KR101134806B1

KR101134806B1 - 부호 복호 방법

Info

Publication number: KR101134806B1
Application number: KR1020050004921A
Authority: KR
Inventors: 김정우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2012-04-13
Also published as: KR20060084218A

Abstract

본 발명은 정규화(Normalization) 수행할 상태 메트릭 값을 구하는데 있어서, 현재 단계에 대응하는 상태 메트릭 값 인덱스를, 상기 상태 메트릭 값 인덱스 갯수로의 모듈로(modulo) 연산을 통해 구한다.

본 발명은 터보부호화된 코드를 복호화하는 과정에서 필요하여 계산되는 상태 메트릭 값(State Metric value) 인덱스(Index)갯수로 상기 각 스테이지(stage)에 대응하는 상태 메트릭 인덱스를 모듈로(modulo) 연산하여 그 값에 대응하는 상태 메트릭 값을 이용하여, 해당 스테이지(stage)의 각 상태 메트릭 값에 대해 정규화를 수행하므로써, 터보 디코더의 비트오류율(Bit Error Rate) 성능감소 없이 상태 메트릭(SM, State Metric)의 정규화(Normalization)을 간단히 구현 하므로써 하드웨어의 크기를 줄이고 임계경로(critical path)를 없앨 수 있어 하드웨어의 부담을 줄일 수 있다.

Description

부호 복호 방법 {Method for decoding code}

도 1은 1/3 코드율(code rate)를 나타내는 터보 코드 인코더 블록도(Structure of rate 1/3 turbo coder)

도 2는 상기 도 1에서의 하나의 구성 인코더(constituent encoder)에 대한 2진 트렐리스(trellis) 상태천이도

도 3은 디코더에 의해 디코딩된 코드의 가능한 상태 천이를 도시한 다른 실시예의 상태천이도

도 4는 상기 도 2의 각 스테이지(stage)에서 동작되는 상태 메트릭(SM, State Metric) 정규화를 나타내는 블럭도

도 5는 상기 도 3의 트렐리스 상태천이도상의 각 스테이지(stage)에서 동작되는 실시예로써, 도 4의 상태 메트릭(SM, State Metric) 정규화 블럭을 혼합한 도면

도 6a는 종래의 정규화(Normalization) 방법의 다른 실시예을 나타내는 블럭도

도 6b는 비교부에서 각 상태 메트릭 값의 최소값과 상기 최소값에 대한 최소값을 출력하는 것을 나타낸 블럭도

도 7a는 두번 반복하는 4상태 2진 트렐리스(4-State Radix-2 trellis) 상태천이도와, 상기와 동등한 4진 트렐리스(Radix-4 Trellis) 상태천이도를 나타낸 다른 실시예 블럭도

도 7b는 본 발명에 의한 정규화 값을 적용하는 경우, 효과적으로 각 상태 메트릭 값에 적용되는 것을 나타낸 도면

도 8은 본 발명에 의한 정규화를 위한 상태 메트릭 값을 구하는 흐름도

본 발명은 트렐리스(Trellis)를 통해 부호(code)를 고속으로 디코딩 하는데 있어서 정규화를 위한 각 스테이지(stage)에서의 상태 메트릭(SM, State Metric)값을 구하여 것에 관한 것으로, 특히 4진 트렐리스(Radix-4 Trellis) 각 스테이지(stage)의 정규화를 수행하는데 있어서, 터보부호화된 코드를 복호화하는 과정에서 필요하여 계산되는 상태 메트릭(SM, State Metric) 값 인덱스(Index)갯수로 상기 각 스테이지(stage)에 대응하는 상태 메트릭 값 인덱스를 모듈로(modulo) 연산하여 그 값에 대응하는 상태 메트릭 값을 이용하여, 해당 스테이지(stage)의 각 상태 메트릭 값에 대해 정규화를 수행하여 다음 스테이지(stage)로 천이하는 것을 반복하는 복호 방법에 관한 것이다.

부연하여 설명하면, 인코더에 의해 출력된 코드를 트렐리스(Trellis)를 통해 디코딩하는 것에 있어서, 3GPP의 HSDPA를 지원하는 4진(Radix-4) 터보 디코더의 상태 메트릭(SM, State Metric) 정규화(Normalization) 수행중에, 트렐리스(Trellis)상의 각 스테이지(stage)에서 누적 갱신되는 상기 상태 메트릭 값의 오버플로우를 방지하기 위해, 모듈로(modulo) 연산에 의거 도출된 각 스테이지(stage)의 상태 메트릭 값을 이용하여 정규화(Normalization)를 수행하는 방법이다.

이하 종래 및 관련기술에 대해 설명한다.

