KR101187154B1 - 채널 부호화의 선형성을 이용한 미지 신호의 코드워드 길이 추정 및 정규블록 인터리버 복원 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

채널 부호화의 선형성을 이용한 미지 신호의 코드워드 길이 추정 및 정규블록 인터리버 복원 방법 및 이를 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

채널 부호화의 선형성을 이용한 미지 신호의 코드워드 길이 추정 및 정규블록 인터리버 복원 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시되어 있다. 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법은 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 매트릭스의 크기를 예측하는 단계, 상기 디인터리버 매트릭스 크기를 기초로 코드워드 길이를 예측하는 단계, 상기 코드워드 길이 및 상기 디인터리버 매트릭스의 크기를 기초로 상기 데이터 스트림을 상기 코드워드 길이를 행의 크기로 가지는 소정의 행렬을 생성하여 상기 소정의 행렬이 선형성을 가지는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 수신단에서 송신단의 인터리빙에 관련된 정보를 모르는 상태에서 수신된 스트림을 복원해야 하는 경우 수신단에서 활용될 수 있다.

Description

채널 부호화의 선형성을 이용한 미지 신호의 코드워드 길이 추정 및 정규블록 인터리버 복원 방법 및 이를 수행하는 장치{ESTIMATIOIN OF CODEWORD LENGTH AND RECONSTRUCTION METHODS OF STANDARD BLOCK INTERLEAVER FOR UNKNOWN SIGNALS BY USING THE LINEARITY OF A CHANNEL CODE AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 채널 부호화의 선형성을 이용한 미지 신호의 코드워드 길이 추정 및 정규블록 인터리버 복원 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 송신단의 인터리빙 방법을 알지 못하는 미지의 데이터 스트림을 수신단에서 인터리빙 되기 전의 데이터 스트림으로 복원하는 방법에 관한 것이다.
송신단에서 소정의 정보를 전송하기 위해서는 채널 부호화 과정과 인터리빙 과정을 거치게 된다.
인터리빙은 디지털 통신 시 잡음의 영향으로 인해 발생된 군집에러로부터 데이터가 손상되는 것을 방지하기 위한 방법이다. 데이터 열의 순서를 일정 단위로 재배열함으로써 잡음으로 인해 데이터열의 중간에서 일부 비트가 손상되더라도 에러를 여러 부분으로 확산시킴으로써 군집 에러(Burst Error)에 대한 대응력을 높이기 위한 것이다. 예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access)방식에서는 데이터를 전송 시, 각 채널에서 블록 반복과 블록 인터리빙을 사용하는 방법으로 순간 잡음에 대한 손실을 줄인다.
블록 반복은 '1011'이라는 신호를 '111 000 111 111'과 같이 반복적으로 보내는 것으로 잡음으로 인한 중간의 일부 비트 손실이 있는 경우에도 원래의 데이터로 복원할 수 있게 해준다.
블록 인터리빙은 디지털 데이터 열을 블록 단위로 매트릭스 형태의 메모리에 행의 방향으로 저장한 후 저장한 한 방법을 바꾸어 열의 방향으로 출력하여 전송하는 것을 말한다. 블록 인터리빙으로 펄스열을 재배치하여 데이터 스트림의 일부에 에러가 집중되는 현상을 막을 수 있다. 수신단에서는 블록의 크기에 대한 정보가 있는 경우 블록 단위만큼의 데이터를 배열하고 열과 행을 송신단과 반대로 배열함으로써 송신단에서 인터리빙 되기 전의 원래의 전송 신호를 복구하게 된다.
수신단에서 데이터 스트림을 복호하기 위해서는 송신단의 채널 부호화 방법 및 인터리빙에 관련된 정보를 수신단에서 알고 있어야 한다. 하지만, 군ㅇ경찰 통신의 경우 상대편의 송신단에서 제공된 데이터 스트림을 송신단의 채널 부호화 방법 및 인터리빙 방법을 모르는 상태에서 복호해야 하는 상황이 있을 수 있다. 또한 이러한 상황만이 아니라 특수한 경우에서도 수신단에서 송신단의 채널 부호화 방법 및 인터리빙에 관련된 정보를 알지 못할 수 있다.
송신단의 인터리빙 주기, 인터리빙 매트릭스, 코드워드에 대한 정보를 수신단에서 알지 못하는 경우를 블라인드 상태라고 한다.
우선 송신단의 채널 부호화 방법 및 인터리빙 방법을 모르는 블라인드 상태에서 인터리빙이 되기 전의 상태로 복호하기 위해서는 우선 인터리빙의 주기를 예측해야 한다.
