KR101920064B1

KR101920064B1 - 협대역 사물 인터넷 단말의 블라인드 복호 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101920064B1
Application number: KR1020170111976A
Authority: KR
Inventors: 채수창; 이문식; 박형준; 이후성
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-11-19
Also published as: KR20180027363A

Abstract

협대역 사물 인터넷 단말의 블라인드 복호 방법 및 장치가 제공된다. 블라인드 복호 장치는, 시스템 정보에 대응하는 데이터 시퀀스가 할당된 복수의 서브블록에 대응하는 복수의 서브블록 메모리와, 상기 복수의 서브블록 메모리로부터 출력되는 데이터 시퀀스를 데이터별로 누적하는 누적 메모리를 포함하는 블라인드 복호 메모리를 포함한다. 클리핑부는 상기 누적 메모리에 저장된 데이터를 클리핑하여 복호 메모리에 저장하며, 이후, 복호기가 상기 복호 메모리에 저장된 데이터를 토대로 복호를 수행한다.

Description

협대역 사물 인터넷 단말의 블라인드 복호 방법 및 장치{Method and apparatus for blind decoding for terminal in narrow band Internet of things}

본 발명은 블라인드 복호에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 협대역 사물 인터넷 단말의 블라인드 복호 방법 및 장치에 관한 것이다.

인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아서 처리하는 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 망으로 진화하고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술 등과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크 (sensor network), 사물 통신 (Machine to Machine, M2M), MTC (Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.

사물통신은 다양한 서비스 형태로 나타날 수 있는데, 예를 들면, 스마트 측정 계량기(Smart Metering), 위치 추적(Tracking & Tracing), 원격 보수 및 제어(Remote Maintenance & Control), eHealth 등이 있다. 사물통신은 생활 속 사물들을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 환경을 제공하며, 이를 위해 3GPP에서는 이동통신망을 통해 저전력 광역(LPWA: Low Power Wide Area) 통신을 지원하는 협대역 사물 인터넷(NB IoT: Narrow Band Internet of Things) 표준을 정의하였다. GSM(Global System for Mobile Communication) 또는 LTE(Long Term Evolution) 망에서 좁은 대역을 이용하여, 수백 kbps 이하의 데이터 전송 속도와 10km 이상의 광역 서비스를 지원한다. 따라서 이는 수도 검침, 위치 추적용 기기 등과 같이 원거리에 있고 전력 소비가 낮은 사물 간의 통신에 적합하다.

이러한 NB IoT에서, 단말이 시스템에 접속하기 위해 반드시 알아야 하는 최소한의 시스템 정보는 NPBCH(Narrowband Physical Broadcast Channel)를 통해 전송된다. NB IoT 단말은 NPBCH를 복호하여 시스템 정보를 획득하여야 하며, NB IoT 단말의 소비 전력 감소를 위해 복잡도가 낮은 복호 방법이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 협대역 사물 인터넷(NB IoT: Narrow Band Internet of Things) 시스템에서, NPBCH를 복호하는 단말의 블라인드 복호 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 NB IoT 단말을 위한 복잡도가 낮은 블라인드 복호 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 블라인드 복호 장치가 제공된다. 블라인드 복호 장치는, 협대역 사물 인터넷 단말을 위한 복호 장치로서, 시스템 정보에 대응하는 데이터 시퀀스가 할당된 복수의 서브블록에 대응하는 복수의 서브블록 메모리와, 상기 복수의 서브블록 메모리로부터 출력되는 데이터 시퀀스를 데이터별로 누적하는 누적 메모리를 포함하는 블라인드 복호 메모리; 상기 누적 메모리에 저장된 데이터를 클리핑하는 클리핑부; 상기 클리핑처리된 데이터를 저장하는 복호 메모리; 및 상기 복호 메모리에 저장된 데이터를 토대로 복호를 수행하는 복호기를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, NB-IoT 에서 최소의 복잡도의 구조를 가지는 장치를 이용하여 최소한의 복호 횟수로 NPBCH를 복호할 수 있다.

