KR101563623B1 - 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비트 포지션(Bit Position)에 관한 것으로, 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 채널 추정 장치에 있어서 주파수 보간부가 출력한 연속된 4개의 채널 데이터의 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트의 포지션 데이터로 변환하여 채널 추정 버퍼에 저장하는 플로팅 변환부와 상기 채널 추정 버퍼에서 출력되는 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트 포지션 데이터를 상기 12 비트 픽스트 포인트 데이터로 변환하여 시간 보간부에 입력하는 픽스트 변환부를 포함하는 것으로 연속된 4개의 채널 데이터와 한 개의 2비트 포지션 데이터로 변경 시에도 성능에는 영향을 주지 않고 메모리가 절약되는 이점이 있다.
비트 포지션, 변조, 주파수 보간, 시간 보간.

Description

비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEMORY SIZE REDUCTION USING BIT POSITION}
본 발명은 이동통신 시스템의 송신기가 전송한 신호를 수신기에서 코헤런트 복조(coherent demodulation)를 하는 경우에 필요한 전송 채널의 정보를 버퍼에 저장 또는 상기 버퍼로부터 로딩시에 버퍼의 용량을 줄일 수 있는 버퍼 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 고속 데이터 전송을 위해 다중 반송파를 이용하고 서로 직교성을 가지는 특성을 이용한다.
상기 OFDM은 광대역의 주파수 선택적 감쇠(frequency selective fading) 채널 특성이 부반송파별로 협대역의 주파수 비선택적 감쇠(frequency fate fading) 채널 특성으로 바뀌는 특징이 있다. 또한, 서로 다른 주파수를 가지는 여러 개의 직교 부반송파로 변조시켜서 동시에 전송하기 때문에, 전송 심볼은 원래 데이터의 주기 보다 FFT 크기만큼 길어지게 된다. 따라서 ISI의 영향을 줄일 수 있다.
이와 같이, OFDM은 주파수 선택적 감쇠에 강건한 특징을 갖지만 M-ary QAM으로 변조된 심볼은 채널의 통과에 의한 크기와 위상의 감쇠를 겪게 되므로 채널에서 겪는 감쇠를 추정하여 보상해 주어야 한다. 그리고, 정확한 채널 추정과 보상이 OFDM 시스템의 전체 시스템 성능을 높이는 데 중요한 역할을 한다. OFDM 수신기는FFT 후에 채널 추정기에서 채널을 추정하여 그 추정된 채널 값을 보상하여 디매핑한다.
전송 채널의 정보에는 채널을 통과하면서 발생하는 감쇄 및 위상변위, 그리고 타이밍 지연(timing delay) 등이 있다. 전송 채널의 정보를 알아내기 위한 방법에는 여러 가지가 있다. 대표적인 것으로 송신시에 파일롯(Pilot, reference 부호(sign)al) 신호를 같이 보내는 방법을 들 수 있다.
파일롯 신호에 대해 주파수 보간(FI:Frequency interpolation)이 수행된 후, 채널 데이터가 FI 채널 버퍼에 저장된다. 기존 CDMA 1x 나 WCDMA 경우 SISO(Single Input Single Output)(TX 안테나 1개, RX 안테나 1개)로 구성되어 있어 채널 버퍼 크기가 크지 않다.
그러나, HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Time Evolution), WiBro인 경우, 안테나가 2x2(TX 안테나 2개, RX 안테나 2개), 4x2(TX 안테나 4개, RX 안테나 2개), 혹은 4x4(TX 안테나 4개, RX 안테나 4개)모드로 동작하기 때문에 채널 버퍼 크기가 증가한다.
SISO 2x2 4x2 4x4
channel buffer 개수 1 4 8 16
LTE case (1 TTI 저장 시) 1 x 4 = 4 4 x 4 = 16 8 x 6 = 42 16 x 6 = 96
비트 환산 4 x 24 = 96 16 x 24 = 384 42 x 24 = 1008 96 x 24 = 2304
SISO 대비 증가 비율 1 4 10.5 24
상기 <표 1>에서 버퍼 크기의 SISO 대비 증가 비율을 보면 2x2 MIMO인 경우 4배 증가하고, 4x2인 경우 약 10배 증가, 4x4인 경우 무력 24배의 차이가 있다.
