는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 수렴하는 정도는 상기 반복 복호의 횟수를 기준으로 판정하는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 수렴하는 정도는 상기 반복복호를 허용하는 최대횟수에 도달할 동안 처음 복호화한 부호와 마지막으로 복호한 부호의 변화량을 상기 반복 복호를 허용하는 최대 횟수로 나눈 평균값을 기준으로 판정하는 것을 특징으로 하는 복호능력 표시 방법.

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