KR100900744B1 - 터보 디코딩을 위해 정지 규칙을 이용한 고속 ｈ-ａｒｑ긍정응답 생성 방법 - Google Patents

Abstract

양호 코드 블록과 불량 코드 블록에 대해 적용되는 터보 디코딩을 위한 정지 규칙이 개시된다. 반복이 수렴하거나 분산하면 디코딩이 종결된다. 대안의 실시예에서, 정지 규칙 테스팅의 결과가 H-ART 긍정응답 발생을 위해서 사용 가능하다. 반복이 수렴하면, ACK가 발생되고 ACK가 분산하면, NACK가 발생된다. 옵션으로 디코딩 최대 반복 횟수가 MCS 레벨에 기초해서 동적으로 선택 가능하다.

Description

터보 디코딩을 위해 정지 규칙을 이용한 고속 Ｈ-ＡＲＱ 긍정응답 생성 방법{A FAST H-ARQ ACKNOWLEDGEMENT GENERATION METHOD USING A STOPPING RULE FOR TURBO DECODING}

도 1 및 도 2는 본 발명의 대안의 기술을 설명하는데 유용한 흐름도.

도 3은 본 발명의 터보 디코딩 기술을 수행하기 위해 사용된 장치를 도시하는 수정된 블록도.

본 발명은 데이터 통신 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 데이터 통신 시스템의 개선된 터보 디코더에 관한 것이다.

터보 코드는 순방향 에러 정정(FEC) 방법과 같이 데이터 통신 시스템[무선 통신 시스템의 고속 다운링크 패킷 접속(HSCPA)에서의 고속 다운링크 공유 채널(HS-DSCH)과 같은]에 사용된다. 터보 코드의 디코딩은 특성상 반복적이다. 즉, 각 터보 코드 블록은 수회 디코딩된다. 일반적으로 디코딩 반복 횟수를 개선하는 터보 코드 성능과, 디코딩 지연 및 계산의 복잡성 간에는 트레이드 오프 관계가 존재한다. 통상 디코딩 반복 횟수는 고정되어 있다(예컨대 4 또는 8 회 반복). 그러나, 일부 터보 코드 블록은 최종 디코딩 반복 횟수에 도달하기 전에 코드 블록을 성공적으로 디코딩하기 위해 몇 회의 디코딩 반복 횟수 만이 필요할 수 있으며 추가 반복은 불필요하다. 이 경우, 터보 디코더가 양호 블록에 대해서 여분의 디코딩 반복을 중지한다면, 성능을 저하하지 않고 디코딩 지연 및 전력 소비를 줄일 수가 있다.

정지 규칙(stopping rule)을 결코 만족하지 않으면 엔드리스 루프를 방지하기 위해, 디코더는 최대 반복 횟수 후 정지한다. 터보 디코딩을 위한 수 개의 정지 규칙이 종래 기술에서 제안되었다. 그러나 종래 기술의 정지 규칙은 디코딩 반복이 수렴하는 경우에 초점을 맞추고 있다.

본 발명은 양호 코드 블록의 정지 규칙을 구현하고 최종 디코딩 반복 시에도 정확하게 디코딩되지 않는 불량 코드(bad code)의 정지 규칙을 포함한다. 이는 H-ARQ(hybrid-automatic repeat request) 프로토콜을 이용하는 HSDPA와 같은 데이터 통신 시스템에 유익한 데, 그것은 H-ARQ 프로토콜이 재전송될 불량 블록을 요청하기 때문이다. 특히 그것은 HS-DSCH에 대한 불량 터보 코드 블록의 빈번한 발생을 가져오는 10^-1 오더에서 재전송전 비가공(raw) 블록 에러 레이트(BLER)를 필요로 할 수 있는 H-ARQ를 갖는 HS-DSCH에 적용 가능하다. 비록 본 발명이 일례로서 HSDPA에 초점을 맞출지라도 터보 코딩 및 H-ARQ 기술을 이용한 다른 데이터 통신 시스템 또한 본 발명의 개시 내용에 따라서 이용 가능함에 주목해야 한다.

HSDPA에 사용되는 H-ARQ 프로토콜을 통해 송신기에 각 H-ARQ 프로세스의 긍정응답/부정응답(ACK/NACK)을 보내지며 H-ARQ 프로세스에서 긍정응답의 생성은 개개의 H-ARQ 프로세스의 주기적 덧붙임 검사(CRC) 결과에 통상 기초하고 있다. 10 msec 정도에 있을 수 있는 CRC 결과를 도출하는 데 일부 지연이 있다. CRC 처리 지연은 H-ARQ 성능 저하를 초래할 수 있다. H-ARQ 긍정응답 생성에 대한 대안으로서, 정지 규칙 테스팅 결과를 이용하여 H-ARQ 프로세스에 에러가 있는지(NACK 발생) 혹은 에러가 없는지(ACK 발생)를 결정한다.