MIMO 모드로 동작하는 경우, TX 안테나 개수와 RX 안테나 개수가 늘어남에 따라 버퍼 크기가 기하급수적으로 증가한다. 그리고, 채널 지연 스프레드(channel delay spread)을 추가적으로 고려하는 경우 상기 <표 1>의 2 배로 필요한 버퍼 크기가 증가한다.
따라서, MIMO 모드로 동작하더라도 필요한 버퍼 크기를 최소화할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 비트 포지션을 이용하여 픽스트 포인트 데이터(fixed point data)를 플로팅 포인트 데이터(floating point data)로 변환하여 버퍼에 저장함으로써 필요한 메모리 크기를 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 채널 추정 장치에 있어서 주파수 보간부가 출력한 연속된 4개의 채널 데이터의 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트의 포지션 데이터로 변환하여 채널 추정 버퍼에 저장하는 플로팅 변환부와 상기 채널 추정 버퍼에서 출력되는 상기 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트 포지션 데이터를 상기 12 비트 픽스트 포인트 데이터로 변환하여 시간 보간부에 입력하는 픽스트 변환부를 포함하는것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 채널 추정 방법에 있어서 주파수 보간부가 출력한 연속된 4개의 채널 데이터의 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트의 포지션 데이터로 변환하여 채널 추정 버퍼에 저장하는 과정과 상기 채널 추정 버퍼에서 출력되는 상기 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트 포지션 데이터를 상기 12 비트 픽스트 포인트 데이터로 변환하여 시간 보간부에 입력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 연속된 4개의 채널 데이터 변경시에도 성능에는 영향을 주지않고, 21%(=100 - (4*9+2)/(4*12)*100) 정도 메모리가 절약되는 이점이 있다.
상기 (4*9+2) 에서 4는 4개의 연속된 채널, 9는 9비트 그리고 2는 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 포지션 비트를 나타낸다.
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.
이하, 본 발명은 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 도 1을 참조하면, 주파수 보간부는 수신한 데이터에 대해 주파수 보간을 수행하고, FXP2FLP부(FiXed Point 2 FLoating Point)(플로팅 변환부)(120)는 연속된 4개의 채널 데이터의 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개 의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트의 포지션 데이터로 변환하여 FI 채널 버퍼(130)에 저장한다.
이후, 상기 FI 채널 버퍼(130)에서 출력되는 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트 포지션 데이터를 FLP2FXP부(FLoating Point 2 FiXed Point)(픽스트 변환부)(140)가 12비트 픽스트 포인트 데이터로 변환하여 시간 보간부(150)에 입력한다.
상기 FXP2FLP부(120)의 동작은 다음과 같다. 하기와 같은 연속된 4 채널 데이터가 있다고 가정하자.
12'b 1111 110x xxxe
12'b 0000 1xxx xxxe
12'b 0001 xxxx xxex
12'b 110x xxxx exxx
도 3에서와 같이, 상기 데이터에서 8번째 비트를 기준 비트로 설정하고 데이터가 양수일 때(즉 부호(sign) 비트가 "0"일 때) non-zero 비트가 기준 비트 주위로 왼쪽에 위치 하느냐 또는 오른쪽에 위치 하느냐에 따라 포지션 비트를 결정한다.
그리고, 상기 데이터가 음수일 때(즉 부호(sign) 비트가 "1"일 때), non-one 비트가 기준 비트 주위로 왼쪽에 있느냐 혹은 오른쪽에 있느냐에 따라 포지션 비트를 결정한다.
이 경우, 기준 비트의 오른쪽에 위치하면 포지션 비트는 2'b 00가 되고 왼쪽에 위치 하면 몇 비트 이동(shift)되었느냐에 따라 2'b 01, 2'b 10, 2'b 11이 된다.
상기 데이터에서 12'b 1111 110x xxxe은 기준 비트에서 non-one 비트가 오른 쪽에 있으므로 포지션 비트를 2'b 00 로 설정한다.
상기 데이터에서 12'b 0000 1xxx xxxe은 기준 비트와 동일하므로 포지션 비트는 2'b 00이 된다.
