KR101624145B1 - A method for error correction using Reed Solomon - Convolutional Concactenated Code and an apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리드 솔로몬 컨벌루션 연접 코드 방식의 에러 정정 방법 및 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 비터비 복호 결과, 시작 및 끝 스테이트의 불일치가 발생한 프레임 중 프레임 신뢰도가 낮은 순으로 2t 심벌 길이의 소거 위치를 찾는 과정과, 상기 소거 위치에 따라 정정할 위치 정보를 가지는 소거 위치 다항식을 생성하는 과정과, 상기 소거 위치 다항식을 이용하여, 리드 솔로몬 방식으로 에러 정정을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 솔로몬 컨벌루션 연접 코드 방식의 에러 정정 방법 및 장치를 제공한다. The present invention relates to a method and apparatus for error correction of a Reed-Solomon convolutional code scheme. The present invention relates to a method and apparatus for error correction of a Reed-Solomon convolutional code scheme, Generating an erasure locator polynomial having positional information to be corrected according to the erasure position, and performing error correction using the erasure locator polynomial using the Reed Solomon method. And an error correction method and apparatus of the Reed-Solomon convolutional code system.
Reed Solomon, viterbi Reed Solomon, viterbi
Description
본 발명은 리드 솔로몬 및 컨벌루션 연접 코드 방식의 에러 정정 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 에러 정정 용량을 늘릴 수 있는 리드 솔로몬 및 컨벌루션 연접 코드 방식의 에러 정정 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for error correction of Reed Solomon and convolutional code systems, and more particularly to a method and apparatus for error correction of Reed-Solomon and convolutional code systems that can increase the error correction capacity.
본 발명은 위성 및 이동통신 등의 통신 시스템과 디지털 저장 매체에서 순방향의 에러를 정정하는 기술(FEC : Forward Error Correction)로 널리 사용되고 있는 RS-CC 연접 코드의 채널 코딩 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for channel coding an RS-CC concatenated code widely used as a forward error correction (FEC) technique in a communication system such as satellite and mobile communication and a digital storage medium.
RS-CC 연접 코드(Reed Solomon Code - Convolutional Concactenated Code) 방식의 채널 코딩은 리드 솔로몬 코드(Reed Solomon Code)와 컨볼루션 코드(Convolutional Code)를 연접하여 사용하는 부호이다. Channel coding of the RS-CC concatenated code is a code that concatenates Reed Solomon code and Convolutional code.
비터비 복호기는 채널에서 발생하는 산발 에러(Scattered Error)에 대한 정정능력이 뛰어난 반면에 군집 에러(Burst Error)에 대한 정정능력이 부족하여, 이를 보완하기 위하여 리드 솔로몬 복호기를 사용하여 군집 에러를 처리하게 된다.The Viterbi decoder has excellent ability to correct for scattered errors occurring in the channel, but it has insufficient ability to correct for the burst error. To compensate for this error, the Reed Solomon decoder is used to process the cluster error .
비터비 복호기는 일반적으로 입력신호를 구속장 길이(Constraint length)의 5~8배 길이로 자른 프레임 단위로 복호를 수행한다. 또한, 비터비 복호기는 산발에러 정정능력을 높이기 위해서는 소프트 디시젼 디코딩(Soft Decision Decoding) 정정 방법을 사용한다.The Viterbi decoder generally decodes the input signal in units of frames, which are cut to a length of 5 to 8 times the constraint length. In addition, the Viterbi decoder uses a Soft Decision Decoding (AMC) correction method to improve the scatter error correction capability.
리드 솔로몬 코드부호는 비트가 아닌 N 비트의 심벌(Symbol)로 이루어져 있으며 K개의 Data 심벌에 2t 심벌 길이의 패리티 심벌을 더하여 N 심벌 데이터를 코드워드(Codeword)로 생성하여 전송한다. 리드 솔로몬 복호기는 1개의 코드워드 내에서 1t 심볼 길이 이내의 에러 심벌에 대하여는 항상 정정할 수 있는 특징을 가진다. The Reed-Solomon code code is composed of N bits of symbols, not a bit, and a parity symbol of 2t symbol length is added to K data symbols to generate N code data as a codeword, and the N code data is transmitted. The Reed-Solomon decoder has a characteristic that it can always correct for error symbols within 1 t symbol length in one code word.
RS-CC 연접 코드 복호기에서는 비터비 복호기로 산발 에러를 정정한 뒤, 리드 솔로몬 복호기로 군집에러를 정정한다. 리드 솔로몬 복호기의 입력 코드워드는 다수의 비터비 복호기의 출력 프레임으로 구성된다.In the RS-CC concatenated code decoder, the Viterbi decoder corrects the scatter error, and then the cluster error is corrected by the Reed Solomon decoder. The input codeword of the Reed-Solomon decoder is composed of output frames of a plurality of Viterbi decoders.