또한, HSDPA는 링크 적합화 기술로서 적응형 변조 및 코딩(AMC)을 이용한다. 변조 및 코딩 포맷은 시스템 제한 사항에 의존하는 채널 조건의 변동에 따른 무선 프레임 베이스에 의거 변화될 수가 있다. 정지 규칙에 따라 터보 디코더를 보다 효율적으로 구현하기 위해, 터보 디코딩의 최대 반복 횟수는 HS-DSCH의 코드 레이트(부호율) 및 변조 타입에 따라 동적으로 선택 가능하다.

본 발명은 유저 장비(UE)에서 디코딩 지연을 줄이고 계산의 복잡성을 감소시키는 이점을 제공한다. 또한, 디코딩 지연이 감소하면 HSDPA 성능을 개선하는 노드 B에서 H-ARQ 긍정응답에 대해 초기에 이용 가능하게 된다.

부호 변화율(Sign Change Ration:SCR)이라고 알려진 정지 규칙은 본 발명에 따른 터보 디코딩을 위해 구현된다. 이 정지 규칙은 양호 터보 코드 블록(good turbo code block) 및 불량 터보 코드 블록(bad turbo code block)에 대해 (k-1)^th 과 k^th 반복 사이의 터보 디코더의 콤포넌트 디코더로 제공된 외부 정보(extrinsic information)의 부호 변화에 따른다. 종래의 SCR 정지 규칙은 부호 변화를 체크함으로써 반복이 수렴하는 시기를 결정한 다음에 반복 프로세스를 종결한다. 이 SCR 정지 규칙은 양호하게 수신된 코드 블록에 만 적용된다. 그러나, 본 발명에 따르면, SCR 정지 규칙은 불량 코드 블록에도 적용된다. 이는 특히 H-ARQ 프로토콜을 이용하는 HSDPA 시스템에 유익한데, H-ARQ 프로토콜이 재전송될 터보 코드 블록으로 이루어진 불량 H-ARQ 프로세스를 요청하기 때문이다. 본 발명이 일례로서 SCR 기반 정지 규칙에 초점을 맞출지라도, 본 발명의 교시 내용에 따라 다른 정지 규칙이 또한 이용 가능함에 주목해야 한다. 일례로서 다른 공지의 정지 기준은 (a) CRC와 (b) 크로스 엔트로피를 포함하며, CRC에서 각 디코딩 반복 후, CRC 비트는 에러를 검사하고 CRC 에러가 없다면 반복은 중지되며, CRC 엔트로피에서 각 반복 후 콤포넌트 디코더의 로그 우도율(loglikelihood ratio) 간 크로스 엔트로피가 계산되고 계산된 크로스 엔트로피가 소정의 임계치 보다 작으면 반복은 종결된다.

터보 디코더의 반복 디코딩 동작을 알기 위해, 터보 코드 시뮬레이션이 고정된 반복 횟수 k(여기서 k는 8로 설정됨)로 수행되었다. 표 1은 양호 터보 코드 블록의 각 반복 시 부호 변화 횟수를 고려한 시뮬레이션 결과의 전형의 샘플을 도시하며, 표 2는 불량 터보 코드 블록의 각 반복 시 부호 변화 횟수를 고려한 시뮬레이션 결과의 전형의 샘플을 도시한다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 양호 코드 블록으로 (k-1) 및 k(k＞1인 경우) 사이에서 부호 변화 횟수는 최종(8번째) 반복 횟수 전 에 수렴한다. 이 경우, 정지 규칙이 적용되면, 평균 반복 횟수는 대략 4로 감소된다.

표 1 16 QAM, 3/4 레이트, BLER=10%인 경우 성공적인 디코드(양호) 블록을 위한 부호 변화 횟수를 고려한 TC 시뮬레이션 결과의 전형의 샘플

표 2에서 표 2에는 불량 코드 블록에 의해 부호 변화 횟수가 결코 수렴하지 않음을 보여주고 있다.