또한, 물리 채널인 NPBCH의 블라인드 복호를 수행함으로써, 블라인드 복호 결과로 프레임 경계를 알 수 있고, 송신 안테나 개수를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 물리채널(NPBCH)의 프레임 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CRC에 대한 안테나 마스킹을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 NPBCH의 송신 및 수신 처리 과정을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이트 매칭을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이트 매칭 역과정 및 이에 따라 출력되는 데이터 시퀀스를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복호 장치의 구조도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 서브블록 메모리의 구조를 나타낸 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 복호 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복호 장치의 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 사용자 장비(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MS, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), gNB, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, NB, eNB, gNB, ABS, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 블라인드 복호 방법 및 장치에 대하여 설명한다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템에서 하향링크 대역(bandwidth)은 다수의 자원 블록(RB: Resource Block)들로 이루어지며, 각 물리적 자원 블록(PRB: Physical Resource Block)은 주파수 축을 따라 배열된 12개의 서브캐리어들과 시간 축을 따라 배열된 14개 또는 12개의 OFDM 심볼들로 구성될 수 있다. 여기서, PRB는 자원 할당의 기본 단위가 된다.

시간 축 상에서 서브프레임(sub프레임)은 0.5msec 길이의 2개의 슬롯(slot), 즉 제1슬롯 및 제2슬롯으로 구성된다. 제어 채널 영역인 물리적 전용 제어 채널(PDCCH: Physical Dedicated Control Channel) 영역과 데이터 채널 영역인 ePDCCH(enhanced PDCCH) 영역은 시간 축 상에서 분할되어 전송된다. 이는 제어 채널신호를 빠르게 수신하고 복조하기 위한 것이다. 뿐만 아니라, PDCCH 영역은 전체 하향링크 대역에 걸쳐서 위치하는데 하나의 제어 채널이 작은 단위의 제어 채널들로 분할되어 전체 하향링크 대역에 분산되어 위치하는 형태를 가진다.

상향링크는 크게 제어 채널(PUCCH)과 데이터 채널(PUSCH)로 나뉘며 하향링크 데이터 채널에 대한 응답 채널과 기타 피드백 정보가 데이터 채널이 없는 경우에는 제어 채널을 통해, 데이터 채널이 있는 경우에는 데이터 채널에 전송된다. 다양한 예시에 따라, 상기 채널들은 저비용(low-cost) 단말을 위한 협대역 전송에 맞도록 기존 LTE 또는 LTE-A 단말들에게 전송하는 채널들과는 다르게 설계될 수 있으며, 완전히 구별되어 기지국으로부터 전송될 수도 있다.

LTE 시스템의 하향링크 시스템 전송 대역폭 내에서 저비용 단말의 통신을 위한 협대역은, 시스템 전송 대역폭의 임의의 한쪽 끝에서부터 연속하여 정의될 수도 있고, 또는 양쪽 끝에서부터 연속하여 정의될 수도 있다. 또는 협대역은 시스템 전송 대역폭의 중간에서부터 양쪽 끝으로 연속하여 정의될 수도 있다. 시스템 전송 대역폭 내의 다수의 협대역 중에서 단말은 기지국의 설정에 따라 또는 정해진 규칙에 따라 특정 협대역의 모든 RB 또는 일부 RB에서 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신할 수 있다.

협대역 사물 인터넷(NB IoT: Narrow Band Internet of Things) 단말은 망에 접속하기 위해 셀의 시스템 정보를 획득하여야 한다. 이를 위해서 셀 탐색 과정을 통해 셀과의 동기를 획득하여야 하며, 이를 위해 동기신호가 하향링크로 전송된다. 단말은 동기신호를 이용하여 주파수, 심볼, 프레임 동기를 획득하고, 약 504개의 PCID(Physical Cell ID)를 탐색한다. LTE 동기 신호는 6 PRB 자원을 통해 전송되도록 설계되었으며, 1 PRB를 사용하는 NB-IoT에 재사용하기는 불가능하다. 따라서 새로운 NB-IoT 동기 신호가 설계되었으며, NB-IoT의 세 가지 운용모드에 동일하게 적용된다.