기존의 RS-CC 연접 코드 복호기에서는 군집 에러에 대한 정정 능력은 패리티 길이의 절반(1t 심벌 길이)에 의해서 제한된다. 코드워드 내에서 1t개 초과의 군집 에러가 발생할 경우 복호가 불가능하게 되어 CRC 에러를 나타내게 된다. In the conventional RS-CC concatenated code decoder, the correction capability for the cluster error is limited by half of the parity length (1 t symbol length). If a cluster error of more than 1t occurs in the codeword, decoding becomes impossible and a CRC error is indicated.
따라서 상술한 바와 같은 종래의 제약을 감안한 본 발명의 목적은 RS-CC 연접코드 채널 코딩 장치에서 사용하는 리드솔로몬 복호부에서 각각의 RS 코드워드에 대한 기존의 패리티 길이의 절반인 1t로 제한된 군집 에러의 정정 능력을 최대 2t개까지 향상 시키는 에러 정정 장치 및 방법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is therefore an object of the present invention to provide a RS decoder for RS- Of the present invention is improved to a maximum of 2t.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리드 솔로몬 컨벌루션 연접 코드 방식의 에러 정정 방법은, 비터비 복호 결과, 시작 및 끝 스테이트의 불일치가 발생한 프레임 중 프레임 신뢰도가 낮은 순으로 2t 심벌 길이의 소거 위치를 찾는 과정과, 상기 소거 위치에 따라 정정할 위치 정보를 가지는 소거 위치 다항식을 생성하는 과정과, 상기 소거 위치 다항식을 이용하여, 리드 솔로몬 방식으로 에러 정정을 수행하는 과정을 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of correcting an error of a Reed-Solomon convolutional code scheme, the method comprising the steps of: 2t symbol length, generating an erasure locator polynomial having positional information to be corrected according to the erasure position, and performing error correction using the erasure locator polynomial using the Reed Solomon method .
상기 에러 정정을 수행하는 과정은, 에러 위치 다항식에 상기 소거 위치 다항식을 곱한 값과, 에러 크기 다항식을 이용하여, 에러 크기 및 에러 위치를 산출하는 과정과, 상기 에러 크기 및 에러 위치를 이용하여 데이터를 정정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. The step of performing the error correction includes the steps of calculating an error size and an error position using a value obtained by multiplying the error locator polynomial by the erasure locator polynomial and an error magnitude polynomial, And correcting the error signal.
상기 프레임 신뢰도는, 하나의 프레임에서, 프레임의 마지막 스테이트의 신뢰도, 프레임의 모든 스테이트 신뢰도의 합산, 및 프레임의 모든 스테이트 중 일부 스테이트 신뢰도의 합산 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 산출하는 것을 특징으 로 한다. Wherein the frame reliability is calculated by using at least one of reliability of a last state of a frame, sum of all state reliability of a frame, and sum of some state reliability among all states of a frame in one frame do.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리드 솔로몬 컨벌루션 연접 코드 방식의 에러 정정 장치는, 비터비 복호 결과, 시작 및 끝 스테이트의 불일치가 발생한 복수개의 프레임 중 프레임 신뢰도가 낮은 순으로 2t 심벌 길이의 소거 위치를 찾는 비터비 복호부; 및 상기 소거 위치에 따라 정정할 위치 정보를 가지는 소거 위치 다항식을 생성하며, 상기 소거 위치 다항식을 이용하여, 리드 솔로몬 방식으로 에러 정정을 수행하는 리드 솔로몬 복호부;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for correcting an error of a Reed-Solomon convolutional code system, the apparatus comprising: A Viterbi decoding unit for finding an erasure position of a 2t symbol length in order; And a Reed Solomon decoding unit which generates an erasure locator polynomial having positional information to be corrected according to the erasure position and performs error correction using the erasure locator polynomial using the Reed Solomon method.
상기 리드 솔로몬 복호부는, 상기 소거 위치를 이용하여 소거 위치 다항식을 생성하는 소거 위치 다항식 생성부; 상기 에러 정정을 수행하는 과정은, 에러 위치 다항식에 상기 소거 위치 다항식을 곱한 값과, 에러 크기 다항식을 이용하여, 에러 크기 및 에러 위치를 산출하는 패러티 연산부; 및 상기 에러 크기 및 에러 위치를 이용하여 데이터를 정정하는 에러 정정부;를 포함한다. Wherein the Reed-Solomon decoding unit comprises: an erasure locator polynomial generator for generating an erasure locator polynomial using the erasure locator; Wherein the step of performing the error correction includes: a parity operation unit for calculating an error size and an error position using a value obtained by multiplying an error locator polynomial by an erasure locator polynomial and an error magnitude polynomial; And an error correction unit for correcting the data using the error size and the error position.
상기 비터비 복호부는, 하나의 프레임에서, 프레임의 마지막 스테이트의 신뢰도, 프레임의 모든 스테이트 신뢰도의 합산, 및 프레임의 모든 스테이트 중 일부 스테이트 신뢰도의 합산 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 프레임 신뢰도를 산출하는 프레임 신뢰도 산출부를 포함한다. The Viterbi decoding section calculates frame reliability using at least one of the reliability of the last state of the frame, the sum of all the state reliability of the frame, and the sum of some state reliability among all states of the frame in one frame And a frame reliability calculation unit.