먼저, 일반적인 내용을 설명한다.

일반적으로 이동통신시스템에서의 복호(Decoding)방식은 터보 코드, 컨벌루션 코드 (Convolution code)등을 사용하고 있다.

상기의 컨벌루션 코드는, 전송중에 에러가 발생할지라도 디지털 데이터의 수신기가 전송된 데이터를 정확하게 검출할 수 있도록 하기 위하여 도입되었다.

컨벌루션 코드는 전송된 데이터에서 데이터의 각 입력 비트를 하나 이상의 코딩된 비트로 나타냄으로서 전송된 데이터에 리던던시(redundancy)를 도입한다.

보통 전송된 데이터의 코팅된 소수의 에러가 발생할때 수신기는 수신된 데이터의 시퀀스를 다시 추적함으로써 원래의 데이터를 계속해서 추론할 수 있다.

컨벌루션 코드 및 터보 코드는 일반적으로 트렐리스(Trellis)를 사용하는 디코딩 방식에 따라 디코딩 된다.

디코더는 코딩된 패킷에서 수신된 코딩 비트의 확률을 나타내는 워드(전송중

인코더의 스텝을 재추적함으로써 코딩된 패킷을 디코딩한다.

디코더는 수신된 패킷 및 적절히 전송된 패킷을 나타내는 워드사이의 차이를 인코더의 각각의 가능한 상태와 관련하여 계산하며, 이는 인코더를 상기 상태로 되게 한다.

수신된 비트의 그룹을 나타내는 워드의 각 그룹에 대하여, 디코더는 수신된 비트의 확률값과 인코더의 특정 상태전이를 위해 요구되는 이상적인 추측값사이의 차이에 따라 각각의 가능한 상태의 상태 메트릭 값을 업데이트한다.

상태 메트릭 값은 처리되는 각각의 비트와 9-14비트 또는 그 이상 비트로 표현할 수 있는 수천개의 비트의 패킷과 함께 신속하게 증가한다.

상기의 Trellis의 각 스테이지(stage)에서의 각 상태 메트릭 값들이, 각 비트에 대한 최대값을 벗어나 오버플로우를 방지하기 위해 정규화 과정을 수행하게 된다.

도 1은 1/3 코드율(code rate)를 나타내는 터보 코드 인코더 블록도(Structure of rate 1/3 turbo coder)이다.

도면에서 보는바와 같이, 인코더는 제 1 구성 인코더 (1st Constituent encoder)(10)와, 인터리버부(30)에 의해 인터리빙 코드 데이터가 입력되는 제 2 구성 인코더 (2nd Constituent encoder)(20)가 포함된다.

도 2는 상기 도 1에서의 하나의 구성 인코더(constituent endocer)에 대한 2진 트렐리스 상태천이도를 나타낸 것이다.

상기 도 2는 디코더(미도시)에 의해 디코딩된 코드의 가능한 상태 천이를 도시한 상태천이도이다.

도 2의 코드는 일반적으로 알려신 식에 의거 발생되는 것으로, 도면번호 21, 22 및 23은 사용자가 설정한 비트그룹에 대한 각 스테이지(stage) 및 상기 각 스테이지에서의 가능한 상태를 나타내는 것이다.

상기 도 2의 트렐리스 상태천이도(트렐리스 상태천이도(trellis diagram))를 보면, 터보부호화된 코드를 복호화하는 과정에서 필요하여 계산되는 상태 메트릭(SM, State Metric)값 인덱스가 8개(SM0-7) 존재하고, 각 상태(state)는 SM0부터 SM7까지의 값을 가지게 된다.

상기 값들을 이용하여 i-1번째(21) 스테이지(stage)를 지나게 되면, i-1번째 스테이지(stage)에서 나온 출력(output)은 i번째(22) 스테이지(stage)의 입력이 되며, i번째 스테이지(stage) 에서는 i-1번째 스테이지(stage)의 output이 SM0~SM7 인덱스의 상태 메트릭 값이 될 것이다.

상기 스테이지(stage)를 몇번 수행해야 하는가는 터보부호화 되기 전에 입력되는 정보 비트(information bit)의 수와 관련되어 있다. 그리고 매 스테이지(stage)마다 같은 동작이 이루어진다.

도면에 나타난 바와 같이, 다음 상태(next state)에서의 상태 메트릭 값을 얻기 위해서는 이전 스테이지(stage)의 두개의 상태(state)에 대응하는 상태 메트릭 값을 입력으로 받아야 한다.