표 2 16 QAM, 3/4 레이트, BLER=10%인 경우 실패한 디코드(불량) 블록을 위한 부호 변화 횟수를 고려한 TC 시뮬레이션 결과의 전형의 샘플

본 발명에 있어서, 반복이 수렴되거나 또는 반복이 분산되면 반복 디코딩 프로세스는 종료된다. 그렇지 않으면, 디코딩은 최대 반복 횟수 후 종료한다.

도 1에 있어서, 터보 디코딩을 위한 본 발명에 따른 방법(10)의 플로우챠트가 도시된다. 방법(10)은 복조기로부터 터보 코드 블록을 수신하여 개시한다(단계 14). 다음에 반복을 디코딩하기 위한 카운터를 시작하고(i=0)(단계 16), 다음에 카운터가 증분된다(i=i+1)(단계 18). i번째 디코딩 반복을 수행하고(단계 20), 이것이 최초 반복인지 여부를 판단한다(단계 22). 그것이 최초 반복이면, 절차(10)는 단계 18로 되돌아 간다. 그것이 최초 반복이 아니면, 방법(10)은 그 반복이 수렴 혹은 분산하는지 여부의 판정을 행한다.

SCR이 정지 기준으로서 고려되면, 반복 수렴 및 분산은 다음과 같이 정의된다. (k-1)^th 반복 및 k^th 반복(k＞1인 경우)간의 부호 변화 횟수가 0이 되면, 그 반복은 수렴이라고 정해진다. (k-1)^th 반복 및 k^th 반복(k＞2인 경우)간의 부호 변화 횟수가 (k-2)^th 반복 및 (k-1)^th 반복 간의 부호 변화 횟수 보다 크면 그 반복은 분산이라고 정해진다. 따라서, 단계 26에서 반복의 수렴 여부가 정해진다. 그렇다면, 반복 프로세스가 종료되고, 디코드 시퀀스가 출력된다(단계 36). 그렇지 않다면, 반복의 분산 여부가 결정된다(단계 30). 반복이 분산하면, 반복 프로세스가 종료되고, 디코드 시퀀스가 출력된다(단계 36). 반복이 분산하지 않으면, 최대 반복 횟수(i=Nmax)에 도달하는지 여부를 판정한다(단계 34). 그렇다면, 반복 프로세스는 종료되고 디코드 비트 시퀀스가 출력된다. 그렇지 않다면 프로세스는 단계 18로 복귀하고 그에 따라 카운터는 증분되며(i=i+1) 단계 20-36는 반복된다. 최대 반복 횟수 Nmax는 적용된 코드 레이트 및 변조 타입의 함수로서 동적으로 선택 가능하다. 예컨대 코드 레이트(부호율) 및 변조 타입의 오더가 높으면 높을수록 최대 반복 횟수 Nmax는 감소된다.

도 2는 터보 디코딩을 위한 본 발명에 따른 대안의 방법(70)의 플로우챠트이다. 이 실시예(70)에서 H-ARQ 긍정응답 발생을 위해 정지 규칙 결과가 이용된다. 도 2에 도시한 방법(70)의 동일 단계들은 도 1에 도시한 절차(10)의 단계들과 동일하게 번호가 부여되며 그에 따라 도 2를 참조한 더 이상의 설명은 생략하기로 한 다.

본 발명의 이 실시예에 따르면, 반복의 수렴 여부에 관한 판단 후 H-ARQ에 대한 긍정응답(ACK) 또는 부정응답(NACK)이 발생된다. 특히 단계 26과 관련하여, 반복이 수렴되었다고 판정되면(단계 26), H-ARQ 프로세스는 하나의 터보 코드 블록을 가졌음을 단정하는 ACK가 발생된다(단계 28). H-ARQ 프로세스에서 다중 터보 코드 블록이 있는 경우, 모드 코드 블록과 함께 모드 반복이 수렴하면 H-ARQ 프로세스에 대한 ACK가 발생할 것이다. 다음에 반복 프로세스가 종료되고 디코드 비트 시퀀스가 출력된다(단계 36). 단계 26에서 정해지는 바와 같이 반복이 수렴하지 않으면, 반복의 분산 여부가 판정된다(단계 30). 그렇다면, 디코드 블록을 전달하는 H-ARQ 프로세스에 대해서 NACK가 발생되고(단계 32), 반복 프로세스는 종료되며, 디코드 비트 시퀀스가 출력된다(단계 36). H-ARQ 프로세스에서 다중 터보 코드 블록이 있는 경우, 어느 하나의 코드 블록이 분산 코드 블록이라고 판정되면(NACK를 발생), 다른 관련 코드 블록과 함께 모든 반복 또한 종료될 수 있다. 그 반복이 수렴되지 않으면, 단계 30에서 판정된 바와 같이, 그 반복이 최대 반복 횟수 Nmax에 도달하는지 여부를 판정한다(단계 34). 그렇다면, 반복 프로세스는 종료되고 디코드 시퀀스가 출력된다(단계 36). 최대 반복 횟수 Nmax에 도달하지 않으면, 단계 34에서 판정된 바와 같이, 카운터는 증분되고(단계 18), 단계 20-36를 반복한다. 따라서, 반복 프로세스가 수렴 또는 분산되지 않으면, H-ARQ 긍정응답 발생은 종래 기술에서와 같이 CRC 체크 결과에 기초할 것이다. 터보 디코딩 지원 H-ARQ 긍정응답 발생은 CRC 처리에 있어서 지연(10 msec 정도에서)을 고려하여 수신국에서 H-ARQ 처리 지연을 줄일 수가 있다.