본 발명에 따르면, 프레임 신뢰도를 이용하여 에러 위치를 찾아내되, 2t 개의 심벌 길이의 소거 위치를 찾아내어 이를 이용하여 에러 정정을 수행함으로써, 한 번에 수행할 수 있는 에러 정정의 용량을 늘릴 수 있다. 이에 따라, 에러 정정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. According to the present invention, the error position is found using the frame reliability, and the error correction is performed using the erasure position of 2t symbol lengths, thereby increasing the capacity of error correction that can be performed at one time . Thus, reliability of error correction can be improved.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 RS-CC 부호 및 복호를 사용하는 무선 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a diagram for explaining a wireless communication system using RS-CC coding and decoding according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 송신측은 CRC 연산을 통해 CRC 코드를 부착하는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 처리부(10), 리드 솔로몬(Reed Solomon) 부호화를 수행하는 리드 솔로몬(Reed Solomon) 부호부(20), 컨벌루션(Convolution) 부호화를 수행하는 길쌈 부호부(30), 및 변조를 수행하는 변조부(40)를 포함한다. 송신측에서 CRC 코드 부착, 리드 솔로몬 인코딩, 컨벌루션 인코딩 및 변조 과정을 거친 신호는 채널(1000)을 통해 수신측에 전송된다. Referring to FIG. 1, a transmitter includes a CRC (Cyclic Redundancy Check)
수신측은 수신된 신호를 복조하기 위한 복조부(100), 비터비(Viterbi) 복호화를 수행하는 비터비 복호부(200), 리드 솔로몬 복호화를 수행하는 리드 솔로몬 복호부(300) 및 CRC 검사를 수행하는 CRC 처리부(400)를 포함한다. The receiver includes a
상술한 무선 통신 시스템에서 에러 정정 및 검증을 위한 구성인 비터비 복호부(200), 리드 솔로몬 복호부(300) 및 CRC 처리부(400)에 대해서 설명하기로 한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 비터비 복호부(200)는 연판정(Soft Decision) 방식 및 테일 바이팅(Tail Biting) 방식을 사용하며, 리드 솔로몬 복호부(300)는 소거(Erasure) 방식을 사용함을 예로 들어 설명하기로 한다. The Viterbi
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에러 정정 장치를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining an error correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 에러 정정 장치는 크게 비터비 복호부와(200), 리드 솔로몬 복호부(300) 및 CRC 처리부(400)를 포함한다. The error correction apparatus according to an embodiment of the present invention mainly includes a Viterbi
비터비 복호부(200)는 RS(Reed Solomon) 코드 워드(CW, CodeWord)를 출력함과 동시에, 출력하는 RS 코드 워드 중 발생할 수 있는 다수개의 에러 후보 프레임에서 프레임당 신뢰도가 낮은 순으로 2t 심벌 길이의 소거 위치(에러 위치)를 출력한다. The Viterbi
그러면, 리드 솔로몬 복호부(300)는 2t 심벌 길이의 소거 위치를 이용하여, 에러 위치 다항식을 생성하고, 생성한 다항식을 이용하여 에러를 정정한다. Then, the Reed-Solomon
CRC 처리부(400)는 에러 정정한 데이터에 CRC 연산을 통해 오류를 검출한다. The
종래에 RS 코드워드의 패러디에 수납되는 에러 위치가 1t 심볼 길이인 것을 감안하면, 본 발명은 한 번에 정정할 수 있는 에러 정정의 용량이 늘어난다. In view of the fact that the error position stored in the parody of the RS code word is 1t symbol length in the related art, the capacity of error correction that can be corrected at one time increases.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 비터비 복호부(200) 및 리드 솔로몬 복호부(300)에 대해서 각각 설명하기로 한다. Hereinafter, the Viterbi
먼저, 비터비 복호부(200)에 대해서 설명한다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 비터비 복호부(200)를 설명하기 위한 도면이다. First, the Viterbi
여기서, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임당 신뢰도를 검출하기 위한 트렐리스(trellis)를 도시한 도면이며, 도 4는 도 2에서 비터비 복호부를 발췌한 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating a trellis for detecting per-frame reliability according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a Viterbi decoding unit in FIG.
