KR102191303B1 - 부호어를 생성하는 방법 및 장치 그리고 부호어를 복원하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

부호어를 생성하는 방법 및 장치 그리고 부호어를 복원하는 방법 및 장치가 개시된다. 인코더는 부호어에 포함된 심볼 노드 중 천공한 심볼 노드의 개수를 산출하고, 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드를 천공하며, 천공할 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 산출하고, 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드를 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류하며, 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 부호어 상에 배치될 위치를 결정하고, 결정한 위치에 따라 천공 노드 그룹에 속하게 되는 부호어에 포함된 심볼 노드를 천공한다. 송신부는 부호어를 전송한다.

Description

부호어를 생성하는 방법 및 장치 그리고 부호어를 복원하는 방법 및 장치{a method amd an apparatus for generating a codeword and a method and an apparatus of recovering a codeword}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신 하는 방법으로서, 보다 상세하게는, 부호어를 생성하는 방법 및 장치 그리고 부호어를 복원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
채널 부호화 기술에서는 채널의 부호율을 자유롭게 가변적으로 조절할 수 있는 것이 중요하다. 예를 들어 무선 통신 시스템의 경우 수신자는 채널 상태를 측정하여 송신자에게 전송하고 송신자는 그 정보에 의거하여 사용할 부호의 부호율을 결정한다. 이 때 수신자의 채널 상태에 따라 다양한 부호율의 부호를 필요로 하게 된다. 따라서 가변적인 부호율을 갖는 부호의 설계 방법이 반드시 필요하다.
기존 LDPC 부호를 사용하여 천공을 통해 가변 부호율을 갖는 부호를 설계하는 경우에는, 천공되는 심볼 노드가 반복 복호과정 중에서 신뢰할 수 있는 메시지를 받는 복호 횟수에 대한 정보인 케이-스텝 리커버리 노드(k-step recoverable (이하 kSR) node) 의 개념을 근거로 천공 패턴(puncturing pattern)이 설계되어 왔다. 이 설계 방법은 천공하는 노드의 리커버리 스텝(recoverable step)의 최대값이 가능 한 작은 값을 갖도록 puncturing pattern 을 설계한다.
불규칙 반복(Irregular repetition (이하 IR)) 부호를 이용한 BICM-ID 구조의 puncturing pattern 을 설계할 때 LDPC 부호와 마찬가지로 kSR node 의 개념을 활용하는 것을 우선 고려할 수 있다.
그러나 위 방법의 경우 각 부호율에 해당하는 puncturing pattern 을 찾는 것은 쉬우나 보다 낮은 부호율의 puncturing pattern 이 높은 부호율의 puncturing pattern 의 부분 집합이 되지 않는 경우가 일반적이다. 이런 경우 하나의 부호로 다양한 부호율을 지원하는 rate-compatible 구조를 설계할 때 문제가 될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, IR 부호 기반의 BICM-ID(bit-interleaved coded modulation with iterative decoding) 구조에서 높은 부호율로 천공을 하는 경우에도 정상적으로 동작하도록 하는 부호어를 생성하는 방법 및 장치 그리고 부호어를 복원하는 방법 및 장치을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다양한 부호율을 지원할 수 있는 rate-compatible 구조를 설계하기 용이하도록 하는 부호어를 생성하는 방법 및 장치 그리고 부호어를 복원하는 방법 및 장치을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 부호어를 생성하는 방법은, 부호어에 포함된 심볼 노드 중 천공한 심볼 노드의 개수를 산출하는 단계, 상기 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드를 천공하는 단계, 상기 산출된 천공할 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 산출하는 단계, 상기 산출된 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드를 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류하는 단계, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치될 위치를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 상기 부호어에 포함된 심볼 노드를 천공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 부호어를 생성하는 장치는, 부호어에 포함된 심볼 노드 중 천공한 심볼 노드의 개수를 산출하고, 상기 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드를 천공하며, 상기 산출된 천공할 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 산출하고, 상기 산출된 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드를 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류하며, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치될 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 상기 부호어에 포함된 심볼 노드를 천공하는 인코더, 및 상기 부호어를 전송하는 송신부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 부호어를 복원하는 방법은 부호어를 수신하며, 여기서 상기 수신된 부호어는 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드가 천공되고, 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드가 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류되어, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치된 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 심볼 노드가 천공되어 생성된 것인 단계, 상기 수신된 부호어를 복조하는 단계, 및 상기 복조된 부호어를 디코딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수신기는 부호어를 수신하는 수신부, 상기 수신된 부호어를 복조하는 복조부, 및 상기 복조된 부호어를 디코딩하는 디코더를 포함하고, 여기서 상기 수신된 부호어는 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드가 천공되고, 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드가 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류되어, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치된 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 심볼 노드가 천공되어 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 부호어를 생성하는 방법 및 장치 그리고 부호어를 복원하는 방법 및 장치에 의하면, IR 부호 기반의 BICM-ID(bit-interleaved coded modulation with iterative decoding) 구조에서 높은 부호율로 천공을 하는 경우에도 정상적으로 동작이 가능한 천공 패턴을 생성할 수 있고, 다양한 부호율을 지원할 수 있는 rate-compatible 구조를 갖는 부호어를 용이하게 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 송신 장치에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인코더에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내부 인코더에 대한 바람직한 일실시예의 구조를 도시한 구조도이다.
도 4는 디코딩 경로를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 도핑 심볼의 기능을 설명하기 위한 그래프를 도시한 도면이다.
