KR101402903B1

KR101402903B1 - 이동통신 시스템의 복호 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101402903B1
Application number: KR1020070113516A
Authority: KR
Inventors: 신민호; 김헌기; 길강미
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2014-06-02
Also published as: KR20090047601A

Abstract

이동통신 시스템의 통계적 특성을 이용한 복호 과정을 수행하는 복호 장치가 제공된다. 상기 장치는 있어서, 상기 장치는 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하여 상기 추정한 통계적 특성을 최소 거리 복호 과정에 적용하도록 처리하는 통계적 특성 추정부를 포함하고, 상기 통계적 특성 추정부는 주 안테나의 수신 경로(primary path)와 부 안테나의 수신 경로(secondary path)에 대한 CQI를 확인하여 상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 것을 특징으로 한다.

통계적 특성, 최소 거리 복호, 복호 과정, 분산, 통계

Description

이동통신 시스템의 복호 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DECODING IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

이동통신 시스템의 복호 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 통계적 특성을 갖는 입력 정보가 부호화되어 송신되는 경우, 상기 입력 정보의 특성을 추정하고 상기 추정한 특성을 복호 과정에 적용하여 수신 장치의 복호 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에서는 통신채널을 통하여 데이터를 전송하는 경우에 상기 데이터를 나타내는 정보비트를 그대로 전송하거나 상기 정보비트를 부호화하여 부호어를 전송한다. 이때 송신 장치와 수신 장치는 서로 간의 전송 방법을 미리 약속하고 있다. 또한 부호어를 전송하는 경우에는 부호화 방법을 약속하고 있으며 상기 수신 장치에서는 통신채널을 통하여 수신되는 부호어를 복호화하여 원래의 정보비트로 복원하게된다.

그리고, 전송 에러가 거의 없는 양호한 통신채널이라면 정보비트를 부호화하 지 않고 그대로 전송할 수 있으나, 전송 에러를 발생할 수 있는 가능성이 높거나 에러율이 높으면 안되는 중요한 정보비트를 전송하는 통신채널의 경우에는 일반적으로 부호화하여 전송한다.

상기와 같은 정보비트를 부호화함에 따라 생성되는 부호어의 종류에는 선형부호와 비선형 부호로 구별할 수 있다.

상기 선형 부호는 k비트의 정보 비트에 대하여 r비트의 검사 비트를 추가하여 n비트 (n=k+r)의 부호어(codeword)를 전송한다. 상기 선형 부호를 이용한 채널 부호화/복호화 장치의 성능에 가장 중요한 영향을 미치는 파라미터는 선형 부호의 부호어 간 최소 거리(minimum distance)이다. 이는 선형 부호의 일반적인 최적 복호 방법이 바로 최소 거리 복호 방법(minimum distance decoding)이기 때문이다.

일반적으로 부호화되는 정보 비트의 특성은 그 발생 빈도가 균일한 특성을 갖는 랜덤 신호이기 때문에, 상기 수신 장치에서는 모든 부호어가 균등한 확률로 생성되어 전송된다는 가정하에 복호를 수행하며, 이에 수신하는 신호와 부호어간 최소 거리를 갖는 부호어를 선택한다.

도 1은 일반적인 수신 장치의 최소 거리 복호기를 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 수신 장치의 최소 거리 복호기(100)는 부호어 확인부(102)와 최소거리 판단부(104)를 포함하여 구성할 수 있다.

먼저 상기 부호어 확인부(102)는 송신 장치로부터 송신되는 부호화 벡터를 수신함에 따라 상기 수신한 부호화 벡터에서 부호어를 확인한다. 상기 최소 거리 판단부(104)는 상기 부호어 확인부(102)에 의해 확인된 부호어와 수신하는 신호의 최소 거리를 갖는 부호어를 판단한다.

여기에서, 상기 수신 장치의 최소 거리 복호 방법은 이미 공지된 기술로 상세한 설명은 생략한다.

상기 선형 부호는 다양한 이동통신 시스템의 채널 부호 방법으로 사용하고 있으나 3GPP 시스템에 적용되고 있는 선형 부호를 예제로 설명하면 다음과 같다. 상기 3GPP 시스템에 적용된 선형 부호는 TFCI(Transport Format Combination Indicator)부호를 위하여 변형된 (32,10) 2차 리드-멀러 부호, HSDPA(High Speed Data Packet Access)의 CQI(Channel Quality Indicator)를 전송하기 위한 (20, 5)부호가 있으며, 최근 3GPP 표준에 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 규격이 반영되면서 primary path와 secondary path의 CQI 정보를 전송하기 위한 부호화 방법으로 CQI type A를 위한 (20, 10)부호와 CQI type B를 위한 (20,7) 부호가 채택되었다.