도 3의 도면 부호 (A) 및 (B)를 참조하면, 송신측의 길쌈 부호부(30)의 스테이트(memory state) 처리 방식은 테일 제로(tail zero) 방식(A)과 테일 바이팅(tail biting) 방식(B)으로 나누어 볼 수 있다. 테일 제로(tail zero) 방식(A)은 각 프레임(Frame) 마다 스테이트(state)를 0으로 초기화 한 후 정보(information)를 입력하여 부호화하고 마지막에 스테이트(state)를 0으로 만들어주는 테일 비트(tail bits)를 삽입한다. 한편, 테일 바이팅 방식(B)은, 테일 제로(tail zero) 방식(A)과 다르게 테일(tail)에서의 스테이트(state)에 대한 정보나 스테이트(state)를 제로(zero)로 만들어 주기 위한 작업을 수행하지 않는다. 본 발명에서는 테일 바이팅 방식(B)을 예로 들어 설명하기로 한다. Referring to FIGS. 3 (A) and 3 (B), the memory state processing method of the transmission side
상술한 컨벌루션 부호화에 대응하는 비터비 복호 방식은 수신된 비트에 대하여 트렐리스 상에 존재하는 모든 가지 값(branch metric)을 계산하고, 그 가지 값에 따라 생성되는 경로 메트릭(path metric, 이하, "경로 값"과 혼용하여 사용)이 가장 적은 혹은 큰 경로를 따라 복호를 수행한다. 여기서 비터비 복호 방식은 경로 값(path metric)을 가장 큰 값을 선택하느냐 가장 적은 값을 선택하느냐는 메트릭(metric)을 어떻게 정의하여 사용하느냐에 따라 다르며, 유클리디언(Euclidean) 메트릭을 사용한다고 가정하면 가장 적은 값을 선택하여 사용한다. 여기서 설명되는 예에서는 모두 유클리디언 메트릭을 사용하는 가정하에 이루어질 것이다. The Viterbi decoding method corresponding to the convolutional coding described above calculates all branch metrics existing on the trellis with respect to the received bits and generates a path metric generated according to the branch value, "Path value") is used to perform decoding along the least or large path. Here, the Viterbi decoding method differs depending on whether the path metric is selected as the largest or the smallest metric, and it is assumed that the Euclidean metric is used. The lowest value is selected and used. The examples described here will all be based on the assumption that euclidean metrics are used.
연판정(soft decision) 출력 비터비 복호방식은 복호된 값이 0 또는 1의 경판정(hard decision) 값으로 출력되는 것이 아니라 어느 정도의 신뢰도를 가지고 0 또는 1의 값이 출력된다. The soft decision output Viterbi decoding scheme does not output the decoded value as a hard decision value of 0 or 1 but outputs a value of 0 or 1 with a certain degree of reliability.
연판정 출력 비터비 복호 알고리즘에서는 이러한 신뢰도를 임의의 스테이트(301)로 유입되는 여러 경로들 중 경로 값(path meteric)이 가장 작은 경로(303)와 경로 값이 가장 큰 경로(305)와의 차이로 정한다. 여기서 어느 하나의 스테이트로 유입되는 여러 경로 중 경로 값이 가장 우수하여 계속 존재하는 경로를 생존 경로(surviving path)(실선)라고하고, 경로 값이 불량하여 더 이상 고려되지 않고 무시되는 경로를 경쟁 경로(점선)라고 한다. In the soft decision output Viterbi decoding algorithm, this reliability is determined by the difference between the
그러면, 상술한 트렐리스를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 비터비 복호부(200)를 설명하기로 한다. Hereinafter, the Viterbi
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 비터비 복호부(200)는, 가지값(branch metric) 연산부(201), ACS(Add-Compare-Select) 연산부(203), 역추적(trace-back)부(205), 및 출력부(207)를 통해 입력되는 신호의 산발 에러를 정정하여, 산발 에러가 정정된 신호를 리드 솔로몬 복호부(300)로 출력한다. 4, a Viterbi
또한, 비터비 복호부(200)는 스테이트 불일치 검출부(209), 및 후보 프레임 판단부(211)를 통해 오류가 발생할 가능성이 높은 후보 프레임들을 도출한다. 한편, 비터비 복호부(200)의 신뢰도 저장부(213), 스테이트 신뢰도 검출부(215), 프레임 신뢰도 산출부(217)는, 스테이트 신뢰도를 기반으로 프레임 신뢰도를 산출한다. Also, the Viterbi
이때, 소거 위치 지정부(219)는 후보 프레임들 중에서 프레임당 2t 심벌 길이의 소거 위치를 도출한다. At this time, the erasure
가지값 연산부(201)는 수신되는 비트가 확장된 비트 열과 송신단 길쌈 부호화기의 트렐리스(Trellis) 상의 부호화 비트(Branch Coded Word, 이하 BCW)와의 차이를 이용하여 트렐리스 상의 모든 가지에 대해 가지 값(branch metric)을 계산한다. 가지값 연산부(201)는 먼저, 입력 값과 대표 값과의 거리 값을 계산한다. 여기서, 거리 값은 유클리디안 거리 값임이 바람직하다. 그런 다음, 가지값 연산부(201)는 계산된 거리 값을 통해 상태 천이 과정에서 발생하는 모든 가지 값을 생성한다. 생성한 가지 값은 경로 값(path metric)을 계산을 위해 사용된다. The branch