인터리빙의 주기를 예측하는 방법으로는 Gilles Burel과 Roland Gautier의 논문인 "Blind Estimation of Encoder and Interleaver Characteristics in a Non Cooperative Context"(IASTED International Conference on Communications, Internet and Information Technology(CIIT 2003), Nov. 17-19, 2003, Scottsdale, AZ, USA)에서 제시한 방법이 있다.
상기 논문에 따르면 예측된 인터리빙의 주기가 정확하다면 데이터 스트림을 매트릭스 형태로 배열하였을 때, 중복 비트가 매트릭스의 동일 행에 정렬하게 되어 선형성을 갖게 된다. 수신단에서는 매트릭스내에서 중복비트의 선형성을 기초로 송신단의 인터리빙 주기를 추정할 수 있다. 매트릭스 내에서 행간 선형성이 발생할 경우, 중복 비트 행은 다른 행간 선형 조합으로 구성되기 때문에 가우시안 소거법에 의해 제거된다. 가우시안 소거 연산 후 생성된 매트릭스는 상호 독립적인 성분들인 정보 비트만 남기 때문에 매트릭스의 Rank값이 감소하게 되고 이러한 성질을 이용하여 송신단 인터리버의 인터리빙 주기를 판단할 수 있다.
상기 논문에서 제시한 인터리빙 주기를 측정하는 방법을 좀 더 자세히 설명하면, 우선 송신측의 인터리빙 주기가
Figure 112010048265257-pat00001
라고 예측한다. 예측된 인터리빙 주기
Figure 112010048265257-pat00002
는 1부터 증가하는 값을 가지는 변수로서 수신단에서는 예측된
Figure 112010048265257-pat00003
를 기초로
Figure 112010048265257-pat00004
Figure 112010048265257-pat00005
매트릭스(
Figure 112010048265257-pat00006
)를 구성하여 매트릭스 (
Figure 112010048265257-pat00007
)의 랭크 값인
Figure 112010048265257-pat00008
값을 구하고 이를
Figure 112010048265257-pat00009
값으로 나누어 정규화한다. 이때
Figure 112010048265257-pat00010
값을
Figure 112010048265257-pat00011
값으로 나누어 정규화한 값을
Figure 112010048265257-pat00012
라고 하면
Figure 112010048265257-pat00013
는 아래의 수학식 1처럼 표현될 수 있다.
Figure 112010048265257-pat00014
만약
Figure 112010048265257-pat00015
가 인터리빙 주기의 배수가 아닌 경우, 수학식 1의
Figure 112010048265257-pat00016
값은 1을 가지고, 만약
Figure 112010048265257-pat00017
가 인터리버의 주기인 경우 수학식 1의
Figure 112010048265257-pat00018
값은 1보다 작은 값을 가진다.
즉, 만약
Figure 112010048265257-pat00019
가 인터리빙 주기의 배수인 경우 매트릭스(
Figure 112010048265257-pat00020
)내의 정보 비트와 중복 비트가 선형성을 가지고 배열되므로 가우시안 소거법에 의해 중복 비트를 가진 행이 제거되어
Figure 112010048265257-pat00021
값이 감소되므로 수학식 1의
Figure 112010048265257-pat00022
값은 1보다 작은 값을 가진다.
도 1은 전술한 송신단의 인터리빙 주기를 예측하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1의 상단부 매트릭스는 7x5로 구성된 송신측 블록 인터리버의 메모리 주소값을 표현한 것이다.
도 1을 참조하면 인터리빙 매트릭스(100)의 사이즈는 7x5이다. 음영이 아닌 부분(100-1)은 정보 비트, 음영으로 표시된 부분(100-2)은 중복 비트를 나타내고 채널 부호화를 거친 후 정보 비트와 중복 비트가 선형적 배열되어 인터리빙 매트릭스에 표현되어 있음을 알 수 있다.
수신단에서 송신단의 인터리빙 방법 및 주기를 모를 경우, 수신단에서는 1,8,15,22,29,2,9,16,23......과 같은 데이터 스트림을 인터리빙 주기 단위로 분리해서 디인터리빙을 할 수 없다.
따라서 수신단에서는 송신단의 인터리빙 주기를 예측하기 위해서는 데이터 스트림을 인터리빙 주기로 예측한 값인 일정한 단위로 구분하여 매트릭스를 만들어 생성된 매트릭스가 선형성이 있는지 여부에 대한 판단을 할 수 있다. 즉, 인터리버의 인터리빙 주기가
Figure 112010048265257-pat00023
라고 예측하고 예측된 값을 기초로
Figure 112010048265257-pat00024
Figure 112010048265257-pat00025
의 사이즈를 가지는 매트릭스를 만들어 생성된 매트릭스가 선형성이 있는지 여부를 수학식 1의 값을 통해 알 수 있다.