도 6은 도핑 심볼의 배치에 대한 바람직한 일실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 도핑 심볼의 배치에 대한 바람직한 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 부호어 천공 방법의 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 부호어 천공 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 수신 장치에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 디코더에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 부호어 생성 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 부호어 천공 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 따른 부호어 생성 방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 발명에 따른 부호어 복호 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 16은 부호어 생성 방법의 성능을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 17은부호어 생성 방법의 성능을 나타내는 다른 그래프를 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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. 이 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, LTE 시스템과 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템을 예로 들어 기술할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술이 구현된 여타의 다른 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 송신 장치에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 송신 장치(100)는 인코더(110), 변조부(120), 송신부(130), 제어부(140) 및 수신부(150)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 송신 장치(100)는 기지국(eNB: evolved Node B 또는 E-UTRAN Node B 또는 BS: Base Station), 중계기(RN : Relay Node) 및 단말기(Terminal, UE: User Equipment, MS: Mobile Station 또는 SS : Subscriber Station) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인코더(110)는 데이터를 인코드하여 부호어를 생성한다. 인코더(110)는 이진 부호를 이용한 "bit-interleaved coded modulation with iterative decoding (BICM-ID)" 방식으로 부호어를 생성할 수 있다. 본 발명에서 사용한 BICM-ID 방식은 irregular repetition 부호 기반의 아우터 코드(outer code)와 트렐리스(trellis) 부호 기반의 인너 코드(inner code)로 구성되어 있다. BICM-ID 방식은 비 이진 LDPC 부호와 비슷한 성능을 보이며 보다 낮은 복호 복잡도를 가지고 있다. 이 방식은 전송하고자 하는 메시지를 비트 단위로 받아서 모든 비트를 미리 정해진 횟수만큼 반복한다. 이 때 각 비트별로 반복하는 횟수는 균일하지 않을 수 있다. 이렇게 인코더(110)는 반복한 비트 열을 인터리버(interleaver)로 통과시켜 임의로 섞어준 후 정해진 개수 만큼 그룹핑(grouping)을 한다. 인코더(110)는 그룹핑의 결과로 나온 비트열을 내부 부호기를 이용하여 부호화시키며 이 부호어(codeword)를 변조부(120)로 출력한다.
일반적인 LDPC 부호의 구조와 달리 BICM-ID 구조는 심볼 노드에 연결되어 있는 체크 노드의 수는 2개이다. 따라서 천공되는 노드 주변으로 천공하지 않은 노드를 배치하면 양쪽으로부터 신뢰할 수 있는 메시지를 바로 얻을 수 있으므로 수렴 속도가 빨라진다. 반복 복호 시 몇 반복(iteration) 만 지나면 천공된 노드 중 양쪽 옆이 천공되지 않은 노드들은 모두 신뢰도 높은 메시지를 갖게 되며, 이 노드들이 천공되지 않은 노드와 함께 연속적인 천공 구간의 메시지를 복원하는데 기여하게 된다.
인코더(110)는 도핑 정보를 부호어에 삽입할 수 있다. 도핑 정보는 부호어의 복호를 성공하기 위해서 송신자 및 수신자가 모두 알고 있는 정보를 의미한다. 도핑 정보는 도핑 심볼(Dopping Symbol)을 포함할 수 있다. 도핑 심볼은 송신 장치와 수신 장치 사이에 사전에 약속된 심볼 값 및 상기 심볼 값이 송신 장치가 생성한 부호어 내의 위치에 대한 정보를 의미한다. 인코더(110)는 도핑 심볼을 부호어에 삽입한다.
인코더(110)는 도핑 심볼이 삽입된 부호어를 천공할 수 있다. 인코더(110)는 부호어에 포함된 도핑 정보를 기초로 부호어를 천공할 수 있고, 천공 노드 앞뒤로 비천공 노드가 많이 배치되도록 천공할 수 있으며, 연속적으로 천공하는 노드의 수가 너무 크지 않도록 천공할 수 있다.
변조부(120)는 인코더(110)가 출력한 부호어를 변조할 수 있다. 변조부(120)는 FQAM 변조기일 수 있고, 상기 부호어를 FQAM 방식으로 변조하여 변조 신호를 생성할 수 있다. FQAM은 QAM과 FSK가 결합된 hybrid 변조 방식으로써 FSK와 유사하게 간섭신호를 비가우시안하게 만드는 특성을 갖는다. 또한, FQAM은 QAM방식을 동시에 적용함으로써 FSK방식보다 spectral efficiency를 크게 개선한다.
FQAM 방식을 적용하여 더 높은 데이터 처리량을 얻기 위해서는 해당 변조 방식에 적합한 채널 부호가 필요하다. 기존 QAM 계열의 변조 방식에서는 이진 Turbo 부호 기반의 BICM 방식이 주로 활용되었다. 그러나 FQAM 에서는 위 방식을 사용하는 경우 이론상의 한계치인 채널 커패시티에 근접하는 성능을 얻을 수 없다. 따라서 위의 문제를 해결하기 위하여 이진 반복 부호 기반의 BICM-ID 방식을 적용하여 이론적인 한계치에 근접하는 성능을 얻는다.
FQAM 변조 방식을 적용할 때 채널 capacity 를 달성할 수 있는 방법으로는 비 이진 LDPC 부호를 이용한 coded modulation (CM) 방식과 이진 부호를 이용한 bit-interleaved coded modulation with iterative decoding (BICM-ID) 방식이 존재한다. 본 발명에서 사용한 BICM-ID 방식은 irregular repetition 부호 기반의 outer code 와 trellis 부호 기반의 inner code 로 구성되어 있다. 이 방식은 비 이진 LDPC 부호와 비슷한 성능을 보이며 보다 낮은 복호 복잡도를 가지고 있다. 이 방식은 전송하고자 하는 메시지를 비트 단위로 받아서 모든 비트를 미리 정해진 횟수만큼 반복한다. 이 때 각 비트별로 반복하는 횟수는 균일하지 않을 수 있다. 이렇게 반복한 비트 열을 interleaver 를 통과하여 임의로 섞어준 후 정해진 개수 만큼 grouping 을 한다. Grouping 의 결과로 나온 비트열을 내부 부호기를 이용하여 부호화 시키며 이 codeword 를 FQAM 변조기에 입력시켜 변조 신호를 얻는다.
송신부(130)는 변조부(120)가 변조한 부호어를 수신 장치로 전송할 수 있다.
제어부(140)는 제어부(140)는 명령어를 실행하고 송신 장치(100)와 연관된 동작을 수행한다. 예를 들면, 명령어를 사용하여, 제어부(140)는 송신 장치(100)의 컴포넌트들 간의 입력 및 출력, 데이터의 수신 및 처리를 제어할 수 있다. 제어부(140)는 입력장치로부터 수신된 정보와 연관된 명령어를 실행할 수 있다.