도 3에서, 정지 규칙 판정 유닛을 포함하는 터보 디코더 구조(100)의 블록도가 도시된다. 일반적으로, 터보 디코더(100)는 2 개의 SISO(소프트 입력 소프트 출력) 모듈, 즉 SISO1 및 SISO2로 이루어져 있다. 각 SISO는 터보 내부 인터리버/디인터리버(110,112)를 통해 다른 SISO에 대한 소프트 밸류 로그 우도율을 제공한다. 각각의 반복 후, 정지 규칙 판정 유닛(114)은 디코딩 반복의 수렴 또는 분산의 여부를 체크한다. 그 판정이 "수렴" 또는 "분산" 중 어느 하나로 판명되면, 그 반복은 중지되고 수렴 또는 분산에 따른 "ACK" 혹은 "NACK" 표시가 H-ARQ 처리에 대해서 발생된다. 그렇지 않으면 디코더는 반복을 계속한다.

특히, 터보 디코더(100)는 전송 시 각 터보 코드 블록의 소프트 밸류 입력 데이터(102)를 처리한다. 터보 디코더의 입력(102)은 그 입력을 3 개의 시퀀스, 즉 시스템 비트 시퀀스, 패리티 비트 1 시퀀스 및 패리티 비트 2 시퀀스로 분할하는 디멀티플렉서(104)를 통해 전달된다. 시스템 비트 시퀀스 및 패리티 비트 1 시퀀스는 SISO 2 디코더(108)로부터 도출된 우선순위 정보 데이터와 함께 SISO 1 디코더(106)(소프트 입력 소프트 출력 디코더)로 초기에 송신된다. SISO 1 디코더(106)는 정보 비트의 로그 우도율(LLR)(즉 외부 정보 플러스 시스템 정보)을 발생한다. SISO 1 디코더(106)로부터의 LLR은 터보 내부 인터리버(110)에 의해서 치환되어 SISO 2 디코더(108)에 전달된다. 인터리브 LLR과 함께, 패리티 비트 2 시퀀스는 SISO 2 디코더(108)로 전달된다. SISO 2 디코더의 외부 정보 출력은 터보 내부 인터리버(110)에 대해서 역치환을 수행하는 터보 내부 디인터리버(112)에 따라서 디 인터리브된다. 다음에 치환된 외부 정보는 SISO 1 디코더의 우선순위 정보로서 피드백되어 프로세스를 반복한다. 각 반복 후, 정지 규칙 판정 유닛(114)은 그 반복이 수렴, 분산 또는 둘 다가 아닌지 여부를 판정한다. 그 판정 결과가 "수렴" 또는 "분산"이라고 판명되면, 반복은 중지되고 디코드 비트 시퀀스가 116에서 출력되고 대응 H-ARQ 긍정응답이 H-ARQ 처리에 대해서 114a에서 제공된다. 그렇지 않으면 프로세스는 계속해서 반복된다.

본 발명은 수신국에서 디코딩 지연 및 계산의 복잡성을 감소시킨다. 또한, 디코딩 지연의 감소는 H-ARQ 성능을 개선하는 전송에서 H-ARQ 긍정응답을 초기에 이용 가능하게 한다.

본 발명이 상세히 기술되었지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 본원 청구 범위의 사상 및 범위를 일탈하지 않는 각종 변경이 가능하다.

본 발명의 터보 디코딩을 위해 정지 규칙을 이용한 고속 H-ARQ 긍정응답 생성 방법에 의해 고속의 데이터 통신 시스템이 가능하다.