상기 데이터에서 12'b 0001 xxxx xxex은 non-zero 비트가 기준 비트에서 왼쪽으로 1 비트 이동(shift)되었으므로 2'b 01이 된다.
상기 데이터에서 12'b 110x xxxx exxx은 non-one 비트가 기준 비트에서 왼쪽으로 2 비트 이동되었으므로 2'b 10이 된다.
이후, 도 4와 같이 12 비트 데이터를 11 비트 플로팅 포인트 데이터로 변환한다. 이 과정은 하기와 같다.
9'b 1 110x xxxe 2'b 00
9'b 0 1xxx xxxe 2'b 00
9'b 0 1xxx xxxe 2'b 01
9'b 1 0xxx xxxe 2'b 10
상기 4 가지의 데이터에서 포지션 비트 하나를 선택한다. 선택하는 규칙은 4개 데이터 중에서 제일 큰 지수(exponent) 값을 갖는 것을 선택하는 것이다. 즉, 상기 데이터에서는 2'b 10이 선택된다. 상기 2'b 10는 공통 포지션 비트이다.
9'b 1 110x xxxe
2'b 10
9'b 0 1xxx xxxe
9'b 0 1xxx xxxe
9'b 1 0xxx xxxe
상기 데이터에서 2 번째와 3 번째 데이터가 동일하다. 그래서 선택된 포지션 비트(2'b 10)와 기존 포지션 비트(2'b 00, 2'b 01)와 차이만큼 오른쪽 이동(right shift)을 수행한다. 이는 하기와 같이 표현될 수 있다.
9'b 1 1111 0xxx
2'b 10
9'b 0 001x xxxx
9'b 0 01xx xxxx
9'b 1 0xxx xxxe
이후, 11 비트로 변환된 플로팅 포인트 데이터는 상기 FI 채널 버퍼(130)에 저장된다.
상기 FLP2FXP부(140)의 동작은 하기와 같다.
상기 FLP2FXP부(140)는 FI 채널 버퍼(130)에 출력한 11 비트 플로팅 포인트 데이터에 대해, 도 5와 같이 다시 12 비트 픽스트 포인트 데이터로의 변환 과정을 수행한다. 이를 위한 과정은 하기와 같다.
먼저, 11 비트의 각 데이터에 포지션 비트를 붙인다. 그러면, 12 비트 데이터로 변환되고 하기와 같이 표현된다.
11'b 1 1111 0xxx 10
11'b 0 001x xxxx 10
11'b 0 01xx xxxx 10
11'b 1 0xxx xxxe 10
이후, 상기 데이터에 부호(sign) 비트를 붙여 지수 비트를 제거한다. 이는 하기와 같이 표현된다.
12'b 1111 1111 0xxx
12'b 0000 001x xxxx
12'b 0000 01xx xxxx
12'b 1111 0xxx xxxx
이후, 상기 데이터를 왼쪽 이동(left shift) 하여 원래 데이터와 유사한 데이터를 생성한다. 이는 하기와 같이 표현된다.
12'b 11 1111 0xxx 00
12'b 00 001x xxxx 00
12'b 00 01xx xxxx 00
12'b 11 0xxx xxxe 00
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 채널 추정기는 12비트 픽스트 포인트 데이터를 입력받는다(210 단계), 상기 12비트 픽스트 포인트 데이터는 주파수 보간부가 출력한 것이다.
이후, 각각의 입력 데이터에 대해 포지션 비트를 결정하고(220 단계) 공통 포지션 비트를 선택한다(230 단계). 이후, 각각의 데이터에 대해 각각의 포지션 비트와 공통 포지션 비트의 차이를 보정한다(240 단계).
이후, 9 비트로 변환된 플로팅 포인트 데이터를 FI 채널 버퍼에 저장하고 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트 포지션 데이터를 포지션 버퍼(FI 채널 버퍼)에 저장한다(250 단계).
상기 FI 채널 버퍼에서 데이터 출력시, 출력 데이터, 즉, 9 비트 플로팅 포인트 데이터에 대해 포지션 비트를 추가한다(260 단계).