제어부(140)는 송신 장치(100)의 운영 체제와 함께 프로그램 코드를 실행하고 데이터를 생성 및 사용하는 동작을 한다. 제어부(140)는 인코더(110), 변조부(120), 송신부(130) 및 수신부(150)의 동작을 제어할 수 있다. 일부 실시예로, 제어부(140)가 인코더(110) 및 변조부(120)의 기능을 수행할 수 있다. 운영 체제는 일반적으로 공지되어 있으며 이에 대해 보다 상세히 기술하지 않는다. 예로서, 운영 체제는 Window 계열 OS, Unix, Linux, Palm OS, DOS, 안드로이드 및 매킨토시 등일 수 있다. 운영 체제, 다른 컴퓨터 코드 및 데이터는 제어부(140)와 연결되어 동작하는 송신 장치(100)의 저장 장치 내에 존재할 수 있다.
제어부(140)는 단일 칩, 다수의 칩, 또는 다수의 전기 부품 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 전용 또는 임베디드 프로세서, 단일 목적 프로세서, 컨트롤러, ASIC, 기타 등등을 비롯하여 여러 가지 아키텍처가 제어부(140)에 대해 사용될 수 있다.
제어부(140)는 사용자 조치(User Action)를 인식하고 인식한 사용자 조치에 기초하여 송신 장치(100)를 제어할 수 있다. 여기서 사용자 조치는 송신 장치의 물리적인 버튼의 선택, 터치 스크린 디스플레이면상의 소정의 스처의 실시 또는 소프트 버튼의 선택 및 촬영 장치로 촬영된 영상으로부터 인식되는 소정의 제스처의 실시 및 음성 인식에 의해 인식되는 소정의 발성의 실시를 포함할 수 있다. 제스처는 터치 제스처와 공간 제스처를 포함할 수 있다.
수신부(150)는 다른 송신 장치로부터 데이터를 수신한다. 상기 데이터는 채널 상태를 측정한 결과에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제어부(140)는 상기 정보를 기초로 부호어의 부호율을 조절할 수 있고, 천공 방법을 조절할 수 있다. 수신부(150)는 다른 송신 장치로부터 무선 채널을 통해 제어 신호를 수신할 수 있다.
일부 실시예로, 송신 장치(100)는 유선의 인터페이스(미도시)를 통해 기지국 또는 코어 네트워크 상의 노드들(예를 들어, SGW, MME 등)과 연결되어 신호를 송수신할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 인코더에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 인코더(110)는 이진 인코더(210), 인터리버(220) 및 내부 인코더(230)를 포함할 수 있다.
이진 인코더(210)는 데이터(또는 메시지)를 인코드하여 부호어를 생성한다. 이진 인코더(210)는 이진 부호를 이용하여 데이터를 인코드할 수 있다. 이진 인코더(210)는 제어부(140)로부터 데이터를 비트 단위로 받아서 모든 비트를 사전에 정해진 횟수만큼 반복하여 부호어를 생성할 수 있다. 여기서 각 비트별로 반복하는 횟수는 균일하지 않을 수 있다. 이진 인코더(210)에서 출력되는 부호어는 이진 데이터 스트림일 수 있다.
인터리버(220)는 이진 인코더(210)가 생성한 부호어를 인터리빙한다. 인터리버(220)는 이진 인코더(210)에서 출력된 이진 데이터 스트림을 재배열하고, 사전에 정해진 개수만큼 그룹으로 묶을 수 있다. 그리고, 인터리버(220)는 그룹으로 묶인 비트열을 내부 인코더(230)로 출력할 수 있다.
내부 인코더(230)는 인터리버(220)가 출력한 부호어에 도핑 심볼을 삽입한다. 여기서 상기 부호어는 그룹으로 묶인 비트열 일 수 있다. 내부 인코더(230)는 인터리버(220)가 출력한 부호어를 부호화한 후에 도핑 심볼을 삽입할 수 있다.
내부 인코더(230)는 도핑 심볼이 삽입된 부호어를 천공하고, 천공한 부호어를 변조부(120)로 출력한다.
내부 인코더(230)는 천공을 수행하기 위해, 부호어에 포함된 심볼 노드 중 천공한 심볼 노드의 개수를 산출한다. 일부 실시예로, 내부 인코더(230)는 부호어의 현재 부호율 및 목표 부호율을 기초로 상기 부호어에 포함된 심볼 노드 중 천공할 심볼 노드의 개수를 산출할 수 있다.
내부 인코더(230)는 생성한 부호어의 목표 부호율이 2/3 보다 작은지 여부를 확인하고, 상기 목표 부호율이 2/3 보다 작은 경우에는, 천공된 노드가 상기 부호어 상에 균일하게 배치되도록 상기 부호어에 포함된 심볼 노드를 천공한다. 상기 목표 부호율은 변조부(120)로 출력되는 부호어의 부호율일 수 있다.
상기 목표 부호율이 2/3 보다 작지 않은 경우에, 내부 인코더(230)는 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드를 천공한다. 상기 부호어에 포함된 도핑 심볼의 위치를 기초로 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드 중 천공될 심볼 노드가 결정될 수 있다.
내부 인코더(230)는 산출한 천공할 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 산출하고, 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드를 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류한다.
일부 실시예로, 내부 인코더(230)는 상기 부호어의 심볼 밴드의 크기 및 수 중 적어도 하나를 더 기초로 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류할 수 있다. 여기서 심볼 밴드는 하나의 도핑 심볼을 포함하는 소정의 개수의 연속적인 코드 심볼의 집합을 의미한다.
일부 실시예로, 내부 인코더(230)는 상기 부호어의 심볼 밴드의 크기 및 수 중 적어도 하나와 사전에 설정된 값에 따라 결정된 천공 노드 그룹의 크기를 기초로 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류할 수 있다. 상기 하나 이상의 천공 노드 그룹 중 적어도 두 개의 천공 노드 그룹의 크기가 동일할 수 있다.
내부 인코더(230)는 분류한 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치될 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 상기 부호어에 포함된 심볼 노드를 천공한다. 일부 실시예로, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹 각각은 상기 부호어의 심볼 밴드의 가운데에 배치될 수 있다.
또한 상기 부호어의 심볼 밴드 중 적어도 하나에는 복수의 천공 노드 그룹이 배치될 수 있다. 상기 심볼 밴드에 배치된 천공 노드 그룹의 수는 도핑 심볼 및 상기 부호어의 목표 부호율 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있고 상기 부호어의 심볼 밴드 중 적어도 하나에 배치되는 천공 노드 그룹의 수는 다른 심볼 밴드에 배치되는 천공 노드 그룹의 수와 다를 수 있다.