일반적으로 터보 디코더의 상태 메트릭(SM, State Metric)의 정규화(Normalization)는, 현재 시간 i(22)에서 각 상태(state)의 메트릭(metric)이 생성되고, 그 중에 양의 최소값을 찾아, 상기 값을 스테이지(stage)에서의 각 상태 메트릭(SM, State Metric)에서 빼는 것으로 정규화 과정을 수행해야 하지만, 생성된 메트릭에서 한 클럭내에 양의 최소값을 찾기에는 시간이 부족하므로, 도 6a에서와 같이 이전 단계인 시간 i-1(61)에서 생성된 메트릭 중에서 양의 최소값을 찾아, 현재 단계 시간 i의 정규화(Normalization)로 사용한다.

그러나 상기 도 6a와 같은 상태 메트릭(SM, State Metric)중 양의 최소값을 찾는 과정이 하드웨어 자원을 소비하며, 도 6b와 같이 임계경로(critical path)를 형성하게 되어 사용 가능한 클럭 수에 제한을 갖게 한다.

또한 0의 값을 갖는 상태 메트릭(SM, State Metric)이 생길 경우 상태 메트릭(SM, State Metric) 이후의 연산이 간단해 질 수 있는데, 상기와 같이 이전 단계의 상태 메트릭 값을 이용하므로, 즉, 시간 i-1에서 구한 양의 최소값을 시간 i에서 사용하므로, 시간 i의 상태 메트릭(SM, State Metric)이 0이 되는 상태(state)가 발생하지 않는다.

도 3은 디코더(미도시)에 의해 디코딩된 코드의 가능한 상태 천이를 도시한 다른 실시예의 상태천이도이다.

도 3의 코드는 일반적으로 알려신 식에 의거 발생되는 것으로, 도면번호 30, 31, 32, 33 및 34는 사용자가 설정한 비트그룹에 대한 각 스테이지(stage)에서의 가능한 상태를 나타내는 것으로, 각각의 값들을 가지게 된다. 그리고 도면번호 35는 이전 스테이지(stage)값이 다음 스테이지(stage)값으로 이전되는 경로인 가지 메트릭(Bm, Branch metric)을 나타낸다.

상기 도 3의 트렐리스 상태천이도(트렐리스 상태천이도(trellis diagram))을 보면 상태(state)가 8개(SM0-7)의 인덱스(Index)로 존재하고, 각 상태(state)는 SM0부터 SM7까지의 값을 가지게 된다.

상기 값들을 이용하여 n-2번째 스테이지(stage)를 지나게 되면, n-2번째 스테이지(stage)에서 나온 출력(output)은 n-1번째 스테이지(stage)의 입력이 되며, n-1번째 스테이지(stage)의 입장에서는 n-2번째 스테이지(stage)의 출력(output)이 SM0~SM7의 값이 될 것이다.

상기 스테이지(stage)를 몇번 수행해야 하는가는 터보부호화 되기 전에 입력되는 정보 비트(information bit)의 수와 관련되어 있다. 그리고 매 스테이지(stage)마다 같은 동작이 이루어지기 때문에 도면에서 나와 있는 구조는 하나의 스테이지(stage)에서 이루어지는 동작의 예이다.

도면에 나타난 바와 같이, 하나의 스테이지(stage)에서 보면 이전 스테이지(n-2번째 스테이지)에서 다음 스테이지(n-1 번째 스테이지)로 천이하는 것을 볼 수 있다.

한 개의 이전 상태(previous state)는 두개의 다른 다음 상태(next state)와 연결되어 있고, 두개의 다른 이전 상태(previous state)와 한개의 다음 상태(next state)와 연결되어 있다.

따라서 우리가 다음(next) 스테이지(stage)에서의 하나의 상태 메트릭 값을 얻기 위해서는, 이전(previous) 스테이지(stage)의 두개의 상태(State)의 상태 메트릭 값을 입력으로 받아야 한다.

즉 다음(next) 스테이지(stage)에서의 SM0의 상태 메트릭 값을 얻기 위해서는 이전(previous) 스테이지(stage)에서의 SM0와 SM1의 상태 메트릭 값을 입력으로 받아야 한다.

마찬가지로 다음(next) 스테이지(stage)에서의 SM1의 값을 얻기 위해서는 이전(previous) 스테이지(stage)의 SM2와 SM3의 상태 메트릭 값을 입력으로 받아야 한다.

이러한 트렐리스 상태천이도(trellis diagram)에서 연결선들은 터보 부호기의 구조에 따라서 정해지는 것이기 때문에 모든 스테이지(stage)에서 동일하게 나타난다.

도 4는 상기 도 2의 각 스테이지(stage)에서 동작되는 상태 메트릭(SM, State Metric) 정규화를 나타내는 블럭도이다.