도 1의 하단부 매트릭스는 수신단에서 인터리버의 인터리빙 주기인
Figure 112010048265257-pat00026
값을 35라고 예측한 경우 배열되는 송신단의 인터리버 메모리 주소값을 매트릭스로 나타낸 것이다.
도 1의 하단부 매트릭스를 참조하면 송신단의 인터리버 메모리 크기와 수신단에서 예측한 인터리빙 주기가 동일할 경우, 송신단의 인터리버의 메모리 주소값이 동일한 행에 정렬됨을 알 수 있고, 이를 통하여 음영부분의 메모리 주소값의 중복비트들이 동일한 행에 정렬되어 이때 매트릭스의 랭크값을 구할 경우 가우시안 소거법에 의해 중복 비트 값이 제거되고 정보 비트만이 남게 되므로 매트릭스의 랭크 값이 감소하게 된다.
따라서 수학식 1의
Figure 112010048265257-pat00027
값이 1보다 작은 값으로 표현되고 이를 기초로 예측한 인터리빙 주기인
Figure 112010048265257-pat00028
값이 실제 송신단의 인터리빙 주기임을 알 수 있다.
즉, 도 1 하단부에 나타난 매트릭스의 랭크 값은 중복 비트가 표현된 행의 개수 15개를 전체 행 개수 35에서 제외한 20이 되고 예측된 인터리버의 인터리빙 주기인 값은 35가 되므로
Figure 112010048265257-pat00030
값은 20/35로 1보다 작은 값을 가지게 되고 이를 기초로 인터리버의 인터리빙 주기는 35임을 알 수 있다.
수신단에서 미지의 스트림를 복호하기 위해서는 인터리빙 주기를 알 수 있어야 할 뿐만 아니라 예측된 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버의 매트릭스의 사이즈와 코드워드 길이를 알 수 있어야 한다.
따라서 본 발명의 제1 목적은 수신단에서 블라인드 상태로 데이터 스트림을 수신하였을 때 인터리빙 주기를 예측하고 수신단의 디인터리버의 매트릭스 사이즈와 코드워드의 길이를 예측해 인터리빙 되기 전의 데이터 스트림으로 복호하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 수신단에서 블라인드 상태로 데이터 스트림을 수신하였을 때 인터리빙 주기를 예측하고 수신단의 디인터리버의 매트릭스 사이즈와 코드워드의 길이를 예측해 인터리빙 되기 전의 데이터 스트림으로 복호하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법은 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 매트릭스의 크기를 예측하는 단계, 상기 디인터리버 매트릭스 크기를 기초로 코드워드 길이를 예측하는 단계, 상기 코드워드 길이 및 상기 디인터리버 매트릭스의 크기를 기초로 상기 데이터 스트림을 상기 코드워드 길이를 행의 크기로 가지는 소정의 행렬을 생성하여 상기 소정의 행렬이 선형성을 가지는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법은 상기 소정의 행렬이 선형성을 가지지 않는 경우 상기 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 매트릭스의 크기를 예측하는 단계 및 상기 디인터리버 매트릭스 크기를 기초로 코드워드 길이를 예측하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 다시 실시하여 재예측된 디인터리버 매트릭스 및 재예측된 코드워드 길이 중 적어도 하나를 기초로 상기 데이터 스트림을 상기 코드워드 크기를 행의 크기로 가지는 소정의 행렬을 다시 생성하여 상기 소정의 행렬이 선형성을 가지는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법은, 상기 소정의 행렬이 선형성을 가지는 경우 수신단에서 상기 디인터리버 매트릭스를 재구성 후 인터리빙 전의 데이터 스트림으로 복원하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버의 매트릭스의 크기를 예측하는 단계는 상기 예측된 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 디인터리버의 매트릭스의 행의 크기로 예측하고 상기 인터리빙 주기를 상기 예측된 디인터리버 매트릭스의 행의 크기 값으로 나눈 값을 상기 디인터리버 매트릭스의 열의 크기로 예측할 수 있다. 상기 디인터리버 매트릭스 크기를 기초로 코드워드 길이를 예측하는 단계는 상기 예측된 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 코드워드의 길이로 예측할 수 있다. 상기 수신된 데이터 스트림은 선형성을 가지는 채널 부호화 코드로 채널 부호화 되고 정규 블록 인터리버로 인터리빙된 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 선형성을 가지는 채널 부호화 코드는 Hamming code, Reed-Muller code, Reed-Solomon code, Golay code, BCH code일 수 있다.