상기에서 설명한 각각의 선형 부호의 최소 거리를 살펴 보면 다음과 같다. 먼저, 입력 정보비트들의 수가 10비트이고 출력되는 부호화 심볼들의 수가 32인 (32,10)부호인 경우 최소거리는 12, 입력 정보비트들의 수가 5비트이고 출력되는 부호화 심볼들의 수가 20인 (20, 5)부호와 입력 정보비트들의 수가 7비트이고 출력되는 부호화 심볼들의 수가 20인 (20, 7)부호인 경우는 최소거리 8, 입력 정보비트들의 수가 10비트이고 출력되는 부호화 심볼들의 수가 20인 (20,10)부호의 경우 최소거리 6이다. 상기 선형 부호의 최소 거리가 클수록 부호어의 오류 정정 성능이 우수함을 의미한다.

앞서 설명한 바와 같이 3GPP HSDPA 시스템의 경우 MIMO모드에서 (20,10) 부호를 사용하는 경우는 다른 선형 부호를 사용하는 경우에 비하여 최소 거리가 작기 때문에 수신 장치의 복호 능력이 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템의 복호 성능을 향상 시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 시스템의 복호 성능을 향상 시키기 위하여 입력 정보의 통계적 특성을 이용한 최소 거리 복호 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 시스템의 복호 성능을 향상 시키기 위하여 정규 분포에 따른 확률을 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 시스템의 복호 성능을 향상 시키기 위하여 수신 장치의 복호 결과를 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 시스템의 통계적 특성을 이용한 복호 과정을 수행하는 복호 장치에 있어서, 상기 장치는 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하여 상기 추정한 통계적 특성을 최소 거리 복호 과정에 적용하도록 처리하는 통계적 특성 추정부를 포함하고, 상기 통계적 특성 추정부는 주 안테나의 수신 경로(primary path)와 부 안테나의 수신 경로(secondary path)에 대한 CQI를 확인하여 상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 시스템의 통계적 특성을 이용한 복호 방법에 있어서, 상기 방법은 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 과정과, 상기 추정한 통계적 특성을 최소 거리 복호 과정에 적용하는 과정을 포함하고, 상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 과정은, 주 안테나의 수신 경로와 부 안테나의 수신 경로에 대한 CQI를 확인하는 과정과, 상기 확인한 각각의 경로에 대한 CQI 정보의 특성을 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수신 장치에서 복호 과정 수행시 입력 정보의 통계적 특성을 복호 과정에 적용함으로 종래의 최소 거리 복호 방식의 복호 과정보다 복호 성능을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 통계적 특성을 이용하여 부호어를 복호하는 최소 거리 복호기의 구성을 도시한 블럭도이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 최소 거리 복호기(200)는 부호어 확인부(202), 통계적 특성(P) 추정부(204) 및 최소 거리 판단부(206)를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 부호어 확인부(202)는 송신 장치에 의해 송신되는 부호화 벡터를 수신하여 수신 벡터와 부호어 간의 거리를 계산한다. 여기에서, 상기 부호화 벡터는 주 안테나의 수신 경로(primary path)와 부 안테나의 수신 경로(secondary path)에 대한 CQI 정보로 PCI(Pre Coding Indicator) 정보를 포함한다. 다시 말해서, 상기 부호화 벡터는 2비트의 PCI 정보와 8비트의 CQI정보로 구성되어 있다.

상기 통계적 특성 추정부(204)는 상기 수신한 부호화 벡터에 포함된 부호어의 특성을 추정한다. 상기 통계적 특성 추정부(204)는 통계적 특성을 추정하는 방법에 따라 하기 도 3과 같이 구성할 수도 있다.

상기 부호어 확인부(202)와 상기 통계적 특성 확인부(204)의 동작에 따라 상기 확인한 부호어에 상기 통계적 특성 정보를 적용하여 최소 거리 복호 과정을 수행한다.

상기 최소 거리 판단부(206)는 상기 수신 장치의 최소 거리 복호 과정 중 상기 통계적 특정 정보가 적용된 부호어 가운데 최소 거리를 가지는 부호어를 구분한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 통계적 특성 추정부의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 3(a)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 정규 분포에 따른 확률을 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 MIMO 시스템의 통계적 특성 추정부를 도시한 도면이다.