도면에서 보는바와 같이, 사인 비트(sign bit)를 포함하는 9비트의 상태 메트릭 값 인덱스(SM0-SM7) 및 그에 대응하는 상태 메트릭 값을 포함하는 블럭(41)과, 상기 상태 메트릭 값이 2개 입력되며, 가지 메트릭(Branch Metric,Bm) 및 터보복호기에서의 부가정보(Extrinsic Information)인 Extr_out이 입력되어 최대 상태 메트릭 값을 출력하는 가산비교선택부(ACS, Add Compare Select)(42)와, 상기 가산비교선택부에서 출력되는 최대 상태 메트릭 값에 대한 최소값을 선택하는 최소값 선택부(44)와, 상기 최소값을 이용하여 정규화하는 정규화부(45) 및 상기 정규화된 값중 상기 사인 비트를 제외한 8비트에 대응하는 최대값/최소값을 초과하는 값에 대해 상기 8비트의 최대값/최소값을 적용하는 포화부(Saturation)(46)를 포함하여 각 스테이지(stage) 값을 출력하여 다음 스테이지(stage)로 입력한다.

상기에서 SM0~SM7은 터보 부호화된 코드를 복호화하는 과정에 필요하여 계산되는 상태 메트릭(SM, State Metric) 인덱스이다.

또한 상기에서 Bm 및 Extr_out 값은 일반적인 공지된 기술에 의해 도출되는 것과 같으므로 자세한 설명을 생략한다.

상기 도 3 및 4의 동작에 관련된 내용을 기술한다.

일반적으로 터보 디코더는 순방향 회귀(forward recursion)과 역방향 회귀(backward recursion) 과정을 통해 디코딩된다. 순방향 회귀(Forward recursion)를 통해 알파 메트릭(alpha metric)이 생성되고, 역방향 회귀(backward recursion)를 통해 베타 메트릭(beta metric)이 아래와 같이 생성된다.

여기서

이고,

는 수신된 순열(sequence)이며,

는 인코더 출력이다.

상기 수식에서 보듯이 각각의 메트릭(metric)은 이전 값을 누적한 형태로 계산된다.

제한된 비트(bit)수를 갖는 상태 메트릭(SM, State Metric)은 디코딩과정이 진행되면서 계속 누적되어 양수 또는 음수로 그 값이 포화될 수 있으며, 포화가 발생하면 비트 수정(bit correction)이 이루어 지지 않게 된다.

그리고 상태 메트릭(SM, State Metric)의 비트 수를 늘리게 되면 저장해야 할 비트 수가 증가하고 따라서 메모리 크기가 증가하므로 가능한 적은 비트 수로 구현하는 것이 바람직하다.

그러므로 적절한 정규화(Normalization)을 통해 제한된 비트에서 최대의 성능을 낼 수 있게 해야 한다.

각 상태(SM)값은 상태(state)별로 도 2 및 3과 같이 상태 천이를 함으로써 누적 상태 메트릭 값이 계속 증가하게 된다.

누적 상태 메트릭 값이 증가한다는 것은 양의 방향으로 증가할 수도 있지만 음의 방향으로 증가할 수도 있다. 예를 들어 상태 메트릭(SM)이 9비트이고, 가지 메트릭(Bm)이 8비트 이고, 부가정보(Extr_out)가 7비트라고 할 때, 상태 메트릭(SM)은 -256~255까지의 값을 가질 수 있고, 가지 메트릭(Bm)은 -128~127, 부가정보(Extr_out)는 -64~63의 범위를 가질수 있다.

그렇다면 현재 n-1번재 스테이지(stage)에서 n번째 스테이지(stage)로 천이할때, n번째 스테이지(stage)에서의 상태 메트릭을 SM(n)이라 하고, n-1번째 스테이지(stage)에서의 상태 메트릭을 SM(n-1)이라고 한다면 SM(n)의 값은 SM(n-1)+Bm+Extr_out 값이 될 것이다.

그렇다면 SM(n-1)번째 값이 0의 값을 가지고 있었다고 할때, Bm과 Extr_out 값이 최대값을 가진다고 가정할 때, SM(n)은 최대로 0+127+63=190을 가질 수 있을 것이다.

SM(n)의 값이 190이므로 만약 이 값을 정규화 하지 않고 다음 스테이지(stage)로 진행한다면 SM(n+1)의 값은 상태 메트릭이 가질 수 있는 값의 범위인 -256~255의 값을 넘어 버릴 수도 있을 것이다.