또한 상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 장치는 상기 블라인드 상태의 데이터 스트림의 인터리빙 주기를 예측하는 인터리빙 주기 예측부, 상기 예측된 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 사이즈를 예측하는 디인터리버의 매트릭스 크기 예측부, 상기 예측된 디인터리버 사이즈를 기초로 코드워드의 길이를 예측하는 코드워드 길이 예측부를 포함할 수 있다. 상기 디인터리버 매트릭스의 크기 예측부는 상기 인터리빙 주기 예측부에서 예측된 상기 블라인드 상태의 데이터 스트림의 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 디인터리버 매트릭스의 행의 크기로 예측하고 상기 인터리빙 주기를 상기 예측된 디인터리버 매트릭스의 행의 크기 값으로 나눈 값을 상기 디인터리버 매트릭스의 열의 크기로 예측할 수 있다. 상기 코드워드 길이 예측부는 상기 예측된 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 코드워드의 길이로 예측할 수 있다. 상기 수신된 데이터 스트림은 선형성을 가지는 채널 부호화 코드로 채널 부호화 되고 정규 블록 인터리버로 인터리빙된 것일 수 있다. 상기 선형성을 가지는 채널 부호화 코드는 Hamming code, Reed-Muller code, Reed-Solomon code, Golay code, BCH code 일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 채널 부호화의 선형성을 이용한 미지 신호의 코드워드 길이 추정 및 정규블록 인터리버 복원 방법 및 이를 수행하는 장치에 따르면 수신단에서 송신단의 인터리빙 방법을 모르는 상태에서 인터리빙이 되기 전의 데이터 스트림으로 복원할 수 있다.
따라서, 감청이나 도청과 같이 송신단의 인터리빙 방법을 모르는 상태에서 수신된 스트림을 복원해야 하는 특수한 경우, 인터리빙 전의 코드워드 상태로 복원함으로서 전시 상황이나 국가보안과 관련된 특수한 통신 상황에서 인터리빙 정보를 알 수 없는 신호를 복호하여야 할 때 사용될 수 있다.
도 1은 전술한 송신단의 인터리빙 주기를 예측하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 매트릭스의 선형성을 이용해 미지의 스트림을 디인터리빙하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 매트릭스의 선형성을 이용해 미지의 스트림을 디인터리빙하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수신단에서 송신단의 인터리빙 주기를 예측한 후 인터리빙 되기 전의 코드 워드 스트림으로 복원하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디인터리버 매트릭스의 사이즈와 코드워드의 길이를 예측하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수신단에서 디인터리빙 하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미지의 스트림을 수신단에서 디인터리빙 하기 위한 장치를 나타낸 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따르면 본 발명은 송신단의 인터리빙 주기, 인터리빙 매트릭스, 코드워드에 대한 정보를 수신단에서 알지 못하는 경우, 수신단에서 수신된 데이터 스트림을 복원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 인터리버의 인터리빙 주기 예측 방법 및 후술할 디인터리버 매트릭스 및 코드워드 예측 방법을 사용하기 위해서는 송신단에서 사용한 채널 부호화 코드가 선형성을 가지는 코드이고 또한 송신단에서 인터리빙을 위해 사용한 인터리버가 정규 블록 인터리버라는 것을 가정한다.
선형성을 갖는 채널 부호화 방법으로서 사용되는 코드에는 Hamming code, Reed-Muller code, Reed-Solomon code, Golay code, BCH code 등이 있으며, 선형성이라는 것은 채널 부호화 과정에서 발생하는 중복비트가 다른 비트들의 선형 조합으로 구성되는 것으로 정의될 수 있다.
선형성을 가지는 채널 부호화 코드들을 선형 블록 코드(Linear Block code)라고도 불리는데 선형성을 가지는 채널 부호화 코드를 이용하는 경우 중복비트가 다른 비트들의 선형 조합의 형태로 구성될 수 있고 본 발명에서는 이러한 선형성을 이용해 중복 비트를 정보비트와 구별할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 매트릭스의 선형성을 이용해 미지의 스트림을 디인터리빙하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2의 상단부는 본 발명의 일실시예에 따른 선형성을 가지는 채널 부호화 코드를 이용해 정보 비트를 중복 비트가 포함된 데이터 스트림으로 생성하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 2의 상단부를 참조하면 정보 비트(210)는 채널 부호화 시키는 블록 코드(220)를 기초로 채널 부호화가 되어 코드 워드(230)가 될 수 있다.
코드 워드(230)는 정보 비트(210)과 채널 부호화로 인한 중복 비트가 조합된 것이다.
블록 코드(220)로서 선형성을 갖는 채널 부호화 방법으로 사용될 수 있는 코드로 Hamming code, Reed-Muller code, Reed-Solomon code, Golay code, BCH code 등이 사용될 수 있다.