NB-IoT 시스템의 하향링크를 위한 방송채널인 물리채널(NPBCH; Narrow-band Physical Broadcast Channel)과 트랜스포트(BCH; Broadcast Channel) 채널은 다음과 같다.

NPBCH: 망(network) 접속(accessing)시에 사용자(UE)를 위한 시스템 정보(예: MIB(Master Information Block))를 포함한다.

BCH: BCCH(Broadcast Control channel)에 매핑되는 트랜스포트 채널이다.

NPBCH는 NB-IoT 시스템의 하향링크 제어채널 중에 가장 중요하다. 셀에 초기 접속을 위하여 가장 빈번하게 전송되는 MIB는 제한된 비트 수로 구성되어 NPBCH로 전송된다. NPBCH은 다음 요구 조건을 토대로 표준 규격화되어 있다.

사전 정보 없이 송신 안테나 개수 및 640ms TTI(Transmission Time Interval) 검출

셀 경계에 있는 UE에 대한 수신 신뢰성

저 복잡도, 저전력 및 저가격

NB-IoT 시스템의 규격에 의하면, NPBCH는 640ms 간격으로 전송되는데, 수신기에서는 동기 신호인 NSSS(Narrow band Secondary Synchronization)로부터 80ms 의 시간 경계를 알 수 있지만, 640ms 경계의 시간 정보는 알려지지 않는다. 이러한 640ms의 TTI 시간 정보는 복호 결과가 정상일 때, MIB 안에 포함된 프레임 번호(frame number)로부터 알 수 있다.

다음 표 1은 MIB 안에 포함된 정보를 나타낸다.

MIB	비트 수
systemFrameNumber-MSB	4
hyperSFN-LSB	2
schedulingInfoSIB1	4
systemInfoValueTag	5
ab-Enabled	1
operationModeInfo{ inband-SamePCI, inband-DifferentPCI, guardband, standalone }	2
Reserved	16
total	34

MIB 내용 중에서 시스템 프레임 번호-MSB(systemFrameNumber-MSB)가 4비트이며, 이는 프레임 번호의 10비트 중에서 상위 4비트를 가리킨다. 나머지 하위 6비트 정보는 블라인드 복호에 의하여 검출해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 물리채널의 프레임 구조를 나타낸 도이다.

NB-IoT 시스템의 물리 채널 즉, NPBCH의 프레임 구조는 도 1과 같다. TTI는 640ms이고, 8개의 서브블록(sub-block)(block 0~blcok7)으로 구성되며, 각 서브블록은 80ms의 시간 단위로 구성된다. 또한, 각 서브블록은 10msec 단위의 프레임이 8 개로 구성되고, 각 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성된다. NPBCH는 매 프레임의 첫 번째 서브프레임에서 전송된다. NPBCH를 전송하는 서브프레임의 자원 할당 크기는 LTE에서 사용하는 제어 채널 영역인 PDCCH 채널에서 사용하는 3개의 OFDM 심볼 구간을 제외하고, 11개 OFDM 심볼 구간을 사용한다. LTE RS(reference signal)와 NB-IoT RS(NRS)를 제외하면 NPBCH에서 사용하는 자원의 크기는 100개의 RE가 사용된다.

한편, 송신 안테나 개수는 1개 또는 2개가 사용되므로, 각각에 대하여 RS는 CRS(cell-specific reference signal) 포트(port)0과 CRS 포트1로 2개가 존재한다.

또한, 트랜스포트 채널에서는 각 안테나 포트에 대하여 표 2와 같이, CRC(Cyclic Redundancy Check)가 마스킹된다. 표 2는 안테나 포트 수에 따른 CRC 마스크를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CRC에 대한 안테나 마스킹을 나타낸 도이다.

NPBCH의 CRC에 대한 안테나 마스킹 방법은 도 2와 같다.

이러한 NB-IoT 시스템에서 NPBCH의 송신과 수신 처리를 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 NPBCH의 송신 및 수신 처리 과정을 나타낸 도이다. 특히, 도 3은 NB-IoT 시스템에서 NPBCH의 송신 및 수신 처리를 나타낸 다.