그러나 상태 메트릭이 9비트이므로 출력(output)도 9비트로 하여야 할 것이다. 따라서 포화(saturation) 과정을 통해 9비트 값의 범위를 넘어 버리는 값에 대해서는 최대 또는 최소값인 255나 -256으로 매핑(mapping)해 버린다.

이러한 과정이 계속해서 일어난다고 했을때, 결국 SM0~ SM7의 값이 모두 최대 또는 최소값을 가져버리는 현상이 발생할 수도 있기 때문에, 이는 올바른 복호화 과정을 수행하지 못하게 하여 결국은 잘못된 출력(output)을 얻게 된다.

따라서 이런 경우을 방지하기 위하여 도 4와 같이 최소상태 메트릭 값의 최소값을 도출하여 매 스테이지(stage)마다 정규화를 해주어야 한다.

도 5는 상기 도 3의 상태천이도(Trellis)상의 각 스테이지(stage)에서 동작되는 실시예로써, 도 4의 상태 메트릭 정규화 블럭을 혼합한 도면이다.

도면에서 보는바와 같이, 하나의 스테이지(stage), 즉 하나의 단계에서만 동작하는 것을 나타내었으나 각 스테이지(stage)에서 상기 4의 블럭이 동작되어 출력된다.

상기 도 3, 4 및 5를 참고하여 종래의 기술을 설명한다.

터보 복호기는 트렐리스(도 3) 상에서 각 스테이지(stage), 즉 각 단계의 상태 메트릭 값을 계산하기 위하여 전(Previous) 스테이지(stage)의 상태 메트릭 값과 각 스테이지(stage)에서 가지 메트릭(Bm, Branch metic) 그리고 부가정보로서 사전 확률값(Extr_out)이 요구된다.

도 4 및 5에서 보면 각 가산비교선택부(ACS) 0~7(42)은 2개의 상태 메트릭(SM)값과 가지 메트릭(Bm), 부가정보(Extr_out)를 각각 입력 받고 있다.

이중 상태 메트릭(SM)은 SM0 ~ 7까지 총 8개로 터보부호에서 전 스테이지(stage)에서의 각 상태 메트릭을 나타내는 인덱스로써 각각의 상태 메트릭 값을 가지고 있으며, 하나의 상태 메트릭(SM)값은 다른 2개의 가산비교선택부(ACS)의 입력으로 연결된다.

그리고 가지 메트릭(Bm)은 현 스테이지(stage)에서의 가지 메트릭(Branch metric) 값을 나타내며, 2개의 쌍(pair)으로 가산비교선택부(ACS)에 입력되며 각 가산비교선택부(ACS)에 따라 다른 값이 가질 수 있다.

부가정보(Extr_out)는 사전 확률값으로 이 값은 모든 가산비교선택부(ACS)에 대하여 같은 값이 입력된다.

도 4의 가산비교선택부(ACS) 0 (42a)에서의 동작을 하나의 예로써 설명한다.

가산비교선택부(ACS) 0 (42a)에서는 SM0와 SM1, Bm, Extr_out에 대응하는 값을 입력받는다.

상기 SM0와 SM1에 대하여 각각 Bm과 Extr_out의 값을 이용하여 계산이 이루어지며 상기 계산된 두 값을 가산비교선택부(ACS)에서 비교하여 이중 더 큰 값을 출력한다.

도 4의 ACS0~7까지 모든 가산비교선택부(ACS)에서 출력된 값은 현재 스테이지(stage)에서 계산된 상태 값을 나타내며, 이 값들은 나타낼 수 있는 범위(8비트 이므로 255 ~ -256)를 가지고 있다.

따라서 상기 상태 메트릭 값을 나타낼 수 있는 기준값의 범위를 넘기지 않기 위하여 정규화를 시키는 것이 필요하다.

정규화 과정을 위해서는 출력된 가산비교선택부(ACS)의 모든 값중 최소값을 선택하는 것이 필요하다.

따라서 모든 ACS(0-7)의 각각의 최소 상태 메트릭 값은 Select Min라는 블록으로 입력되며, Select Min 블록(44)에서는 입력된 최소 상대값에 대한 최소값을 선택하여 출력한다.

이후 상태 메트릭(상태 메트릭 값)을 정규화 시키기 위해서는 각 ACS (0-7)의 출력에 Select Min.의 출력을 감산하는 과정(45)을 수행하게 된다.

이 과정이 종료되면 상기 감산 수행 결과로서의 출력은 다시 한번 특정 값(예를들어 8비트 이므로 255 ~ -256)을 넘지 않도록 상/하위 임계값(Threshold)을 가지는 포화(Saturation)블록(46)의 입력으로 들어가게 된다.