도 2의 하단부는 블록코드(220)를 통해서 채널부호화가 된 후 인터리빙이 되기 전의 데이터 스트림을 배열한 인터리빙 주기는 81이고 코드워드는 9를 가지는 9x9 사이즈 매트릭스를 나타낸 것이다.
도 2의 하단부를 참조하면 생성된 코드 워드(230)는 열 단위로 기록이 되고, 출력은 행 단위로 이루어지면서 인터리빙이 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 매트릭스의 선형성을 이용해 미지의 스트림을 디인터리빙하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3의 상단부는 인터리빙 매트릭스가 가지는 중복 비트가 정보비트와 선형성을 가지고 배열됨을 나타내기 위한 것이다.
도 3의 상단부를 참조하면 매트릭스의 행 중 일부(300-1, 300-2, 300-3)는 실제의 정보 비트가 아니라 채널 부호화 과정에서 생성된 중복 비트(300-1, 300-2, 300-3)임을 알 수 있다. 중복 비트(300-1, 300-2, 300-3)는 정보 비트를 선형적으로 더한 형태로서 표현될 수 있다.
도 3의 하단부는 본 발명의 일실시예에 따른 정보 비트와 중복 비트가 배열된 매트릭스를 나타낸 일예이다. 매트릭스에 가우시안 소거법을 사용하면 매트릭스가 선형성을 가지는 여부에 대한 판단을 할 수 있고 목표했던 수신단의 디인터리버 매트릭스를 재구성하여 인터리빙 되기 전의 데이터 스트림으로 복원할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수신단에서 송신단의 인터리빙 주기를 예측한 후 인터리빙 되기 전의 코드 워드 스트림으로 복원하는 방법을 나타낸 개념도이다.
예측된 인터리버의 인터리빙 주기가 N인 경우, 수신단에서 디인터리빙을 수행하는 디인터리버가 가질 수 있는 매트릭스의 사이즈는 N의 약수(1xN, MxN/M, N/MxM, Nx1)가 될 수 있다(N, M, N/M은 자연수).
수신단에서 미지의 스트림을 복호하기 위해서는 우선 인터리빙 주기를 예측하고, 다음으로, 디인터리버 매트릭스 사이즈를 예측하고, 마지막으로 코드워드의 길이를 예측해야 한다.
도 4의 상단부는 본 발명의 일실시예에 따른 예측된 인터리빙 주기가 N이라고 할 때 디인터리버의 매트릭스 사이즈 중 한 가지를 예시적으로 나타낸 것으로서 예측된 디인터리버 매트릭스가 MxN/M 사이즈일 때를 나타낸 것이다.
도 4의 상단부를 참조하면, 디인터리버 매트릭스를 MxN/M 사이즈로 가정한 경우 수신된 미지의 데이터 스트림을 매트릭스의 행 방향으로 N/M개씩 M개의 행을 가진 매트릭스가 될 수 있다. 즉, 예측된 인터리버의 인터리빙 주기가 N이라고 할 때 수신된 N개의 비트로 MxN/M 사이즈의 디인터리버 매트릭스를 구성할 수 있다.
도 4의 하단부는 본 발명의 일실시예에 따른 코드워드 길이를 예측하여 디인터리버 매트릭스를 재배열한 것을 나타낸 것이다.
도 4의 하단부를 참조하면 MxN/M 사이즈의 디인터리버 매트릭스를 구성한 후 코드워드의 길이(L)를 예측하여 수신단이 예측한 디인터리버 매트릭스 사이즈가 맞는지 여부를 판단할 수 있다.
코드워드는 인터리빙이 되는 반복적인 단위이므로 인터리빙 주기가 N일 경우 L값은 N의 약수 값을 가져야 한다.
예측된 코드워드 길이인 L값을 기초로 MxN/M 사이즈의 디인터리버 매트릭스는 행의 개수로 L을 가지는 새로운 매트릭스로 재배열 될 수 있다. 재배열된 매트릭스는 가우시안 소거법을 이용하여 매트릭스가 선형성을 가지는지 여부를 판단할 수 있다.
재배열된 매트릭스가 선형성을 가지는 경우 예측된 디인터리버 매트릭스 사이즈인 MxN/M과 예측된 코드워드 길이인 L이 정확하게 예측되었음을 알 수 있다. 재배열된 매트릭스가 선형성이 없는 경우 L값을 변화시켜 선형성이 있는 값이 있는지 여부를 판단하고, L값을 변화시킴에도 불구하고 선형성이 생성되지 않는 경우, 디인터리버 매트릭스 사이즈를 예측하는 절차부터 다시 반복하여 선형성이 증가되는 디인터리버 매트릭스 사이즈와 코드워드의 크기를 예측할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디인터리버 매트릭스의 사이즈와 코드워드의 길이를 예측하는 방법을 나타낸 개념도이다.