일부 실시예로, 내부 인코더(230)는 제1 목표 부호율로부터 제2 목표 부호율로 변환되기 위해 제1 목표 부호율로 천공된 부호어에서 천공을 해제 해야할 천공 노드의 개수를 산출하고, 상기 산출된 천공 노드의 개수에 따라 상기 부호어에서 천공 노드를 해제할 수 있다. 여기서 상기 천공 노드 그룹에 속하는 천공 노드부터 해제될 수 있다. 상기 제1 목표 부호율과 제2 목표 부호율은 서로 다를 수 있고, 상기 제2 목표 부호율이 상기 제1 목표 부호율보다 클 수 있다.
일부 실시예로, 인코더(110)는 천공부를 더 포함할 수 있고, 상기 천공부가 내부 인코더(230) 대신하여 상기 도핑 심볼이 삽입된 부호어를 천공할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 내부 인코더에 대한 바람직한 일실시예의 구조를 도시한 구조도이다.
도 3을 참조하면, 구조도(300)는 내부 인코더(230)의 일실시예의 구조를 나타내다. 인터리버(220)가 출력한 부호어(C0, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7)를 부호어(b0, b1, b2, b3)로 부호화할 수 있다. 내부 인코더(230)는 심볼 C0 및 C1 심볼을 기초로 α0를 생성하고, 심볼 C2 및 C3 심볼을 기초로 α1를 생성하며, 심볼 C4 및 C5 심볼을 기초로 α2를 생성하고, 심볼 C6 및 C7 심볼을 기초로 α3를 생성한다. 심볼 b0는 심볼 α0 및 딜레이(Delay) S를 기초로 생성될 수 있고, 딜레이(Delay) S는 심볼 α0, α1, α2 및 α3 을 기초로 생성된 심볼을 딜레이시킨 것일 수 있다. 심볼 b1, b2 및 b3 각각은 α1, α2 및 α3로 생성될 수 있다.
도 4는 디코딩 경로를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 그래프(400)에서 디코딩 경로(410)은 0.1dB에서 반복 디코딩(iterative decoding)의 경로(trajectory)를 나타낸다. 디코딩 경로(410)은 0.2 이상으로 디코딩이 진행되지 않음을 나타내고 있다.
디코딩 경로(420)은 0.8dB에서 반복 디코딩(iterative decoding)의 경로(trajectory)를 나타낸다. 디코딩 경로(420)는 제1 디코더(first decoder) 및 제2 디코더(sedocnd decoder) 사이에 디코딩이 점증적으로 진행되어, 완료되는 과정을 나타내고 있다.
디코딩 경로(410) 및 디코딩 경로(420)에서 알 수 있듯이, 특정 dB 이하인 경우에는, 디코딩이 실패할 수 있다.
도 5는 도핑 심볼의 기능을 설명하기 위한 그래프를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도핑 심볼은 내부 인코더(230)에 의해 부호어 내에 삽입될 수 있고, 송신 장치와 수신 장치 사이에 사전에 약속된 위치에 삽입될 수 있다. 도핑 심볼은 본 발명명에 따른 디코더가 동작할 수 있도록 도와주는 정보로 사용될 수 있다.
그래프(500)에서 선(510)은 내부 코드(Inner code)의 디코딩 경로를 나타내고, 선(520)은 디자인된 외부 코드(Designed outer code)의 디코딩 경로를 나타낸다. 도핑 심볼은 크기(530)만큼 디코딩의 시작점을 높이는 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 송신 장치 및 수신 장치는 도핑 심볼을 사용하여 반복 디코딩의 실패를 막을 수 있다.
내부 인코더(230)는 부호어의 길이에 따라 부호어에 삽입될 도핑 심볼의 비율을 결정할 수 있다. 일예로, 내부 인코더(230)는 전체 부호어 대비 1% 내지 5%의 범위 내의 비율로 도핑 심볼의 비율을 결정할 수 있다.
도 6은 도핑 심볼의 배치에 대한 바람직한 일실시예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 지점(601), 지점(603), 지점(605) 및 지점(607)은 부호어 내에 도핑 심볼이 삽입된 위치를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 내부 인코더(230)는 부호 내의 특정 구간에 도핑 심볼을 집중적으로 배치할 수 있다.
도 7은 도핑 심볼의 배치에 대한 바람직한 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 지점(701), 지점(703), 지점(705) 및 지점(707)는 부호어 내에 도핑 심볼이 삽입된 위치를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 내부 인코더(230)는 부호 내의 특정 구간에 도핑 심볼을 분산적으로 배치할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 부호어 천공 방법의 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 현재 부호율이 1/3인 부호어를 목표 부호율 r(=1/R,
Figure 112014036853138-pat00001
)로 부호하는 경우에, 상기 부호어의 심볼 노드의 인덱스 i는 다음의 수학식 1과 같이 정의되고, 0부터 시작한다고 가정한다.
Figure 112014036853138-pat00002
내부 인코더(230)는 심볼 노드의 인덱스 i가 다음의 기본 천공 조건을 만족하면, 상기 심볼 노드를 천공한다.
(기본 천공 조건)
Figure 112014036853138-pat00003
여기서, D는 심볼 밴드(811)에 포함된 심볼의 개수이고,
Figure 112014036853138-pat00004
는 마지막 심볼 밴드(831)의 심볼의 개수이며, 상기 마지막 심볼 밴드는 도핑 심볼을 포함하지 않는다.
내부 인코더(230)는 심볼 노드의 인덱스 i가 다음의 추가 천공 조건 1을 만족하면, 상기 심볼 노드를 천공한다.
(추가 천공 조건 1)
Figure 112014036853138-pat00005
Figure 112014036853138-pat00006
여기서,
Figure 112014036853138-pat00007
는
Figure 112014036853138-pat00008
을 만족하는 홀수이며 모든 s에 대하여 위 식이 성립한다.
Figure 112014036853138-pat00009
는 다음의 수학식 2과 같이 정의된다.
Figure 112014036853138-pat00010
Figure 112014036853138-pat00011
는 다음의 수학식 3와 같이 정의된다.
Figure 112014036853138-pat00012
Figure 112014036853138-pat00013
및
Figure 112014036853138-pat00014
가 다음 수학식 4를 만족하는 인덱스 집합
Figure 112014036853138-pat00015
의 분리 하위 집합이다.