상기 포화(Saturation) 블록은 각 입력에 대하여 포화(Saturation)블록이 가지는 최대 또는 최소 값의 범위를 벗어나는 경우, 상기 임계값(Threshold)값을 최대 또는 최소값으로 출력하여 다음 스테이지(stage)로 입력 시킨다.

상기에서 상태 메트릭 값에 대해 정규화 하는 이유는, 상태 메트릭 값은 계속해서 두 번째,세 번째, 네 번째 스테이지(stage)등을 수행하면서 누적이 된다.

기본적으로 하드웨어로 구현할 때에 상기 출력되는 상태 메트릭 값들은 어느 일정 범위(예를들어 상태 메트릭이 8비트인 경우 255 ~ -256)내의 값을 가져야 오버플로우(Overflow) 문제없이 복호 구현을 계속 할 수 있다.

그러나 기본적으로 복호기에서는 디코딩 수행(비트오류율/BER)을 개선하기 위해 반복 복호 해야 하므로써 각 상태에 해당하는 상태 메트릭 값이 하드웨어 구현시 고려하고 있는 일정 범위내를 벗어날 정도로 그 값이 계속해서 커지게 된다.

이렇게 되면 하드웨어 구현은 불가능하게 된다.

따라서 종래의 경우에는, 각 스테이지(stage)에서 각각의 상태 메트릭(SM)최소값을 구하고, 그중에서 최소값을 구하는 과정을 통해 정규화를 수행하므로 시간 지연이 일어난다.

이러한 시간 지연은 결국 하나의 상태 메트릭 계산에 오랜 시간을 요구하게 되며 전체적인 상태 메트릭에 걸리는 시간은 스테이지의 개수에 비례하여 지연된다.

따라서 빠른 복호화를 해야 하는 시스템에 있어서 적합하지 않은 문제점을 가지고 있다.

도 6a는 종래의 정규화(Normalization) 방법의 다른 실시예을 나타내는 블럭도이고, 도 6b는 비교부에서 각 상태 메트릭 값의 최소값과 상기 최소값에 대한 최소값을 출력하는 것을 나타낸 블럭도이다.

일반적인 정규화에 있어서, 현재단계인 시간 i에서 각 상태 메트릭 값이 생성되고 그 중에 양의 최소값을 찾아야 하지만, 생성된 메트릭(metric)에서 한 클럭(clock)내에 양의 최소값을 찾기에는 시간이 부족하므로, 도 6a에서와 같이 이전단계인 시간 i-1에서 생성된 메트릭(metric)중에서 양의 최소값을 찾아, 시간 i의 정규화(Normalization)로 사용한다.

도 6a는 종래의 정규화(Normalization) 방법을 간략히 표현한 것이다. 도 6b는 도 6a의 비교(compare) 블록도를 나타낸 것이다.

3단을 거쳐 양의 최소값을 찾고 만약 양의 최소값이 없을 경우 0을 선택하는 구조다. 각 단은 두 입력 중 작은 값을 선택하는 블록으로 구성되며 이는 상태 메트릭(SM, State Metric) 비트 수 만큼 두 입력을 비교해야 한다.

그러나 상기와 같은 방법은, 상태 메트릭(SM, State Metric)중 양의 최소값을 찾는 과정이 하드웨어 자원을 소비하며, 도 6b와 같이 임계경로(critical path)를 형성하게 되어 사용 가능한 클럭 수에 제한을 갖게 한다.

또한 이전 단계인 시간 i-1에서 구한 양의 최소값을, 현재 단계인 시간 i에서 사용하므로 시간 i의 상태 메트릭(SM, State Metric)이 0이 되는 상태(state)가 발생하지 않는다.

또한 도 4와 같이 현재단계에서 최소값을 구하는 과정이 복잡하여 시간 지연등이 발생한다.

본 발명은 상기 정규화 과정에 있어서 정확하고 복호 속도의 지연을 줄이기 위하여, 정규화에 필요한 상태 메트릭 값을 현재 단계에서 구하는 알고리즘을 제안한다.

정규화(Normalization) 수행할 상태 메트릭 값을 구하는데 있어서, 현재 단계에 대응하는 상태 메트릭 값 인덱스를, 상기 상태 메트릭 값 인덱스 갯수로의 모듈로(modulo) 연산을 통해 구하는 것을 제안한다.

본 발명의 정규화를 통한 부호 복호 방법은, 입력되는 부호가 복수의 스테이지(stage) 및 정규화를 통해 복호되는데 있어서, 각 스테이지(stage)의 각각의 상태 메트릭 값을 구하는 단계; 상기 상태 메트릭 값중 모듈로(modulo) 연산값에 대응하는 하나의 상태 메트릭 값을 선택하는 단계; 상기 선택된 상태 메트릭 값을 이용하여 정규화 과정을 수행하는 단계; 및 상기 정규화 과정에 의거 도출된 각 상태 메트릭 값이 다음 스테이지(stage)로 입력되는 단계;를 포함하여 동작한다.