첨부한 도 3에서와 같이, MIB의 34비트 시퀀스가 입력되면 16비트의 CRC가 추가된다. MIB(34비트)+CRC(16비트)는 채널 인코딩되며, 채널 인코딩에 따라 부호율 1/3에 의하여 150비트의 부호화된 비트 열이 생성된다. 이후, 레이트 매칭이 수행된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이트 매칭을 나타낸 예시도이다.

채널 인코딩에 따라 생성된 150비트의 비트 열은 도 4의 처리에 따라 1,600비트로 레이트 매칭되는데, 그 시퀀스는 아래와 같다.

부호율이 1/3이므로, 도 4에서와 같이 다항식 3개가 사용되며, 각각의 다항식 처리에 따라 출력되는 비트열이 인터리빙된 후에 가상 원형 버퍼(virtual circular buffer)에 저장된다. 가상 원형 버퍼는 1600비트가 될 때까지 순환을 반복하여 시퀀스를 생성한다.

이러한 레이트 매칭에 따라 출력된 레이트 매칭 출력 시퀀스는 도 3에서와 같이, 스크램블링되고, 도 1의 프레임 구조에서와 같은, 8개 서브블록에 할당된다. 즉, 스크램블링된 1600비트에서, 200비트씩 각 서브블록에 할당된다. 이러한 200비트는 8번 반복되어 각 서브블록 내의 8개의 프레임으로 매핑된다. 이러한 200비트의 정보는 실제로, 프레임 내에서의 NPBCH로 사용되는 #0번째 서브-프레임에서 전송된다.

그 다음은, 스크램블링된 시퀀스는 QPSK(Quadrature phase-shift keying) 매핑에 따른 변조와 자원 매핑된 후, OFDM 전송을 위하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 처리된 다음에 도 3에서와 같이 무선 채널로 전송된다.

한편, 수신측에서는, 무선 채널을 통하여 전송되는 신호를 수신하고, 수신된 신호는 FFT 후에 자원 매핑 역과정(자원 그리드 디매핑) 및 QPSK 복조를 수행한다. 그리고 서브블록 내에서의 8 프레임에 걸쳐 반복된 데이터에 대하여 소프트 컴바이닝(soft combining)을 수행하며, 이에 따라 200비트의 데이터가 출력된다. 이후, 해당 데이터는 디스크램블링 및 레이트 매칭 역과정에 의하여 복호기(도시되지 않음)로 입력되어 채널 디코딩(복호) 처리된다. 이러한 과정이 TTI에 대응하는 640msec 동안 8 개의 서브블록에 대하여 모두 처리되며, 이에 따라 1,600비트가 복호기로 입력된다. 이때, 데이터 시퀀스의 형태는 도 5와 같다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이트 매칭 역과정 및 이에 따라 출력되는 데이터 시퀀스를 나타낸 도이다.

레이트 매칭 역과정에 의해서 1,600비트는 IR(incremental Redundancy) 컴바이닝된 후에 150비트로 처리되어 복호기에 입력된다. 복호 결과, 16비트 CRC 체크 후 34비트의 MIB 정보가 생성된다.

본 발명의 실시 예에서는 이러한 NPBCH에서의 수신 처리시, 블라인드 복호를 수행하여 안테나 개수를 검출하고 시간 정보를 검출한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복호 장치의 구조도이다.

첨부한 도 6에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 복호 장치(1)는 블라인드 복호 메모리(10), 클리핑부(20), 복호 메모리(30), 그리고 복호기(40)를 포함한다.

블라인드 복호 메모리(10)는 복수의 서브블록 메모리(11), 누적 메모리(12), 그리고 가산기(13)를 포함한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 서브블록 메모리의 구조를 나타낸 도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 복호 장치(1)의 서브블록 메모리(11)는 도 7에서와 같이, 시간단위로 데이터를 입력받는 FIFO(first in first out) 형태의 복수의 버퍼로 구성된다. 즉, 서브블록 메모리(11)는 서브블록별로 대응하는 버퍼를 포함하며, 예를 들어, 8개의 버퍼를 포함한다. 디스크램블링 시퀀스 후보가 8가지이기 때문에, 이러한 구조의 서브블록 메모리(11)가 8개가 있어야 한다. 따라서 블라인드 복호 과정도 8번 수행되어야 한다. 안테나 개수를 고려하여 이러한 구조의 서브블록 메모리(11)가 총 16개 형성될 수 있다.