Figure 112014036853138-pat00016
그리고,
Figure 112014036853138-pat00017
이면,
Figure 112014036853138-pat00018
이고,
Figure 112014036853138-pat00019
이면
Figure 112014036853138-pat00020
라고 가정한다.
일실시에로, 부호율 10/31 부호를 5/6으로 puncturing 하는 경우에 대해 이하에서 설명한다. 내부 인코더(230)는 먼저 하나 건너서 하나씩 심볼 노드를 천공한다. 내부 인코더(230)는 편의상 모든 홀수 번 째 심볼 노드를 천공한다. 이렇게 천공을 하여도 부호율이 20/31 이므로 원하는 부호율을 얻을 수 없다. 이 때 원하는 부호율을 얻기 위하여 추가적으로 천공하는 심볼 노드는 연속 천공 (consecutive puncturing) 구간(815, 835)에서와 같이 연속적으로 배치한다. 여기서 천공 노드 그룹은 연속 천공 구간(815, 835)에 위치할 수 있다.
부호율 5/6 의 경우 연속 천공 구간의 크기는 13 개 정도면 적당하다.연속 천공 구간을 설정할 때에는 내부 인코더(230)는 도핑 심볼의 위치를 최대한 고려하여 많은 수의 도핑 심볼이 천공되지 않도록 설정할 수 있다. 이렇게 천공 패턴을 구하면 최종적으로 하나건너 하나씩 천공하는 스텝 천공(stepping puncturing) 구간과 연속해서 여러 개의 심볼 노드를 천공하는 연속 천공 구간이 반복해서 나타나게 된다.
도 8에 도시된 부호어 천공 방법의 장점은 다음과 같다. 기존의 kSR 개념을 활용한 puncturing 은 높은 부호율에서 성능 열화가 두드러지게 나타났으나 도 8에 도시된 부호어 천공 방법로 천공 패턴(puncturing pattern)을 설계하면 해당 부호율에 적합한 부호를 설계할 수 있다. 또한 도 8에 도시된 부호어 천공 방법에 따르면, 다양한 부호율을 지원하는 rate-compatible 구조를 설계하는 것이 보다 용이하다. 구체적인 방법은 먼저 높은 부호율 (제1 목표 부호율)에 적합한 천공 패턴을 설계한다. 그리고 제1 목표 부호율 보다 낮은 부호율 (제2 목표 부호율) 의 패턴을 얻고자 할 때에는 연속 천공(consecutive puncturing) 구간(천공 노드 그룹)에 속한 노드 중 짝수 번 째 위치한 노드를 원하는 부호율이 될 때까지 차례로 천공한다. 이 때 가급적이면 unpuncturing 하는 노드의 수가 전체 consecutive puncturing 구간에 균일하게 분포되도록 하는 것이 보다 좋은 성능을 얻을 수 있다. 이렇게 설계한 부호는 제2 목표 부호율에서 최적인 천공 패턴과 비교할 때 큰 성능 열화가 발견되지 않는다.
도 9는 본 발명에 따른 부호어 천공 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 현재 부호율이 1/3인 부호어를 목표 부호율 r(=1/R,
Figure 112014036853138-pat00021
)로 부호하는 경우에, 상기 부호어의 심볼 노드의 인덱스 i는 전술된 수학식 1과 같이 정의되고, 0부터 시작한다고 가정한다.
내부 인코더(230)는 심볼 노드의 인덱스 i가 기본 천공 조건을 만족하면, 상기 심볼 노드를 천공한다.
내부 인코더(230)는 심볼 노드의 인덱스 i가 다음의 추가 천공 조건 2 내지 4을 만족하면, 상기 심볼 노드를 천공한다.
만약 모든 s 에 대하여
Figure 112014036853138-pat00022
인 경우에는,
Figure 112014036853138-pat00023
을 만족하는 심볼 노드의 인덱스 i 에 대하여 다음의 추가 천공 조건 2를 만족하면, 내부 인코더(230)는 상기 심볼 노드를 천공한다.
(추가 천공 조건 2)
Figure 112014036853138-pat00024
여기서
Figure 112014036853138-pat00025
는
Figure 112014036853138-pat00026
을 만족하는 홀수이다.
만약 모든 s 에 대하여
Figure 112014036853138-pat00027
인 경우에,
Figure 112014036853138-pat00028
을 만족하는 심볼 노드의 인덱스 i 에 대하여 다음의 추가 천공 조건 3을 만족하면, 내부 인코더(230)는 상기 심볼 노드를 천공한다.
(추가 천공 조건 3)
Figure 112014036853138-pat00029
또한 모든 s에 대하여
Figure 112014036853138-pat00030
인 경우에, 다음의 추가 천공 조건 4를 만족하는 심볼 노드의 인덱스 i 에 대하여 아래의 조건을 만족하면, 내부 인코더(230)는 상기 심볼 노드를 천공한다.
(추가 천공 조건 4)
Figure 112014036853138-pat00031
여기서 k 는 1부터
Figure 112014036853138-pat00032
까지의 정수이며
Figure 112014036853138-pat00033
,
Figure 112014036853138-pat00034
이다.
Figure 112014036853138-pat00035
는 다음의 수학식 5와 같이 정의된다.
Figure 112014036853138-pat00036
Figure 112014036853138-pat00037
는 다음의 수학식 6과 같이 정의된다.
Figure 112014036853138-pat00038
Figure 112014036853138-pat00039
는 다음의 수학식 7과 같이 정의된다.
Figure 112014036853138-pat00040
여기서
Figure 112014036853138-pat00041
는 연속 천공 심볼 노드의 개수를
Figure 112014036853138-pat00042
개로 만드는 숫자를 의미한다.
Figure 112014036853138-pat00043
는 다음의 정의 조건과 같이 정의된다.
(정의 조건)
만약
Figure 112014036853138-pat00044
이고
Figure 112014036853138-pat00045
인 경우
Figure 112014036853138-pat00046
이고,
만약
Figure 112014036853138-pat00047
이고
Figure 112014036853138-pat00048
인 경우
Figure 112014036853138-pat00049
이며,
만약
Figure 112014036853138-pat00050
이고
Figure 112014036853138-pat00051
인 경우
Figure 112014036853138-pat00052
이고,
만약
Figure 112014036853138-pat00053
이고
Figure 112014036853138-pat00054
인 경우
Figure 112014036853138-pat00055
이며,
만약
Figure 112014036853138-pat00056
이고
Figure 112014036853138-pat00057
인 경우
Figure 112014036853138-pat00058
이다.