Claims (39)

1. 반복 터보 디코더에서 이용되는 방법으로,

   나중 디코딩 반복과 하나 이상의 최초 디코딩 반복을 비교함으로써 상기 나중 디코딩 반복이 분산하는 지를 판정하는 단계와,

   상기 나중 디코딩 반복이 분산한다고 판정되면 추가 반복의 수행을 종결하는 단계

   를 포함하는 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 나중 디코딩 반복이 분산한다고 판정될 때 불량 코드 블록을 나타내는 부정응답(NACK)을 생성하는 단계를 더 포함하는 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 나중 디코딩 반복과 상기 하나 이상의 최초 디코딩 반복을 비교함으로써 상기 나중 디코딩 반복이 수렴하는 지를 판정하는 단계와,

   상기 나중 디코딩 반복이 수렴한다고 판정되면 추가 반복의 수행을 종결하는 단계

   를 더 포함하는 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 나중 디코딩 반복이 수렴한다고 판정될 때 양호 코드 블록을 나타내는 긍정응답(ACK)을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
5. 제3항에 있어서, 반복 카운트가 소정의 임계치에 도달할 때 분산도 수렴도 판정되지 않는 사건에서 추가 디코딩 반복의 수행을 종결하는 단계를 더 포함하는 것인 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 분산 판정은 상기 나중 디코딩 반복과 상기 하나 이상의 최초 디코딩 반복 사이의 부호 변화율을 평가하는 단계를 포함하는 것인 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 부호 변화율이 증가하면, 상기 나중 디코딩 반복은 분산하는 것인 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 수렴 판정은 상기 나중 디코딩 반복 및 상기 하나 이상의 최초 디코딩 반복 사이의 부호 변화율을 평가하는 단계를 포함하는 것인 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 부호 변화율이 0이면, 상기 나중 디코딩 반복은 수렴하는 것인 반복 터보 디코더에서의 이용 방법.
10. 터보 코드 블록을 반복적으로 디코딩하는 디코더와,

    나중 디코딩 반복과 하나 이상의 최초 디코딩 반복을 비교함으로써 상기 나중 디코딩 반복이 분산하는 지를 판정하고, 상기 나중 디코딩 반복이 분산한다고 판정되면 상기 반복 디코딩을 종결하도록 구성된 정지 규칙 판정 유닛

    을 포함하는 무선 송수신 유닛.
11. 제10항에 있어서, 상기 정지 규칙 판정 유닛은 상기 나중 디코딩 반복이 분산한다고 판정될 때 불량 코드 블록을 나타내는 부정응답(NACK)을 생성하도록 더 구성되는 것인 무선 송수신 유닛.
12. 제10항에 있어서, 상기 정지 규칙 판정 유닛은 상기 나중 디코딩 반복과 하나 이상의 최초 디코딩 반복을 비교함으로써 상기 나중 디코딩 반복이 수렴하는 지를 판정하고, 상기 나중 디코딩 반복이 수렴한다고 판정되면 추가 반복의 수행을 종결하도록 추가 구성되는 것인 무선 송수신 유닛.
13. 제12항에 있어서, 상기 정지 규칙 판정 유닛은 상기 나중 디코딩 반복이 수렴한다고 판정될 때 양호 코드 블록을 나타내는 긍정응답(ACK)을 생성하도록 더 구성되는 것인 무선 송수신 유닛.
14. 제12항에 있어서, 상기 정지 규칙 판정 유닛은 반복 카운트가 소정의 임계치에 도달할 때 분산도 수렴도 판정되지 않는 사건에서 추가 디코딩 반복의 수행을 종결하도록 더 구성되는 것인 무선 송수신 유닛.
15. 제10항에 있어서, 상기 정지 규칙 판정 유닛은 상기 나중 디코딩 반복과 상기 하나 이상의 최초 디코딩 반복 사이의 부호 변화율을 평가함으로써 상기 분산 판정을 행하도록 구성되는 것인 무선 송수신 유닛.
16. 제15항에 있어서, 상기 부호 변화율이 증가하면, 상기 나중 디코딩 반복이 분산하는 것인 무선 송수신 유닛.
17. 제12항에 있어서, 상기 정지 규칙 판정 유닛은 상기 나중 디코딩 반복과 상기 하나 이상의 최초 디코딩 반복 사이의 부호 변화율을 평가함으로써 상기 수렴 판정을 행하도록 구성되는 것인 무선 송수신 유닛.
18. 제17항에 있어서, 상기 부호 변화율이 0이면, 상기 나중 디코딩 반복은 수렴하는 것인 무선 송수신 유닛.
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