서브블록 메모리(11)는 도 7과 같이 FIFO 구조로 이루어짐에 따라, 왼쪽으로 이동(left shift)하면서 매 서브블록의 데이터를 저장한다. 디스크램블링 및 레이트 매칭 역과정에 처리된 데이터 즉, 디스크램블링 데이터가 서브블록 메모리(11)에 저장된다.

이와 같이 8개의 서브블록 메모리와 NPBCH를 위한 누적 메모리를 포함하는 블라인드 복호 메모리(10)가 구성되며, 클리핑부(20)는 블라인드 복호 메모리(10)로부터 출력되는 데이터의 비트 길이를 클리핑(Clipping)하여 복호 메모리(30)에 저장하고, 복호기(40)는 복호 메모리(30)에 저장된 데이터를 토대로 복호 및 CRC 검사를 수행한다.

한편, 복호 결과는 CRC 체크로 확인된다. 안테나 개수에 따라 CRC 마스킹이 되어 있기 때문에 최소 두 번의 복호 과정이 필요하다. 또한, 디스크램블링 및 레이트 매칭 역과정에 처리된 데이터 즉, 디스크램블링 데이터에서, 서브블록 구성 단위인 80msec 마다, 서브블록 내의 8개의 프레임으로 매핑된 8개의 스크램블링 시퀀스에 대하여 CRC 체크가 이루어져야 한다. 따라서 8번의 복호 과정을 수행해야 한다. 결국, 80ms마다 총 16번의 복호 과정이 필요하다. 이러한 복호 과정은 하나의 서브블록에 대한 것이다.

모두 8개의 서브블록에 대하여 레이트 매칭이 되어 있기 때문에, 시간적으로 8개의 서브블록에 대하여 복호 과정이 반복 진행되어야 한다. 다만, 매 서브블록에 대한 MIB 데이터의 시퀀스는 도 5와 같이 복호 장치로 입력되어, 서브블록 메모리(11)에 저장된다.

각 서브블록 메모리(11)는 입력된 데이터를 출력하며, 이후, 서브블록 메모리(11)로 데이터가 최초 입력된 위치를 토대로 서브블록 메모리를 클리어(초기화)한다. 이때, 각 서브블록 메모리(11)별로 데이터가 최초 입력된 위치에 따라 서브블록 메모리를 클리어하는 시점이 다르게 설정된다. 예를 들어, 클리어 시점 = 데이터가 최초로 입력된 위치 + 7이 될 수 있다.

서브블록 메모리(11)에서의 처리 과정을 구체적으로 살펴보면, 디스크램블링 데이터에 대응하는 시퀀스가 서브블록 메모리(11)에 입력되어 저장된다. 서브블록 메모리(11)에 저장된 시퀀스는 송신기의 출력과 동일하며, 예를 들어, v(0),v(1),v(2),v(0),v(1),v(2),v(0),v(1),v(2),v(0),v(1),v(2),…,v(1)이다. 그러나, 이것은 하나의 서브블록에 대한 8 가지의 디스크램블링 시퀀스 중의 하나이다. 디스크램블링 시퀀스의 후보는 8가지가 존재하며, 도 7의 (a)와 같이 저장되는 시퀀스와 다른 시퀀스로, 8가지의 후보가 존재한다. 이러한 입력 시퀀스는 예를 들어, 도 7의 (a)와 같이 저장된다. 도 7의 (a)는 하나의 서브블록을 80msec 동안 저장한 결과에 해당하며, 도 7의 (b)는 두 개의 서브블록을 160msec 동안 저장한 결과에 해당한다. 서브블록 데이터가 아직 저장되지 않은 영역은 초기값 예를 들어, "0"으로 채워져 있다. 8개의 서브블록에 대하여 모두 정상적으로 수신하여 저장되었을 경우에, 도 7의 (c)와 같게 된다. 도 7의 (c)는 8개의 서브블록에 대하여 정상적으로 올바른 시퀀스가 저장된 예를 나타낸다.