상기 도 3(a)을 참조하면, 상기 MIMO 시스템의 통계적 특성 추정부(300)는 CQI 확인부(302), 분산 추정기(304)를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 CQI 확인부(302)는 주 안테나의 수신 경로(primary path)와 부 안테나의 수신 경로(secondary path)에 대한 CQI를 확인하여 CQI 정보의 특성을 확인한다. 다시 말해서, 수신 장치는 상기 CQI 확인부(302)로 하여금 각각의 경로의 신호대 잡음비를 측정하여 상기 CQI 정보를 확인하도록 처리하고, 상기 CQI 확인부(302)는 상기 주 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 1)와 상기 부 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 2)의 차이(CQI 1 - CQI 2)를 이용하여 상기 CQI 정보의 특성을 확인할 수 있다.

상기 분산 추정기(304)는 상기 주 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 1)와 상기 부 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 2)의 차이(CQI 1 - CQI 2)를 이용하여 분산 값을 추정한다.

즉, 상기 분산 추정기(304)는 입력 정보인 부호화 벡터의 평균이 0이고 분산이 σ²인 정규분포 N(0,σ²)을 따르는 확률적인 랜덤 변수일 경우, CQI 1 - CQI 2의 제곱 평균으로부터 분산 값인 σ² 을 추정하고, 상기 분산 값에 따른 통계적 특성값(P_i=f(i,σ))을 계산한다. 여기에서, 상기 통계적 특성 값은 LUT(Look-up Table) 방식으로 사용하기 위하여 미리 계산하여 저장할 수 있다.

상기 도 3(a)는 입력 메시지의 통계적 특성은 정규 분포 N(0,σ²)을 따르는 3GPP MIMO 시스템을 일 예로 설명한 것으로 상기 통계적 특성 추정부를 포함하는 복호기는 분산(σ²) 값이 16 이하인 경우에 한하여 통계적 특성을 반영할 수 있다.

도 3(b)는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따라 수신 장치의 복호 결과를 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 통계적 특성 추정부를 도시한 도면이다.

상기 도 3(b)를 참조하면, 상기 통계적 특성 추정부(310)는 복호 결과 확인부(312), 볼호 결과 통계부(314)를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 복호 결과 확인부(312)는 수신 장치에서 수신하는 입력 정보인 부호화 벡터의 복호 결과를 피드백(feedback)하여 상기 복호 결과 통계부(314)로 제공한다.

상기 복호 결과 통계부(314)는 상기 입력 정보인 부호화 벡터의 복호 결과의 통계를 확인하여 상기 입력 정보인 부호화 벡터에 대한 통계적 특성을 추정한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수신 장치의 복호 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 수신 장치는 먼저 401단계에서 부호화 벡터를 수신한 후, 403단계로 진행하여 상기 수신 벡터와 부호어 간의 거리를 계산한다. 여기에서, 상기 부호화 벡터는 주 안테나의 수신 경로와 부 안테나의 수신 경로에 대한 CQI 정보로 PCI(Pre Coding Indicator) 정보를 포함한다. 다시 말해서, 상기 부호화 벡터는 2비트의 PCI 정보와 8비트의 CQI정보로 구성되어 있다.

이후, 상기 수신 장치는 405단계로 진행하여 상기 주 안테나의 수신 경로와 부 안테나의 수신 경로에 대한 CQI를 확인한 후, 407단계로 진행하여 CQI 정보의 특성을 확인한다. 다시 말해서, 상기 수신 장치는 각각의 경로의 신호대 잡음비(SNR ; signal-to-noise ratio)를 측정하여 상기 CQI 정보를 확인할 수 있으며, 상기 주 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 1)와 상기 부 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 2)의 차이(CQI 1 - CQI 2)를 이용하여 상기 CQI 정보의 특성을 확인할 수 있다.

이후, 상기 수신 장치는 409단계로 진행하여 상기 부호어들의 통계적 특성을 추정한 후, 411단계로 진행하여 상기 추정한 통계적 특성을 최소거리 복호 과정에 적용한다.

상기 부호어들의 통계적 특성을 추정하는 과정을 설명하기에 앞서 상기 CQI는 하기 <표 1>과 같이 14단계로 구분할 수 있다고 가정한다. 여기에서, 14단계의 CQI는 최대 전송률을 가지는 16QAM에 해당하고, 0단계의 CQI는 최소 전송률을 가지는 QPSK에 해당한다고 할 수 있다.