이후, 상기 포지션 비트를 추가한 데이터에 대해 부호 비트르 추가하여 12 비트 데이터를 생성한다(270 단계).
이후, 부호 비트를 추가한 12 비트 데이터에 대해 왼쪽 이동을 수행함으로써, 최종적으로 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 생성한다(280 단계).
이후, 생성한 상기 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 시간 보간부로 입력한다(290 단계).
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기의 성능을 비교한 그래프이다.
상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 데이터 저장 알고리즘을 이용한 채널 추정기 구현시의 성능을 도시한 것이다. 상기 도 6에서 본 발명의 알고리즘을 적용한 경우에도 성능 감소가 거의 없음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 포지션 기법을 적용하여 데이터를 변환하는 경우에도 성능에는 큰 영향이 없음이 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 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기의 블록 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기의 동작 과정을 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 12 비트 데이터을 11 비트 데이터로 변환하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연속된 4개의 채널에서 한 개의 포지션을 선택하는 과정을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 비트 포지션을 수행한 데이터를 다시 12비트 데이터로 변환하는 과정을 도시한 도면, 및,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기의 성능을 비교한 그래프.

Claims (10)

  1. 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 채널 추정 장치에 있어서,
    주파수 보간부가 출력한 연속된 4개의 채널 데이터의 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트의 포지션 데이터로 변환하여 채널 추정 버퍼에 저장하는 플로팅 변환부와,
    상기 채널 추정 버퍼에서 출력되는 상기 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트 포지션 데이터를 상기 12 비트 픽스트 포인트 데이터로 변환하여 시간 보간부에 입력하는 픽스트 변환부를 포함하는것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 플로팅 변환부는 상기 12비트 픽스트 포인트 데이터를 제공받아 상기 12비트 픽스트 포인트 데이터에 대한 포지션 비트를 결정하고 공통 포지션 비트를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서
    상기 플로팅 변환부는 상기 12비트 픽스트 포인트 데이터에 대한 포지션 비트와 상기 공통 포지션 비트의 차이를 보정하여 9비트 플로팅 포인트 데이터를 생성하고, 상기 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 2비트 포지션 데이터를 생성하여 상기 채널 추정 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서
    상기 픽스트 변환부는 상기 9비트 플로팅 포인트 데이터에 상기 2비트 포지션 데이터를 추가하여 11비트 플로팅 포인트 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서
    상기 픽스트 변환부는 상기 생성한 11비트 플로팅 포인트 데이터에 부호 비트를 추가하여 12비트 플로팅 포인트 데이터를 생성하고 상기 시간 보간부에 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 비트 포지션을 이용한 메모리 크기 감소를 위한 채널 추정 방법에 있어서,
    주파수 보간부가 출력한 연속된 4개의 채널 데이터의 12 비트 픽스트 포인트 데이터를 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트의 포지션 데이터로 변환하여 채널 추정 버퍼에 저장하는 제 1 과정과,
    상기 채널 추정 버퍼에서 출력되는 상기 연속된 4개의 채널 데이터의 9 비트 플로팅 포인트 데이터와 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 한 개의 2 비트 포지션 데이터를 상기 12 비트 픽스트 포인트 데이터로 변환하여 시간 보간부에 입력하는 재 2 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서
    상기 제 1 과정은, 상기 12비트 픽스트 포인트 데이터를 제공받아 상기 12비트 픽스트 포인트 데이터에 대한 포지션 비트를 결정하고 공통 포지션 비트를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서
    상기 제 1 과정은, 상기 12비트 픽스트 포인트 데이터에 대한 포지션 비트와 상기 공통 포지션 비트의 차이를 보정하여 9비트 플로팅 포인트 데이터를 생성하고, 상기 연속된 4개의 채널 데이터에 대한 2비트 포지션 데이터를 생성하여 상기 채널 추정 버퍼에 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서
    상기 제 2 과정은, 상기 9비트 플로팅 포인트 데이터에 상기 2비트 포지션 데이터를 추가하여 11비트 플로팅 포인트 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서
    상기 제 2 과정은, 상기 생성한 11비트 플로팅 포인트 데이터에 부호 비트를 추가하여 12비트 플로팅 포인트 데이터를 생성하고 상기 시간 보간부에 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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