이와 같이 서브블록 메모리(11)들에 대하여 시퀀스가 저장된 이후에, 레이트 매칭 역과정에 의하여 서브블록 메모리(11)로부터 데이터를 읽어내어 복호 메모리(30)로 전달하여 복호를 수행할 수 있다. 구체적으로, 서브블록 메모리(11)로부터 1600비트를 읽어내어 복호 메모리(30)로 전달되도록 한다. 예를 들어, 도 7에서와 같이 서브블록 메모리에 저장된 데이터를, 특히, 맨 왼쪽부터 저장된 데이터를 읽어내면서 누적 메모리(13)에 누적한다. 이때, 읽은 데이터 시퀀스를 데이터별로 누적 메모리(13)에 누적한다.

서브블록 메모리(11)는 FIFO 구조이므로, 처음 입력된 서브블록 데이터부터 읽어낸다. 즉, 데이터가 최초 입력된 위치에 대응하는 버퍼에 저장된 서브블록 데이터부터 읽어낸다. 그리고 오른쪽으로 순환 이동하며 8개 버퍼에 대하여 모두 데이터를 읽어낸다. 도 7의 (a)와 같은 상태에서 읽어내기를 수행하면, V(0),V(1),V(2),V(0),V(1),V(2),V(0),V(1),0,…,0이 출력되고, 도 7의 (b)의 경우에 읽어내기를 수행하면, V(0),V(1),V(2),V(0),0,…,0이 출력된다. 이후, 서브블록 메모리의 초기화(클리어)는 80msec마다 수행되며, 데이터가 최초 입력된 위치에 따라 결정되는 클리어 시점에서 수행된다.

한편, 서브블록 메모리(11)로부터 출력되는 데이터 시퀀스는 누적 메모리(12)에 저장되어 누적된다. 누적 메모리(12)에 저장된 데이터는 IR(Incremental Redundancy) 컴바이닝(combining)을 위해 가산기(13)에 의해 1비트씩 증가되어 누적 메모리(12)에 저장된다. 서브블록 메모리(11)로부터 출력된 데이터 시퀀스는 누적 메모리(12)에 데이터별로 누적되며, 누적 결과가 추후 복호 메모리(30)에 10비트로 저장한다.

클리핑부(20)는 누적 메모리(12)에 개별적으로 누적처리된 데이터에 대하여 클리핑 과정을 수행한다. 즉, 각 누적 데이터별 누적 횟수에 따라 누적된 데이터를 나누어서 평균화시켜 출력한다. 이와 같이 클리핑 처리된 데이터는 복호 메모리(30)에 저장되며, 10비트로 제한되어 저장된다. 이후, 복호기(40)는 복호 메모리(30)에 저장되어 출력되는 데이터 즉, 10비트의 LLR(Log Likelihood Ratio) 값을 토대로 복호 연산을 수행한다. 이후, 복호 결과를 사용하여 CRC 검사를 수행하여 정상이면, MIB 안에 포함된 프레임 번호로부터 640msec의 프레임 경계를 알 수 있다. CRC 검사는 각 서브블록 메모리 데이터에 대하여 두 번씩 수행하여 안테나 개수를 알 수 있다.

위에 기술된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른, NB-IoT 시스템의 NPBCH 물리채널의 블라인드 복호를 수행함으로써, 블라인드 복호 결과로 640msec 의 프레임 경계를 얻고, 송신 안테나 개수를 얻을 수 있다. 또한, 최소의 복호 횟수(16회/80msec) 와 최소의 복잡도를 가지는 구조(8개의 서브블록 메모리와 하나의 NPBCH를 위한 누적 메모리)를 가지는 블라인드 복호 장치를 제공할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 블라인드 복호 장치의 성능을 분석하면 도 8 및 도 9와 같다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 복호 장치의 성능을 나타낸 그래프이다. 도 8과 도 9에서 가로축은 Es/No[dB]이고, 세로축은 BLER이다.