여기서, 도핑 심볼의 수는 코드 심볼의 1% 내지 5%로 설정되는 경우에는,
Figure 112014036853138-pat00059
는 전형적으로 2를 초가하지 않는다. 대부분의 경우에는,
Figure 112014036853138-pat00060
는 1 또는 0이 된다.
심볼 밴드에 천공 노드 그룹(921)이 배치된다. 추가 천공 조건 2에 따르면, 심볼 밴드(911, 921)에 복수의 천공 노드 그룹이 배치될 수 있다. 심볼 밴드(911)에 배치되는 천공 노드 그룹의 수는 심볼 밴드(921)의 배치되는 천공 노드 그룹의 수와 다를 수 있다. 도핑 심볼의 수가 적고 부호율이 높은 경우에, 한 심볼 밴드에 복수의 천공 노드 그룹이 배치될 수 있다.
Figure 112014036853138-pat00061
의 값이 크면, 마지막 심볼 밴드(931)에도 천공 노드 그룹이 배치될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 수신 장치에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 수신 장치(1000)는 수신부(1010), 복조부(1020), 디코더(1030), 제어부(1040) 및 송신부(1050)를 포함할 수 있다.
수신 장치(1000)는 기지국(eNB: evolved Node B 또는 E-UTRAN Node B 또는 BS: Base Station), 중계기(RN : Relay Node) 및 단말기(Terminal, UE: User Equipment, MS: Mobile Station 또는 SS : Subscriber Station) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예로, 도 1의 송신 장치(100) 및 수신 장치(1000)는 하나의 장치로 결합되어 구현될 수 있다.
수신부(1010)는 송신 장치(100)로부터 부호어를 수신한다. 상기 부호어는 제어 신호 및 데이터를 포함할 수 있다. 상기 수신된 부호어는 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드가 천공되고, 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드가 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류되어, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치된 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 심볼 노드가 천공되어 생성된 것일 수 있다.
복조부(1020)는 수신부(1010)가 수신한 부호어를 복조한다.
디코더(1030)는 복조부(1020)가 복조한 부호어를 디코딩한다. 디코더(1030)는 부호어에 포함된 도핑 심볼을 이용하여 디코딩을 할 수 있다. 일예로, 도핑 심볼은 반복 복호기가 동작할 수 있도록 도와주는 정보로 사용될 수 있다. 여기서, 반복 복호기는 IRPA 부호의 반복 복호기일 수 있다.
제어부(1040)는 명령어를 실행하고 수신 장치(1000)와 연관된 동작을 수행한다. 예를 들면, 명령어를 사용하여, 제어부(1040)는 수신 장치(1000)의 컴포넌트들 간의 입력 및 출력, 데이터의 수신 및 처리를 제어할 수 있다. 제어부(1040)는 입력장치로부터 수신된 정보와 연관된 명령어를 실행할 수 있다.
제어부(1040)는 송신 장치(1000)의 운영 체제와 함께 프로그램 코드를 실행하고 데이터를 생성 및 사용하는 동작을 한다. 제어부(1040)는 수신부(1010), 복조부(1020), 디코더(1030) 및 송신부(1050)의 동작을 제어할 수 있다. 일부 실시예로, 제어부(1040)는 복조부(1020) 및 디코더(1030)의 기능을 수행할 수 있다. 운영 체제는 일반적으로 공지되어 있으며 이에 대해 보다 상세히 기술하지 않는다. 예로서, 운영 체제는 Window 계열 OS, Unix, Linux, Palm OS, DOS, 안드로이드 및 매킨토시 등일 수 있다. 운영 체제, 다른 컴퓨터 코드 및 데이터는 제어부(1040)와 연결되어 동작하는 수신 장치(1000)의 저장 장치 내에 존재할 수 있다.
제어부(1040)는 단일 칩, 다수의 칩, 또는 다수의 전기 부품 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 전용 또는 임베디드 프로세서, 단일 목적 프로세서, 컨트롤러, ASIC, 기타 등등을 비롯하여 여러 가지 아키텍처가 제어부(1040)에 대해 사용될 수 있다.
제어부(1040)는 사용자 조치(User Action)를 인식하고 인식한 사용자 조치에 기초하여 수신 장치(1000)를 제어할 수 있다. 여기서 사용자 조치는 수신 장치의 물리적인 버튼의 선택, 터치 스크린 디스플레이면상의 소정의 스처의 실시 또는 소프트 버튼의 선택 및 촬영 장치로 촬영된 영상으로부터 인식되는 소정의 제스처의 실시 및 음성 인식에 의해 인식되는 소정의 발성의 실시를 포함할 수 있다. 제스처는 터치 제스처와 공간 제스처를 포함할 수 있다.
송신부(1050)는 다른 수신 장치로 데이터를 전송한다. 여기서 상기 데이터는 제어 신호, 데이터 및 측정 보고(Measurement Report)와 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 측정 보고와 관련된 정보는 채널 상태를 측정한 결과에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 데이터는 부호어로 부호화되어 전송될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 디코더에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 디코더(1030)는 내부 디코더(1110), 디인터리버(1120), 이진 디코더(1130), 이진 디코더(1130) 및 인터리버(1140)를 포함할 수 있다.
내부 디코더(1110)는 포워드/백원드 순환(Forward/Backward Recursion)을 이용한 BCJR 알고리즘을 사용하여 복조부(1020)에서 계산한 수신 채널 LLR 값과 인터리버(1140)가 출력한 부호어의 확률값을 이용하여 복호화할 수 있다. 내부 디코더(1110)는 i 번째 심볼 노드를 복호할 때 (i-1) 번째 및 (i+1) 번째 심볼 노드의 메시지 값을 활용할 수 있다. 즉, 상기 부호어에 포함된 심볼 노드는 상기 심볼 노드 앞의 심볼 노드 및 뒤의 심볼 노드의 메시지 값을 이용하여 디코딩될 수 있다. 본 발명에 따른 부호어 천공 방법으로 생성된 부호어는 복호 시에 천공된 노드 앞 뒤로 비천공 노드가 배치됨으로써 해당 노드는 복호 시 양쪽에서 실뢰도(Reliability)가 높은 메시지를 받게 된다.