ACS 연산부(203)는 가지값 연산부(201)에서 계산된 가지 값(branch metric)과 이전 상태의 경로 값(Path metric)을 더하여 현재 상태(301)에 이르는 각 가지로부터의 경로 값(Path metric)을 계산한다. 그리고 ACS 연산부(203)는 각 가지로부터의 경로 값을 비교하여 최소의 경로 값(303)을 찾고, 최소의 경로 값(303)을 갖는 생존 경로(Survivor path)를 선택한다. The
ACS 연산부(203)는 현재 스테이트(301)에 이를 수 있는 이전 스테이트의 경로 값 2 개를 입력받고 최종적으로 현재 스테이트로 이르는 경로 값(303, 305) 중 최소의 경로 값(303)을 선택한다. 이와 같이, ACS 연산부(203)는 최소의 경로 값을 가지는 경로들을 연결하여 생존 경로(303)를 생성한다. The
이를 위하여, ACS 연산부(203)는 3 가지 동작을 수행한다. 이는 합산(ADD), 비교(COMPARE) 및 선택(SELECT)이다. For this, the
합산(ADD)은 이전 상태의 경로 값에 이전 상태에서 현재 상태로 이르는 가지의 가지 값을 더하여 각 가지로부터 현재 상태로 이르는 경로 값을 생성하는 것이다. 비교(COMPARE)는 생성된 각 가지로부터 현재 상태로 이르는 경로 값을 입력받아 뺄셈을 수행하여 그 결과 값을 출력한다. 출력하는 결과 값은 각 가지로부터 현재 상태로 이르는 경로 값 2개의 크기를 비교한 결과를 지시하는 정보이고, 또한 생존 경로를 지시하는 정보이다. 선택(SELECT)은 각 가지로부터 현재 상태로 이르는 경로값 중 작은 값을 선택하여 출력하는 것이다. 즉 생존 경로가 선택된다. 여기서, 유클리디안 메트릭에 따라 작은 값이 선택되는 것이며, 다른 메트릭을 사용하는 경우, 큰 값이 선택될 수 있다. The sum (ADD) is to add the branch values of the branch from the previous state to the current state to the path value of the previous state to generate a path value from each branch to the current state. COMPARE receives the path value from the generated branch to the current state, subtracts it, and outputs the result. The output value is information indicating a result of comparing two sizes of path values from each branch to the current state, and is information indicating a survival path. SELECT is to select and output the smaller of the path values from each branch to the current state. The survival path is selected. Here, a small value is selected according to the Euclidean metric, and when using another metric, a large value can be selected.
생성한 경로 값은 다음 상태의 경로 값을 생성하는데 다시 사용되기 위해 저장한다. The generated path value is stored for reuse to generate the path value of the next state.
상술한 합산(ADD), 비교(COMPARE) 및 선택(SELECT)을 수행하는 중, ACS 연산부(203)는 모든 경로에 대한 신뢰도를 신뢰도 저장부(213)로 출력하며, 신뢰도 저장부(213)는 모든 경로에 대한 신뢰도를 저장한다. The
앞서 설명한 바와 같이, ACS 연산부(203)는 현재 상태(301)로 이르는 경로 값(303, 305) 중 최소의 경로 값(303)을 선택한다. 이때, 선택된 경로를 생존 경로(Survivor path)라 하며, 선택되지 않은 경로를 경쟁 경로(compete path)라고 한다. ACS 연산부(203)는 생존 경로의 경로 값과 경쟁 경로의 경로 값(path metric)의 차이인 신뢰도(Reliability)를 산출할 수 있다. 신뢰도의 값이 높은 경우 해당 비트(Bits)의 에러 정정의 신뢰도가 높으며, 신뢰도의 값이 낮은 경우 해당 비 트(Bits)의 에러 정정의 신뢰도가 낮게 나타난다. As described above, the
역추적부(205)는 ACS 연산부(203)가 검출한 트렐리스 상의 생존 경로를 바탕으로 각 스테이트로 천이하는 과정에서 최소 경로를 선택하는 방식을 통하여 복호를 수행한다. The
이러한 역추적 과정은, 테일 제로(tail zero) 방식의 경우, 스테이트 0으로 시작하여 스테이트 0으로 종료되며, 테일 바이팅(tail biting) 방식의 경우에는 임의의 스테이트에서 시작하여 동일한 스테이트에서 동작이 종료된다. This traceback process starts with state 0 and ends with state 0 in the case of a tail zero system, starts in any state in case of tail biting, and ends in operation in the same state. do.
이때, 시작 스테이트와 마지막 스테이트가 동일한 경우에 에러 정정이 바르게 이루어졌을 가능성이 높으며, 동일하지 않을 경우에는 에러 정정이 실패할 가능성이 높다. At this time, there is a high possibility that the error correction is correctly performed when the start state and the last state are the same, and if not, the error correction is likely to fail.
시작 스테이트와 마지막 스테이트가 동일하지 않은 경우를 "스테이트 불일치(stste mismatch)"라고 칭하기로 한다. 예컨대, 처음 스테이트는 00이었으나, 마지막 스테이트는 00이 아닌 경우를 말한다. The case where the start state and the last state are not the same will be referred to as "stste mismatch ". For example, the first state is 00, but the last state is not 00.