송신단의 채널 부호화 코드로는 해밍 코드를 사용하였고 블록 인터리버의 사이즈는 5x7행렬이고 인터리빙 주기는 35라고 가정한다. 물론 수신단에서는 이러한 정보를 알 수 없는 블라인드 상태에서 미지의 스트림을 받는다.
도 5의 매트릭스 블록에서 음영이 있는 부분은 채널 부호화 과정에서 생성된 중복 비트이고 음영이 없는 부분이 정보 비트이다.
본 발명의 일실시예에 따르면 인터리빙 주기가 35라는 것은 상기 전술한 논문 Gilles Burel과 Roland Gautier의 논문인 "Blind Estimation of Encoder and Interleaver Characteristics in a Non Cooperative Context"(IASTED International Conference on Communications, Internet and Information Technology(CIIT 2003), Nov. 17-19, 2003, Scottsdale, AZ, USA)에 기초하여 35로 이미 예측되었다고 가정한다.
인터리빙 주기가 35인 경우에 수신된 미지의 데이터 스트림은 1부터 35까지의 수의 집합 단위로 표현될 수 있다.
도 5의 상단부 좌측의 매트릭스는 본 발명의 일실시예에 따른 디인터리버 매트릭스의 사이즈가 5x7 사이즈라고 예측한 후 수신된 데이터 스트림을 행을 따라 순차적으로 입력한 것을 나타낸 개념도이다.
도 5 상단부 좌측의 매트릭스를 참조하면 수신단에 수신되는 데이터 스트림이 순차적으로 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 2, 7, 12, 17, 22, 27, 32, 3, 8, 13, 18, 23, 28, 33, 4, 9, 14, 19, 24, 29, 24, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35의 순서로 입력되고 입력된 데이터 스트림은 미리 예측한 디인터리버 매트릭스 사이즈인 5x7 사이즈로 생성될 수 있다.
데이터 스트림을 7개씩 나누어 하나의 행을 채우면 1 행에는 (1,6,11,16,21,26,31), 2 행에는 (2,7,12,17,22,27,32), 3 행에는 (3,8,13,18,23,28,33), 4 행에는 (4.9.14.19,24,29,34), 5 행에는 (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35)로 이루어진 디인터리버 매트릭스가 생성될 수 있다.
도 5의 상단부 우측 매트릭스는 본 발명의 일실시예에 따른 디인터리버 매트릭스의 사이즈가 7x5 사이즈라고 가정한 경우 행 방향으로 순차적으로 데이터 스트림이 입력되는 것을 나타낸 개념도이다.
데이터 스트림을 5개씩 나누어 하나의 행을 채우면 1 행에는 (1,6,11,16,21), 2 행에는 (26,31,2,7,12,), 3 행에는 (17,22,27,32,3), 4 행에는 (8,13,18,23,28), 5 행에는 (33,4,9,14,19), 6 행에는 (24, 29, 34,5,10), 7 행에는 (15,20,25,30,35)가 채워 질 수 있다.
도 5의 하단부 좌측 매트릭스는 본 발명의 일실시예에 따른 디인터리버 매트리스의 사이즈가 5x7로 예측한 것을 기초로 코드워드의 길이를 5로 예측하여 출력한 것을 나타낸 개념도이다. 실제의 코드워드의 길이는 1,5,7,35로 예측하여 판단할 수 있다.
실제 코드워드의 길이가 5라고 예측할 경우 도 5의 상단부 좌측에 표현된 디인터리버 매트릭스를 재배열할 필요가 없이 동일한 매트릭스가 된다.
코드워드의 크기를 알 수 있는 경우, 정보 비트와 중복 비트의 선형성을 알 수 있고 이러한 선형성을 이용하여 중복 비트와 정보 비트의 관계를 얻을 수 있다.
도 5의 하단부 좌측을 참조하면 정보 비트와 중복 비트가 매트릭스 내에서 정렬되지 않아 선형성이 나타나지 않음을 알 수 있고 이 경우 가우시안 소거법을 사용해도 랭크값이 감소하지 않는다. 따라서 이를 기초로 5가 실제의 코드 워드 길이가 아님을 판단할 수 있다.
도 5의 하단부 우측의 매트릭스는 본 발명의 일실시예에 따른 디인터리버 매트리스의 사이즈가 5x7일 때 코드워드의 길이를 7로 예측하여 출력한 것을 나타낸 개념도이다.