또한 본 발명의 하나의 예로써, 각 스테이지(stage)의 상태 메트릭 값의 인덱스(Index) 갯수로 해당 스테이지(stage)에 대응하는 인덱스(Index)를 모듈로(modulo) 연산하여, 상기 모듈로(modulo) 연산값에 대응하는 상태 메트릭 값을 선택한다.

또한 본 발명의 하나의 예로써, 각 상태 메트릭 값에서 상기 모듈로(modulo) 연산에 의거 도출된 상태 메트릭 값의 인덱스에 대응하는 상태 메트릭 값을 감하는 정규화 과정이 수행된다.

또한 본 발명의 하나의 예로써, 상태 메트릭 값의 인덱스의 크기에 따라 미리 정한 주기로 상태 메트릭 인덱스의 짝수 또는 홀수의 상태 메트릭 값의 정규화 과정이 수행된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7a는 두번 반복하는 4상태 2진 트렐리스(4-State Radix-2 trellis) 상태천이도(71)와, 상기와 동등한 4진 트렐리스(Radix-4 Trellis) 상태천이도(72)를 나타낸 하나의 실시예 블럭도이다.

도 7b는 본 발명에 의한 정규화 값을 적용하는 경우, 효과적으로 각 상태 메트릭 값에 적용되는 것을 나타낸 도면이다.

도면에서 보는바와 같이, 각 단계(72, 74, 76)에서의 정규화를 위한 값은, 각 스테이지(stage)의 상태 메트릭(SM)값 인덱스 갯수인 8 (SM0~SM7)로, 해당 스테이지(stage)에 대응하는 상태 메트릭 값 인덱스를 모듈로(modulo) 연산하여 도출된 상태 메트릭 값을 선택한다.

예를들어, 스테이지(stage) i (72)에서의 정규화를 위한 값은, 해당 스테이지(stage)(i)에 대응하는 SM0 인덱스값이 "0"이고, 터보 부호화된 코드를 복호화하는 과정에서 필요하여 계산되는 상태 메트릭(SM, State Metric) 인덱스값이 8 (SM0~SM7)이므로, 모듈로(modulo) 연산값 (0%8)에 의해 도출된 값이 "0"이므로, 상기 값 "0" 인덱스에 대응하는 상태 메트릭 값을, 상기 SM0~SM7의 인덱스에 대응하는 상태 메트릭 값에서 감하는 과정을 통해 정규화를 수행한다.

상기의 과정은 다음 스테이지(stage) 74 및 76에 동일하게 적용된다.

즉, i+2단계에서는 2%8에 도출된 SM2 인덱스에 대응하는 상태 메트릭 값으로 SM0~SM7의 각 상태 메트릭 값을 감한다.

또한 i+4단계에서는 4%8에 도출된 SM4 인덱스에 대응하는 상태 메트릭 값으로 SM0~SM7의 각 상태 메트릭 값을 감한다.

상기 도 7b의 동작과정을 부연하여 설명한다.

현재 스테이지(72) 시간 i에 대한 모듈로(modulo) 8연산을 통해 간단히 정규화(Normalization)할 값을 구한다.

즉 i%8의 상태 메트릭(SM, State Metric)이 시간 i에서 정규화(Normalization)할 값으로 선택된다.

도 7b에 나타난바와 같이, 4진 트렐리스(Radix-4 trellis) 상태천이는 시간 i가 2씩 증가하면서 진행되므로 i%8=0, 2, 4, 6의 값을 갖게 된다.

현재 스테이지(72)의 state 0과 state 2는 다음 스테이지(74) state 0, state 2, state 4, state 6으로 천이하고, 현재 스테이지(72)에서의 state 4와 state 6은 다음 스테이지(74) state1, state 3, state 5, state 7로 천이한다.

즉, 현재 스테이지의 state 0, state 2 는 다음 스테이지의 짝수(EVEN) 상태 메트릭(SM)값으로 천이되고, 현재 단계의 state 4, state 6은 다음 단계의 홀수(ODD) 상태 메트릭(SM)값으로 천이된다.