또한, 역추적부(205)는 생존 경로를 역추적함에 있어서, 현재 역추적하고 있는 스테이트를 스테이트 신뢰도 검출부(215)에 알린다. In addition, the
한편, 역추적부(205)에서 비트(bit)별로 복호된 데이터는 출력부(207)에서 바이트(byte) 별로 출력된다. On the other hand, the data decoded for each bit in the
스테이트 불일치 검출부(209)는, 시작 스테이트와 마지막 스테이트가 일치하지 않는 프레임, 즉, 스테이트 불일치 프레임을 역추적부(205)로터 검출하여 후보 프레임 판단부(211)에 알린다. The state
이때, 스테이트 불일치 검출부(209)는 역추적부(205)로터 해당 프레임의 시작 스테이트 및 마지막 스테이트를 검출한 뒤, 시작 및 마지막 스테이트가 일치하지 않은 프레임을 검출한다. At this time, the state
시작 스테이트와 마지막 스테이트가 동일한 경우에 에러 정정이 바르게 이루어졌을 가능성이 높으며, 동일하지 않을 경우에는 에러 정정이 실패할 가능성이 높다. 따라서 후보 프레임 판단부(211)는 스테이트 불일치가 발생한 프레임들을 에러 후보 프레임으로 판단하고, 소거 위치 지정부(219)에 알린다. There is a high possibility that the error correction is correctly performed when the start state and the last state are the same, and if not, the error correction is likely to fail. Therefore, the candidate
한편, 신뢰도 저장부(213)는 모든 경로에 따른 스테이트의 신뢰도를 저장하며, 앞서 설명한 바와 같이, ACS 연산부(203)의 연산 결과에 따라 스테이트의 신뢰도를 저장한다. On the other hand, the
스테이트 신뢰도 검출부(215)는 현재 역추적부(205)가 역추적하고 있는 스테이트를 인지하고, 해당 스테이트에 대한 신뢰도를 출력한다. 출력하는 스테이트의 신뢰도는 신뢰도 저장부(213)로부터 얻을 수 있다. The state
프레임 신뢰도 산출부(217)는 각 프레임에서 현재 역추적부(205)가 추적하고 있는 스테이트의 신뢰도를 스테이트 신뢰도 검출부(215)로부터 수신하여 프레임 신뢰도(FQM, Frame Quality Metric)를 산출한다. The frame
각각의 프레임(Frame)의 에러 정정 결과의 신뢰도는 신뢰성(Reliability)을 이용하여 확인이 가능하다. 프레임의 신뢰도를 측정하는 방법에는 여러 가지 방법이 가능한데 리소스의 제한에 따라서 선택이 가능하다. Reliability of the error correction result of each frame can be confirmed by using reliability. There are several ways to measure the reliability of a frame, depending on the resource limitations.
즉, 프레임 신뢰도를 산출하는 방법은, 첫째, 프레임의 마지막 스테이 트(State)의 신뢰도를 사용하는 방법, 둘째, 프레임의 모든 스테이트 각각의 신뢰도를 합산하는 방법, 셋째, 프레임의 일부 스테이트 마다의 신뢰도를 합산하는 방법이 있으며, 상기한 3 가지 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용한다. That is, the method for calculating the frame reliability includes a method of using the reliability of the last state of the frame, a method of summing the reliability of each state of each frame, and a method of calculating the reliability of each state of the frame , And at least one of the above three methods is used.
소거 위치 지정부(219)는 후보 프레임 판단부(211)로부터 수신한 후보 에러 프레임에서 프레임 신뢰도가 낮은 프레임을 소거 위치로 지정한다. The erasure
소거 위치 지정부(219)는 에러 위치 후보 프레임들 중 프레임 신뢰도(FQM)이 낮은 순의 프레임의 위치를 선택하되, 2t 심벌 길이만큼 선택한다. 이에 따라, 소거 위치 지정부(219)는 2t 심벌 길이의 소거 위치를 출력한다. The erasure
비터비 복호부(200)에서 처리하는 한 프레임을 32bit, 리드 솔로몬 코드워드의 1 심벌 길이가 8bit라고 가정하면, 리드 솔로몬 코드워드의 데이터는 255 심벌이며, 패터리는 32 심벌이 된다. 따라서 8 프레임 길이의 소거 위치를 지정할 수 있다. Assuming that one frame processed by the
상술한 바와 같이, 비터비 복호부(200)는 리드 솔로몬 방식의 복호를 수행함과 동시에, 스테이트 불일치가 발생한 프레임들 중 프레임당 신뢰도를 기반으로 2t 심벌 길이의 소거 위치를 지정하여 출력한다. As described above, the
리드 솔로몬 복호부(300)는 (N, K, t)로 표현되는 RS 코드워드에서 심벌(Symbol) 단위로 에러 정정을 수행한다. 리드 솔로몬 부호의 코드 워드 구조는 입력 K개의 심벌(Symbol)에 2t 심벌(Symbol)의 패리티를 더한 N 심벌(Symbol)의 값을 하나의 코드워드(N = K +2t)로 한다. Reed
비터비 복호부(200)가 2t 심벌 길이의 소거 위치(에러 위치)를 출력함에 따 라, 리드 솔로몬 복호부(300)는 기존의 1t 심벌 길이의 에러 위치를 통해 에러 정정을 수행하던 것에 비해 2t 심벌 길이의 에러 위치를 통해 에러 정정을 수행할 수 있다. 이러한 리드 솔로몬 복호부(300)에 대해서 설명하기로 한다. As the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리드 솔로몬 복호부를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining a Reed Solomon decoding unit according to an embodiment of the present invention.