디인터리버(1120)는 내부 디코더(1110)가 복호한 부호어를 디인터리빙한다.
이진 디코더(1130)는 디인터리버(1120)가 디인터리빙한 부호어를 디코드하여 데이터를 생성한다. 이진 디코더(1130)는 부호어를 인터리버(1140)로 출력한다.
인터리버(1140)는 이진 디코더(1130)가 출력한 부호어를 인터리빙하고, 인터리빙한 부호어를 내부 디코더(1110)로 출력한다. 여기서 인터리버(1140)은 인코더(110) 내부에 위치한 인터리버(220)와 동일할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 디코더(1030)는 내부 디코더(1110), 디인터리버(1120), 이진 디코더(1130) 및 인터리버(1140)를 통해 부호어를 반복적으로 복호화하여 데이터를 생성한다.
도 12는 본 발명에 따른 부호어 생성 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 이진 인코더(210)는 데이터를 부호어로 인코딩한다(S100). 이진 인코더(210)는 이진 부호를 이용하여 데이터를 인코드할 수 있다. 이진 인코더(210)는 제어부(140)로부터 데이터를 비트 단위로 받아서 모든 비트를 사전에 정해진 횟수만큼 반복하여 부호어를 생성할 수 있다. 여기서 각 비트별로 반복하는 횟수는 균일하지 않을 수 있다. 이진 인코더(210)에서 출력되는 부호어는 이진 데이터 스트림일 수 있다. 상기 이진 부호는 IR 부호일 수 있다.
인터리버(220)는 이진 인코더(210)가 인코딩한 부호어를 인터리빙한다(S110). 인터리버(220)는 이진 인코더(210)에서 출력된 이진 데이터 스트림을 재배열하고, 사전에 정해진 개수만큼 그룹으로 묶을 수 있다. 그리고, 인터리버(220)는 그룹으로 묶인 비트열을 내부 인코더(230)로 출력할 수 있다.
내부 인코더(230)는 인터리버(220)가 인터리빙한 부호어에 도핑 심볼을 삽입한다(S120).
내부 인코더(230)는 상기 도핑 심볼이 삽입된 부호어를 천공한다(S130).
변조부(120)는 천공된 부호어를 변조한다(S140).
송신부(130)는 변조부(120)가 변조한 부호어를 전송한다(S150).
도 13은 본 발명에 따른 부호어 천공 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 내부 인코더(110)는 부호어에서 천공할 심볼 노드의 개수를 산출한다(S200). 여기서 상기 부호어는 이진 인코더(210) 또는 인터리버(220)가 출력한 부호어일 수 있다.
내부 인코더(110)는 목표 부호율이 2/3보다 작은지 여부를 확인한다(S210).
상기 목표 부호율이 2/3 보다 작지 않은 경우에는, 내부 인코더(230)는 기본 천공을 수행한다(S220). 여기서, 내부 인코더(230)는 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드를 천공한다. 상기 부호어에 포함된 도핑 심볼의 위치를 기초로 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드 중 천공될 심볼 노드가 결정될 수 있다.
내부 인코더(230)는 산출한 천공할 심볼 노드의 개수를 기초로 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 산출한다(S230).
내부 인코더(230)는 천공 노드 그룹의 크기를 결정한다(S240). 여기서, 내부 인코더(230)는 천공이 필요한 심볼 노드의 개수를 기초로 천공 노드 그룹의 크기를 결정할 수 있고, 결정된 크기에 따라 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드를 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류할 수 있다. 일부 실시예로, 내부 인코더(230)는 상기 부호어의 심볼 밴드의 크기 및 수 중 적어도 하나를 더 기초로 천공 노드 그룹의 크기를 결정할 수 있다. 여기서 심볼 밴드는 하나의 도핑 심볼을 포함하는 소정의 개수의 연속적인 코드 심볼의 집합을 의미한다. 일부 실시예로, 내부 인코더(230)는 상기 부호어의 심볼 밴드의 크기 및 수 중 적어도 하나와 사전에 설정된 값에 따라 결정된 천공 노드 그룹의 크기를 기초로 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류할 수 있다. 상기 하나 이상의 천공 노드 그룹 중 적어도 두 개의 천공 노드 그룹의 크기가 동일할 수 있다.
내부 인코더(230)는 분류한 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치될 위치를 결정한다(S250). 일부 실시예로, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹 각각은 상기 부호어의 심볼 밴드의 가운데에 배치될 수 있다. 또한 상기 부호어의 심볼 밴드 중 적어도 하나에는 복수의 천공 노드 그룹이 배치될 수 있다. 상기 심볼 밴드에 배치된 천공 노드 그룹의 수는 도핑 심볼 및 상기 부호어의 목표 부호율 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있고 상기 부호어의 심볼 밴드 중 적어도 하나에 배치되는 천공 노드 그룹의 수는 다른 심볼 밴드에 배치되는 천공 노드 그룹의 수와 다를 수 있다.
내부 인코더(230)는 결정한 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 상기 부호어에 포함된 심볼 노드를 천공한다(S260).
2/3보다 작은 경우에는, 내부 인코더(110)는 천공된 노드가 상기 부호어 상에 균일하게 배치되도록 상기 부호어에 포함된 심볼 노드를 천공한다(S270). 상기 목표 부호율은 변조부(120)로 출력되는 부호어의 부호율일 수 있다.
일부 실시예로, 도 12의 단계 S130은 도 13의 단계 S200 내지 단계 S260를 포함할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 부호어 생성 방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 내부 인코더(230)는 제1 목표 부호율로 부호어를 천공한다(S300). 단계 S300은 도 13의 단계 S200 내지 S260을 포함할 수 있다.
내부 인코더(230)는 제2 목표 부호율로 변환되기 위해 제1 목표 부호율로 천공된 부호어에서 천공을 해제 해야할 천공 노드의 개수를 산출한다(S310). 상기 제1 목표 부호율과 제2 목표 부호율은 서로 다를 수 있고, 상기 제2 목표 부호율이 상기 제1 목표 부호율보다 클 수 있다.