따라서 정규화(Normalization) 이후, 0의 값을 갖는 상태 메트릭(SM, State Metric)은 각각 천이하는 상태(state)에 따라 4단계( (i0)~(i+2), (i+2)~(i+4)에서는 해당 스테이지(stage)에 대응하는 짝수 상태 메트릭(SM) 인덱스의 상태 메트릭 값이 0으로 정규화되어 다음 스테이지(stage)로 출력되고, (i+4)~(i+6), (i+6)~(i0)에서는 해당 스테이지(stage)에 대응하는 홀수 상태 메트릭(SM0 인덱스의 상태 메트릭 값이 0으로 정규화되어 다음 스테이지(stage)로 출력됨) 주기로 전체 상태(state)에 영향을 주게 되어 특정 상태(state)가 계속 작은 값의 상태 메트릭(metric)을 갖는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명에 의한 정규화를 위한 상태 메트릭 값을 구하는 흐름도이다.

이전단계의 상태 메트릭 값을 복수개이상 입력받아 각 스테이지(stage, 단계)의 각각의 상태 메트릭 값(상태값)을 구한다. (S 801).

각 스테이지(stage)의 상태 메트릭 값의 인덱스(Index) 갯수로 해당 스테이지(stage)에 대응하는 인덱스(Index)를 모듈로(modulo) 연산하여, 상기 모듈로(modulo) 연산값에 대응하는 상태 메트릭 값(상태값)을 선택한다. (S 802).

상기 선택된 상태 메트릭 값(상태값)을 이용하여 정규화 과정을 수행한다. (S 803).

상기 정규화 과정에 의거 도출된 각 상태 메트릭 값이 다음 스테이지(stage, 단계)로 입력된다. (S 804).

상기한바와 같이, 4진 트렐리스(Radix-4 Trellis) 상태 천이의 각 스테이지(stage)의 정규화를 수행하는데 있어서, 터보부호화된 코드를 복호화하는 과정에서 필요하여 계산되는 상태 메트릭(SM, State Metric) 값 인덱스(Index)갯수로 상기 각 스테이지(stage)에 대응하는 상태 메트릭(SM) 인덱스를 모듈로(modulo) 연산하여 그 값에 대응하는 상태 메트릭 값을 이용하여, 해당 스테이지(stage)의 각 상태 메트릭 값에 대해 정규화를 수행하여 다음 스테이지(stage)로 천이하는 것을 반복하는 복호 방법에 관한 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 터보 부호의 고속 복호를 원하는 시스템에 적용되어 빠른 복호 과정을 수행할 수 있다.

또한 본 발명에서는 터보 디코더의 비트오류율(Bit Error Rate) 성능감소 없이 상태 메트릭(SM, State Metric)의 정규화(Normalization)을 간단히 구현 하므로써 하드웨어의 크기를 줄이고 임계경로(critical path)를 없앨 수 있어 하드웨어의 부담을 줄일 수 있다.

Claims

입력되는 부호가 복수의 스테이지(stage) 및 정규화를 통해 복호되는데 있어서,

각 스테이지(stage)의 각각의 상태 메트릭 값을 구하는 단계;

상기 상태 메트릭 값중 모듈로(modulo) 연산값에 대응하는 하나의 상태 메트릭 값을 선택하는 단계; 및

상기 각 상태 메트릭 값에서 상기 선택된 상태 메트릭 값의 인덱스(Index)에 대응하는 상태 메트릭 값을 감산하는 정규화 과정이 수행되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정규화를 통한 복호 방법.
제 1항에 있어서, 상기 정규화 과정에 의거 도출된 각 상태 메트릭 값이 다음 스테이지(stage)로 입력되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정규화를 통한 복호 방법.
제 1항에 있어서, 각 스테이지(stage)의 상태 메트릭 값의 인덱스(Index) 갯수로 해당 스테이지(stage)에 대응하는 인덱스(Index)를 모듈로(modulo) 연산하여, 상기 모듈로(modulo) 연산값에 대응하는 상태 메트릭 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 정규화를 통한 복호 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 상태 메트릭(SM) 값의 인덱스의 크기에 따라 미리 정한 주기로 상태 메트릭(SM) 값 인덱스의 짝수 또는 홀수의 상태 메트릭 값의 정규화 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 정규화를 통한 복호 방법.
제 5항에 있어서, 상기 상태 메트릭(SM) 값의 인덱스가 8인 경우, 4 스텝 주기로, 전체 상태 메트릭 값에 영향을 주게 되어 특정 상태 메트릭 값이 계속 정규화 되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 정규화를 통한 복호 방법.
제 6항에 있어서, 각각의 상태 state 0과 state 2는 각각의 다음 상태 state 0, state 2, state 4, state 6으로 천이하고, 각각의 상태 state 4와 state 6은 각각의 다음 상태 state1, state 3, state 5, state 7로 천이하는 것을 특징으로 하는 정규화를 통한 복호 방법.