리드 솔로몬 복호부(300)는 버퍼부(401), 소거 위치 다항식 연산부(403), 신드롬 연산부(405), 제1 곱셈부(407), 에러 다항식 연산부(409), 제2 곱셈부(411), 패러티 연산부(413), 및 에러 정정부(415)를 포함한다. The Reed
버퍼부(401)는 입력되는 신호를 RS 코드 워드 단위로 일시 저장하고, 선입 선출(FIFO, First In First Out) 방식으로 에러 정정부(415)로 출력한다. The
소거 위치 다항식 연산부(403)는 소거 위치 지정부(219)의 2t 심벌 길이의 소거 위치(에러 위치)를 수신하여, 소거 위치 다항식을 생성한다. 소거 위치 다항식은 다음의 <수학식 1>과 같다. The erasure
신드롬 연산부(405)는 입력되는 리드 솔로몬 부호어에서 2t 심벌 길이의 패러티 입력 심벌(Symbol)을 통하여 2t 심벌의 신드롬을 연산한 뒤, 출력한다. The
본 발명의 실시 예에서는, 신드롬 연산부(405)는 신드롬 연산 시 패러티의 에러 위치에 해당하는 부분의 입력값을 0으로 처리하여 연산한다. In the embodiment of the present invention, the
신드롬 연산 후, 제1 곱셈부(407)는 신드롬 다항식과, 소거 위치 다항식을 곱하여 출력한다. After the syndrome operation, the
에러 다항식 연산부(409)는 신드롬 다항식 및 소거 위치 다항식이 곱해진 신호를 수정 유클리드 연산을 수행하여 1t 심벌 길이의 에러 위치와 1t 심벌 길이의 에러 크기를 나타내는 에러 위치 다항식과 에러 크기 다항식을 산출하고, 이를 출력한다. The error
이때, 제2 곱셈부(411)는 에러 위치 다항식과 소거 위치 다항식을 곱하여 패러티 연산부(413)에 입력한다. At this time, the
패러티 연산부(413)는 에러 위치 다항식과 소거 위치 다항식의 곱 및 에러 크기 다항식을 입력 받아, "Forney" 알고리즘을 통해 에러 크기를 산출하여 출력하고, "Chien search" 알고리즘을 통해 에러 위치를 산출하여 출력한다. 에러 위치 다항식 및 소거 위치 다항식을 그 입력으로 함에 따라, 패러티 연산부(413)는 2t 심볼 길이의 알려진 소거 위치(에러 위치)를 통해 보다 많은 수의 에러 위치를 알 수 있다. 이에 따라, 하여 패러티 연산부(413)는 보다 많은 양의 알려진 에러 위치를 통해 에러 위치를 출력할 수 있다. The
에러 정정부(415)는 버퍼부(401)에 일시 저장된 RS 코드워드와 패러티 연산부(413)의 출력인, 에러 위치 및 에러 크기를 이용하여 RS 코드워드의 에러를 정정한다. The
다음으로, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 에러 정정 장치를 통한 에러 정정 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 에러 정정 방법을 설명하기 위한 도면이다. Next, an error correction method using the error correction apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. 6 is a diagram for explaining an error correction method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따르면, 2t개 심벌의 에러 위치(소거 위치)가 저장될 수 있다. 다만, 1t 심벌 길이의 에러 위치를 통해서도 충분히 정정할 수 있는 경우, 즉, 일반적인 경우, 에러 정정 장치는 S601, 및 S603 단계에서 비터비 복호를 수행하고, 1t 심볼 길이의 에러 위치를 통해 리드 솔로몬 복호를 수행하여 에러를 정정한다. 그런 다음, 에러 정정 장치는 S605 단계에서 CRC 검사를 통해 에러 정정 결과를 확인한다. According to the embodiment of the present invention, the error position (erase position) of 2t symbols can be stored. However, in a case where the error correction apparatus can sufficiently correct the error position through the error position of the 1t symbol length, that is, in general, the error correction apparatus performs Viterbi decoding in steps S601 and S603, To correct the error. Then, in step S605, the error correction apparatus checks the error correction result through the CRC check.
이때, CRC 검사 결과 성공(success)인 경우, S607 단계에서 0 내지 1t 심벌에 대해 에러 정정을 하였음을 확인하고 에러 정정 프로세스를 종료한다. 반면, S605 단계의 CRC 검사 결과 실패(fail)인 경우, 1t 심벌 길이 이상의 에러 위치(소거 위치)로 인한 실패일 수 있다. 따라서 에러 정정 장치는 S615 단계로 진행하여, 소거 위치 다항식을 이용한 리드 솔로몬 복호를 수행한다. At this time, if the CRC check result is success, it is confirmed in step S607 that the error correction is performed on the 0 to 1t symbols, and the error correction process is terminated. On the other hand, if the CRC check result in step S605 is a failure, it may be a failure due to an error position (erasure position) of 1 t symbol length or more. Therefore, the error correction apparatus proceeds to step S615 and performs the Reed Solomon decoding using the erasure locator polynomial.