구체적으로, 도 8은 서브블록 사용 개수에 따른 BLER(Block Error rate)의 성능 변화를 보여준다. NB-IoT 시스템의 동작 영역(operating point)은 위의 표 1에 따른 MIB에서 "operationModeInfo"가 "inband-SamePCI"와 "inband-DifferentPCI"일 경우에는 -12.6dB이상이고, standalone에서는 -4dB이상이다.

복호기의 입력 LLR값의 비트 수를 10비트로 고정하였으며, 복호기내 메트릭 연산 비트 수도 10비트로 제한하여 모의 실험을 하여 도 8과 같은 결과를 얻었다. 여기서, 송신 안테나는 한 개이고, 변조방식은 QPSK이다. 한편, 도 9는 입력 LLR의 비트 수와 복호 연산 메트릭 비트 수에 따른 블라인드 복호 성능을 나타낸 그래프이다. 여기서는 서브 블록 1개를 사용하였으며, 비트 수를 4비트에서 10비트로 변화시키면서, 각 경우에 따른 복호 성능을 획득하였다. 또한, 복호기 트렐리스(trellis)도 상의 매 단계 상태 메트릭 값을 비트 수에 따른 최대값으로 포화(saturation)하는 정규화(nomailization)를 수행한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복호 장치의 구조도이다.

첨부한 도 10에 도시되어 있듯이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복호 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신부(130)를 포함한다. 프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 7을 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.

메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 사업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

협대역 사물 인터넷 단말을 위한 블라인드 복호 장치로서,
시스템 정보에 대응하는 데이터 시퀀스가 할당된 복수의 서브블록에 대응하는 복수의 서브블록 메모리와, 상기 복수의 서브블록 메모리로부터 출력되는 데이터 시퀀스를 데이터별로 누적하는 누적 메모리를 포함하는 블라인드 복호 메모리;
상기 누적 메모리에 저장된 데이터를 클리핑하는 클리핑부;
상기 클리핑처리된 데이터를 저장하는 복호 메모리; 및
상기 복호 메모리에 저장된 데이터를 토대로 복호를 수행하는 복호기
를 포함하는, 복호 장치.
제1항에 있어서
상기 시스템 정보가 협대역 사물 인터넷 시스템의 물리 채널을 통해 전송되며, 상기 복호 장치는 상기 물리 채널의 서브블록들에 할당된 상기 시스템 정보를 복호하는, 복호 장치.
제1항에 있어서
상기 클리핑부는 상기 누적 메모리에 저장된 데이터별 누적 횟수를 토대로 상기 누적된 데이터를 나누어서 클리핑하는, 복호 장치.
제1항에 있어서
상기 복수의 서브블록 메모리의 각각의 서브블록 메모리에 대하여 메모리 클리어가 수행되며, 상기 각각의 서브블록 메모리별로 클리어하는 시점이 다르게 설정되는, 복호 장치.
제4항에 있어서
상기 클리어하는 시점은 해당 서브블록 메모리에 데이터가 최초 입력된 위치에 따라 달라지는, 복호 장치.
제4항에 있어서
상기 복수의 서브블록 메모리의 각각의 서브블록 메모리는 FIFO(first in first out) 형태로 이루어지며, 각각의 서브 블록 메모리에서 데이터가 최초 입력된 위치에 대응하는 버퍼에 저장된 데이터부터 출력되어 상기 누적 메모리에 저장되는, 복호 장치.
제1항에 있어서
상기 시스템 정보를 송신하는 장치의 송신 안테나 개수에 따라 상기 시스템정보에 마스킹되는 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 달라지며, 상기 송신 안테나 개수를 고려하여 상기 복수의 서브블록 메모리의 개수가 달라지는, 복호 장치.
제1항에 있어서
상기 복호기의 복호에 따라 상기 시스템 정보가 송신되는 프레임 경계와, 상기 시스템 정보를 송신하는 장치의 송신 안테나 개수가 획득되는, 복호 장치.