CQI1-CQI2	통계적 특성 (P)
0	1
1	1.5
2	2
3	2.5
4	3
5	3.5
6	4
7	4.5
8	5
9	5.5
10	6
11	6.5
12	7
13	7.5
14	8

상기 주 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 1)와 상기 부 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 2)의 차이(CQI 1 - CQI 2)가 0 일 경우, 상기 수신 장치는 상기 부호어들의 통계적 특성은 "1"이라고 추정할 수 있다. 즉, 상기 수신 장치는 CQI1-CQI2=0 인 경우 부호어들에게는 최소 값의 통계적 특성 특성 값인 1을 적용하고, CQI1-CQI2=14 인 경우의 부호어들에게는 최대 값의 통계적 특성 값을 반영하여 최소 거리를 가지는 부호어의 선택을 줄이도록 처리한다.

이후, 상기 수신 장치는 본 알고리즘을 종료한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수신 장치의 복호기와 일반적인 수신 장치의 복호기의 성능을 비교한 그래프이다.

상기 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 수신 장치의 복호기 즉, 통계적 특성을 적용한 복호 방법에 따른 복호 결과는 일반적인 수신 장치의 복호 방법과 비교할 때 AWGN 환경에서 대략 0.4dB의 성능 개선이 됨을 확인할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 일반적인 수신 장치의 최소 거리 복호기를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 통계적 특성을 이용하여 부호어를 복호하는 최소 거리 복호기의 구성을 도시한 블럭도,

도 3(a)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따라 정규 분포에 따른 확률을 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 MIMO 시스템의 통계적 특성 추정부를 도시한 도면,

도 3(b)는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따라 수신 장치의 복호 결과를 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 통계적 특성 추정부를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수신 장치의 복호 과정을 도시한 흐름도 및,

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수신 장치의 복호기와 일반적인 수신 장치의 복호기의 성능을 비교한 그래프.

Claims

이동통신 시스템의 통계적 특성을 이용한 복호 과정을 수행하는 복호 장치에 있어서,

수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하여 상기 추정한 통계적 특성을 최소 거리 복호 과정에 적용하도록 처리하는 통계적 특성 추정부를 포함하고,

상기 통계적 특성 추정부는,

주 안테나의 수신 경로(primary path)와 부 안테나의 수신 경로(secondary path)에 대한 CQI를 확인하여 상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는 복호 장치.
삭제

제 1항에 있어서,

상기 통계적 특성 추정부는,

하기 <표 2>와 같이 정의한 CQI 정보의 특성을 이용하여 상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는 복호 장치.

제 1항에 있어서,

상기 통계적 특성 추정부는,

정규 분포에 따른 확률을 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 하는 것을 특징으로 하는 복호 장치.
제 4항에 있어서,

상기 통계적 특성 추정부는,

상기 주 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 1)와 상기 부 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 2)의 차이(CQI 1 - CQI 2)의 제곱 평균으로부터 분산 값인 σ² 을 추정하고, 상기 추정한 분산 값에 따른 통계적 특성값(P_i=f(i,σ))을 계산함으로써, 상기 정규 분포에 따른 확률을 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는 복호 장치.
제 1항에 있어서,

상기 통계적 특성 추정부는,

상기 부호화 벡터의 복호 결과의 통계를 확인이용하여 부호화 벡터에 대한 통계적 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는 복호 장치.
이동통신 시스템의 통계적 특성을 이용한 복호 방법에 있어서,

수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 과정과,

상기 추정한 통계적 특성을 최소 거리 복호 과정에 적용하는 과정을 포함하고,

상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 과정은,

주 안테나의 수신 경로와 부 안테나의 수신 경로에 대한 CQI를 확인하는 과정과,

상기 확인한 각각의 경로에 대한 CQI 정보의 특성을 확인하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제

제 7항에 있어서,

상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 과정은,

하기 <표 3>와 같이 정의한 CQI 정보의 특성을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.

제 7항에 있어서,

상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 과정은,

정규 분포에 따른 확률을 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10항에 있어서,

상기 정규 분포에 따른 확률을 이용하여 입력 정보인 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 하는 과정은,

주 안테나의 수신 경로(primary path)와 부 안테나의 수신 경로(secondary path)에 대한 CQI를 확인하는 과정과,

상기 주 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 1)와 상기 부 안테나의 수신 경로의 CQI 정보(CQI 2)의 차이(CQI 1 - CQI 2)의 제곱 평균으로부터 분산 값인 σ² 을 추정하는 과정과,

상기 추정한 분산 값에 따른 통계적 특성값(P_i=f(i,σ))을 계산하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7항에 있어서,

상기 수신한 부호화 벡터의 통계적 특성을 추정하는 과정은,

상기 부호화 벡터의 복호 결과의 통계를 확인이용하여 부호화 벡터에 대한 통계적 특성을 추정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.