도 5의 하단부 우측 매트릭스를 참조하면 도 5의 하단부 우측에 도시된 5ㅧ7 디인터리버 매트릭스를 출력방향인 열 방향으로 읽게 되면 각 열에는 (1,2,3,4,5,6,7),(8,9,10,11,12,13,14)... 와 같이 7개의 비트가 하나의 열로서 배열될 수 있다. 7개의 비트가 하나의 열로서 구성되는 배열은 음영으로 표시된 중복 비트가 선형성을 가지고 배열하게 되고 이는 가우시안 소거법을 통해서 알 수 있다. 선형성이 증가하는 코드워드 길이를 예측한 후 예측된 코드워드의 길이를 기초로 수신단에서는 디 인터리버 매트릭스를 재구성할 수 있고 스트림을 송신단에서 인터리빙 되기 전의 상태로 복원할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수신단에서 디인터리빙 하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6를 참조하면 우선 인터리버의 주기를 예측할 수 있다(S 610).
전술한 Gilles Burel과 Roland Gautier의 논문인 "Blind Estimation of Encoder and Interleaver Characteristics in a Non Cooperative Context"(IASTED International Conference on Communications, Internet and Information Technology(CIIT 2003), Nov. 17-19, 2003, Scottsdale, AZ, USA)에서 제시한 인터리빙 주기 예측 방법을 사용하여 수신된 데이터 스트림을 배열하였을 때 선형성이 증가하는 행렬의 행 값을 송신단에서 인터리빙이 된 주기로서 예측할 수 있다.
다음으로 추정된 인터리버의 주기를 기초로 디인터리버 매트릭스 사이즈를 예측할 수 있다(S 620).
추정된 인터리버의 주기가 N이라고 할 경우 디인터리버 매트릭스 사이즈는 N의 약수의 곱으로서 표현될 수 있다. 예를 들어 인터리버의 인터리빙 주기가 35라고 할 경우 디인터리버 매트릭스 사이즈는 1x35, 5x7, 7x5 35x1 중에 하나로 예측 될 수 있다.
배열된 디인터리버 매트릭스를 기초로 코드워드를 예측하여 디인터리버 매트릭스를 재배열할 수 있다(S 630).
디인터리버 매트릭스 사이즈를 5x7로 예상한 것을 기초로 코드워드는 35의 약수인 1,5,7,35의 값 중에 하나로 예측할 수 있고, 예측된 값 중에 하나를 대입하여 선형성이 증가하는 경우 그 값을 송신단에서 사용한 코드워드의 크기로 예측할 수 있다.
예측된 코드워드의 길이를 대입하였을 때 선형성이 증가하는 코드워드 길이가 없는 경우 디인터리버 매트릭스 사이즈를 다른 값으로 예측할 수 있다(S 640).
예를 들어, 디인터리버 매트릭스 사이즈를 5x7로 예상한 것을 기초로 코드워드는 35의 약수인 1,5,7,35의 값 중에 하나를 예측하여 데이터 스트림을 재배열하여 재배열된 매트릭스를 가우시안 소거법을 활용해 선형성이 있는지 여부를 검토할 수 있다.
재배열된 매트릭스가 선형성이 없는 경우, 다시 단계 620으로 돌아가 다른 디인터리버 매트릭스 사이즈로 새롭게 추정하여 단계 620에서 단계 640을 반복적으로 실행할 수 있다.
수신단에서 목표된 디인터리버 매트릭스를 재구성 후 스트림을 복원할 수 있다(S 650).
선형성이 증가하는 디인터리버 매트릭스 사이즈와 코드워드의 길이를 찾은 경우, 수신단에서 디인터리버를 재구성하여 송신단의 인터리빙 전의 스트림으로 복원할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미지의 인터리빙된 스트림을 수신단에서 디인터리빙하기 위한 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면 미지의 스트림을 수신단에서 디인터리빙 하는 장치(이하, 블라인드 디인터리버라고 한다.)(700)는 인터리빙 주기 예측부(700-1), 디인터리버 매트릭스 크기 예측부(700-2), 코드워드 길이 예측부(700-3)를 포함할 수 있다.
우선 인터리빙 주기 예측부(700-1)는 인터리빙된 미지의 스트림이 수신단의 안테나를 통해 전송되면 전술한 인터리버의 인터리빙 주기 예측 방법을 사용하여 송신단 인터리버의 주기를 예측할 수 있다.
디인터리버의 매트릭스 크기 예측부(700-2)는 인터리빙 주기 예측부(700-1)를 통해 예측된 인터리빙 주기를 기초로 예측된 인터리빙 주기의 약수값으로 디인터리버 매트릭스의 크기를 예측할 수 있다.
코드워드 길이 예측부(700-3)는 디인터리버 매트릭스 크기 예측부(700-2)를 통해 예측된 디인터리버 매트릭스의 크기를 기초로 코드워드의 길이를 예측할 수 있다.