소거 위치 다항식을 이용하기 위해서는 2t 심벌 길이의 소거 위치를 미리 알아야 한다. 이러한 이유로, 에러 정정 장치는 S601 단계의 비터비 복호가 시작되면, S609 단계에서 프레임 신뢰도를 산출하고, S611 단계에서 상태 불일치가 발생한 프레임을 검출하며, S613 단계에서 상태 불일치가 발생한 프레임 중 프레임 신뢰도에 따라 2t 심벌 길이의 소거 위치를 찾는다. 이에 따라, 에러 정정 장치는 S605 단계에서 CRC 오류가 발생한 경우, S613 단계에서 소거 위치 다항식을 이용한 리드 솔로몬 복호를 수행한다. 앞서 설명한 바와 같이, 소거 위치 다항식은 <수학식 1>과 같이 2t 심벌 길이의 소거 위치를 이용하여 생성한다. In order to use the erasure locator polynomial, the erasure position of the 2t symbol length must be known in advance. For this reason, when the Viterbi decoding in step S601 is started, the error correction apparatus calculates the frame reliability in step S609, detects a frame in which a state mismatch has occurred in step S611, and determines a frame reliability of frames in which state mismatch has occurred And finds the erasure position of the 2t symbol length. Accordingly, if a CRC error occurs in step S605, the error correction apparatus performs Reed Solomon decoding using the erasure locator polynomial in step S613. As described above, the erasure locator polynomial is generated using the erasure position of the 2t symbol length as shown in Equation (1).
이어서, 에러 정정 장치는 S617 단계에서 CRC 검사를 수행한다. S617 단계의 CRC 검사 결과 성공(success)한 경우, 에러 정정 장치는 S619 단계에서 t+1 내지 2t 개의 심벌에 대해 에러 정정을 하였음을 확인하고 에러 정정 프로세스를 종료한다. 그렇지 않은 경우(fail), 에러 정정 장치는 S621 단계에서 에러 정정에 실패하였음을 리턴하고 프로세스를 종료한다. Subsequently, the error correction apparatus performs a CRC check in step S617. If the CRC check result of step S617 is successful, the error correction device confirms that error correction has been performed for t + 1 to 2t symbols in step S619, and ends the error correction process. If not, the error correction device returns that the error correction has failed in step S621 and terminates the process.
리드 솔로몬 복호부는 t개 이하의 에러 심벌에 대하여는 항상 정정이 가능하며 t+1 ~ 2t개의 에러 심벌에 대하여는 에러의 존재 유무만 파악되며, 에러의 수정은 불가능하다. 단, 본 발명의 실시 예에 따르면, 최대 2t개의 에러 심벌의 위치(소거 위치)를 알고 있을 경우 2t개의 심벌까지의 정정이 항상 가능하다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 소거 위치(에러 위치)를 2t 심벌 길이만큼 늘려 에러 정정을 수행함으로써, RS-CC 복호 장치의 군집에러 정정 능력이 최대 2배까지 증가될 수 있다. 또한, 1t 심벌 길이의 에러 위치를 이용하여 에러 정정을 수행하다가, 1t 심벌 길이의 에러 위치를 통해 정정이 불가능한 경우, 즉, CRC 에러가 발생한 경우에만 선택적으로 본 발명의 실시 예를 이용할 수도 있다. The Reed-Solomon decoding section can always correct for error symbols of less than or equal to t, and for error symbols of t + 1 to 2t, only the presence or absence of errors is known, and error correction is impossible. However, according to the embodiment of the present invention, correction of up to 2t symbols is always possible when the positions (erase positions) of up to 2t error symbols are known. According to the embodiment of the present invention, by performing error correction by increasing the erase position (error position) by 2t symbol length, the cluster error correction capability of the RS-CC decoding apparatus can be increased up to 2 times. In addition, it is possible to selectively use the embodiment of the present invention only when the error correction is performed using the error position of the 1 t symbol length, and the correction can not be performed through the error position of the 1 t symbol length, that is, when the CRC error occurs.
따라서 본 발명에서는 에러 정정이 실패할 경우 프레임 내에서 연속으로 에러 비트(Error Bits)를 발생시키는 비터비 복호부(200)의 특징을 이용한다. Therefore, in the present invention, when error correction fails, the feature of the
즉, 비터비 복호부(200)에서 스테이트 불일치 및 스테이트 신뢰도를 이용하여 2t 심벌 길이의 소거 위치, 즉, 에러 프레임들을 찾아낸 후, 리드 솔로몬 복호부(300)에 적용하여 정정 능력이 향상될 수 있다. That is, after the erasure positions of the 2-t symbol length, that is, the error frames, are detected using the state mismatch and the state reliability in the
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가 지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 RS-CC 부호 및 복호를 사용하는 무선 통신 시스템을 설명하기 위한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining a wireless communication system using an RS-CC code and decoding according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에러 정정 장치를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining an error correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 비터비 복호부를 설명하기 위한 도면이다. 3 and 4 are views for explaining a Viterbi decoding unit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리드 솔로몬 복호부를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining a Reed Solomon decoding unit according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 에러 정정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining an error correction method according to an embodiment of the present invention.
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