코드워드 길이 예측부(700-3)에서 예측된 코드워드 길이를 기초로 디인터리버의 매트릭스 크기 예측부(700-2)에서 예측된 사이즈의 행렬을 재배열하여 선형성이 증가하는 코드워드의 크기가 있는지 여부를 판단한다. 선형성이 증가하는 코드워드의 크기가 있는 경우, 디인터리버의 매트릭스 크기 예측부(700-2), 코드워드 길이 예측부(700-3)에서 예측한 디인터리버 매트릭스 크기와 코드워드 길이를 기초로 수신된 미지의 데이터 스트림을 송신단의 인터리빙을 거치기 이전의 코드워드 스트림으로 도출할 수 있다.
만약 선형성이 증가하는 코드워드 크기가 없는 경우 디인터리버 매트릭스 크기 예측부(700-2)에서는 인터리빙 주기로 제한된 디인터리버 매트릭스 경우에 따라 디인터리버 매트릭스 사이즈를 다시 예측한다. 예측된 디인터리버 매트릭스 사이즈를 기초로 코드워드 길이 예측부(700-3)를 통해 코드워드의 길이를 재예측하여 선형성이 증가하는지 여부를 판단할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법에 있어서,
    인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 매트릭스의 크기를 예측하는 단계;
    상기 디인터리버 매트릭스 크기를 기초로 코드워드 길이를 예측하는 단계; 및
    상기 코드워드 길이 및 상기 디인터리버 매트릭스의 크기를 기초로 상기 데이터 스트림을 상기 코드워드 길이를 행의 크기로 가지는 소정의 행렬을 생성하여 상기 소정의 행렬이 선형성을 가지는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법.
  2. 제1항에 있어서, 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법은,
    상기 소정의 행렬이 선형성을 가지지 않는 경우 상기 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 매트릭스의 크기를 예측하는 단계 및 상기 디인터리버 매트릭스 크기를 기초로 코드워드 길이를 예측하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 다시 실시하여 재예측된 디인터리버 매트릭스 및 재예측된 코드워드 길이 중 적어도 하나를 기초로 상기 데이터 스트림을 상기 코드워드 길이를 행의 크기로 가지는 소정의 행렬을 다시 생성하여 상기 소정의 행렬이 선형성을 가지는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법은,
    상기 소정의 행렬이 선형성을 가지는 경우 수신단에서 상기 디인터리버 매트릭스를 재구성 후 인터리빙 전의 데이터 스트림으로 복원하는 단계를 더 포함하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 매트릭스의 크기를 예측하는 단계는,
    상기 예측된 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 디인터리버 매트릭스의 행의 크기로 예측하고 상기 인터리빙 주기를 상기 예측된 디인터리버 매트릭스의 행의 크기 값으로 나눈 값을 상기 디인터리버 매트릭스의 열의 크기로 예측하는 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 디인터리버 매트릭스 크기를 기초로 코드워드 길이를 예측하는 단계는,
    상기 예측된 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 코드워드의 길이로 예측하는 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수신된 데이터 스트림은,
    선형성을 가지는 채널 부호화 코드로 채널 부호화 되고 정규 블록 인터리버로 인터리빙된 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 선형성을 가지는 채널 부호화 코드는,
    Hamming code, Reed-Muller code, Reed-Solomon code, Golay code, BCH code 인 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 방법.
  8. 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 장치에 있어서,
    상기 블라인드 상태의 데이터 스트림의 인터리빙 주기를 예측하는 인터리빙 주기 예측부;
    상기 예측된 인터리빙 주기를 기초로 디인터리버 사이즈를 예측하는 디인터리버의 매트릭스 크기 예측부; 및
    상기 예측된 디인터리버 사이즈를 기초로 코드워드의 길이를 예측하는 코드워드 길이 예측부를 포함하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 디인터리버의 매트릭스 크기 예측부는,
    상기 인터리빙 주기 예측부에서 예측된 상기 블라인드 상태의 데이터 스트림의 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 디인터리버 매트릭스의 행의 크기로 예측하고 상기 인터리빙 주기를 상기 예측된 디인터리버 매트릭스의 행의 크기 값으로 나눈 값을 상기 디인터리버 매트릭스의 열의 크기로 예측하는 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 코드워드 길이 예측부는,
    상기 예측된 인터리빙 주기의 약수 값 중 하나를 상기 코드워드의 길이로 예측하는 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 수신된 데이터 스트림은,
    선형성을 가지는 채널 부호화 코드로 채널 부호화 되고 정규 블록 인터리버로 인터리빙된 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 선형성을 가지는 채널 부호화 코드는,
    Hamming code, Reed-Muller code, Reed-Solomon code, Golay code, BCH code 인 것을 특징으로 하는 수신된 데이터 스트림의 블라인드 디인터리빙 장치.
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