내부 인코더(230)는 산출한 천공 노드의 개수에 따라 상기 부호어에서 천공 노드를 해제한다(S320). 여기서 상기 천공 노드 그룹에 속하는 천공 노드부터 해제될 수 있다.
일부 실시예로, 도 12의 단계 S130은 도 13의 단계 S300 내지 단계 S320을 포함할 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 부호어 복호 방법에 대한 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 수신부(1010)는 송신 장치(100)로부터 부호어를 수신한다(S400). 상기 부호어는 제어 신호 및 데이터를 포함할 수 있다. 상기 수신된 부호어는 부호어에 포함된 심볼 노드 중 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드가 천공되고, 추가적으로 천공이 필요한 심볼 노드가 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹으로 분류되어, 상기 하나 또는 하나 이상의 천공 노드 그룹이 상기 부호어 상에 배치된 위치에 따라 상기 천공 노드 그룹에 속하게 되는 심볼 노드가 천공되어 생성된 것일 수 있다.
복조부(1020)는 수신부(1010)가 수신한 부호어를 복조한다(S410).
디코더(1030)는 복조부(1020)가 복조한 부호어를 디코딩한다(S420). 디코더(1030)는 부호어에 포함된 도핑 심볼을 이용하여 디코딩을 할 수 있다. 일예로, 도핑 심볼은 반복 복호기가 동작할 수 있도록 도와주는 정보로 사용될 수 있다. 여기서, 반복 복호기는 IRPA 부호의 반복 복호기일 수 있다.
도 16은 부호어 생성 방법의 성능을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 그래프(1600)은 정보 비트가 960이고, 변조 오더(Modulation Order)가 16이며, 도핑 주기가 30일 때, AWGN (Additive White Gaussian Noise) 채널에서 부호어를 부호율 2/3으로 부호화한 천공 패턴의 성능을 나타낸다.
그래프(1600)에서 곡선(1610)은 LDPC 부호의 천공에 적용되는 k-Step Recoverable Node 의 개념을 활용하여 천공 패턴을 설계한 방법(종래 방법)으로 설계한 천공 패턴의 성능을 나타내고, 곡선(1620)은 도 8에 도시된 본 발명에 따른 부호어 생성 벙법을 사용하여 천공 노드 그룹의 크기를 13으로 설계한 천공 패턴의 성능을 나타낸다.
또한, 곡선(1630)은 도 8에 도시된 본 발명에 따른 부호어 생성 방법을 사용하여 천공 노드 그룹의 크기를 25로 설계한 천공 패턴의 성능을 나타내고, 곡선(1640)은 원 부호어에 대한 성능을 나타낸다.
그래프(1600)을 통해, 본 발명에 따른 방법(1620)이 종래 방법(1610) 보다 FER(Frame Error Rate)가 10^-2에서 약 0.1dB의 성능을 개선시킨 것을 확인할 수 있고, 본 발명에 따른 방법(1630)이 종래 방법(1610) 보다 FER(Frame Error Rate)가 10^-2에서 약 0.2dB의 성능을 개선시킨 것을 확인할 수 있다.
또한, 그래프(1600)을 통해, 세 가지 방법(1610, 1620, 1630) 모두가 FER이 10^-3까지 오류 마루(Error Floor)를 발생시키지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
도 17은 부호어 생성 방법의 성능을 나타내는 다른 그래프를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 그래프(1700)은 정보 비트가 960이고, 변조 오더(Modulation Order)가 16이며, 도핑 주기가 30일 때, AWGN (Additive White Gaussian Noise) 채널에서 부호어를 부호율 5/6으로 부호화한 천공 패턴의 성능을 나타낸다.
그래프(1700)에서 곡선(1710)은 LDPC 부호의 천공에 적용되는 k-Step Recoverable Node 의 개념을 활용하여 천공 패턴을 설계한 방법(종래 방법)으로 설계한 천공 패턴의 성능을 나타내고, 곡선(1720)은 도 8에 도시된 본 발명에 따른 부호어 생성 벙법을 사용하여 천공 노드 그룹의 크기를 13으로 설계한 천공 패턴의 성능을 나타낸다.
또한, 곡선(1730)은 도 8에 도시된 본 발명에 따른 부호어 생성 방법을 사용하여 천공 노드 그룹의 크기를 25로 설계한 천공 패턴의 성능을 나타낸다.
그래프(1700)을 통해, 본 발명에 따른 방법(1720, 1730)은 FER이 10^-3까지 오류 흐름(Error Floor)를 발생시키지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
또한 그래프(1700)을 통해, 본 발명에 따른 방법(1730)이 본 발명에 따른 방법(1720) 보다 FER(Frame Error Rate)가 10^-2에서 약 0.5dB의 성능을 개선시킨 것을 확인할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 여기에 개시된 실시예들 각각에 기재된 기술적 특징은 다른 실시예에도 결합하여 실시 가능하다.

Claims (38)

  1. 부호어를 생성하기 위한 방법에 있어서,
    BICM-ID(bit-interleaved coded modulation with iterative decoding) 방식을 이용하여 데이터를 부호화하여 부호어를 생성하는 단계;
    상기 부호어에 포함된 심볼 노드들 중 천공한 심볼 노드들의 개수를 산출하는 단계;
    상기 심볼 노드들 중 짝수 또는 홀수에 대응하는 제1심볼 노드들을 천공하는 단계;
    천공할 상기 심볼 노드들의 개수에 기초하여 추가적으로 천공이 필요한 제2심볼 노드들의 개수를 산출하는 단계;
    상기 제2심볼 노드의 개수에 기초하여 상기 제2심볼 노드들을 하나 또는 둘 이상의 심볼 노드 그룹들로 분류하는 단계;
    상기 부호어 상에서 상기 심볼 노드 그룹의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 위치에 따라 상기 제2심볼 노드들을 천공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 천공할 심볼 노드의 개수를 산출하는 단계는,
    상기 부호어의 현재 부호율 및 제1 목표 부호율에 기초하여 상기 부호어에 포함된 심볼 노드들 중 천공할 심볼 노드의 개수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 목표 부호율로부터 제2 목표 부호율로 변환되기 위해 상기 부호어에서 천공을 해제 해야할 천공 노드들의 개수를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 천공 노드들의 개수에 따라 상기 부호어에서 천공 노드를 천공하지 않는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 목표 부호율이 2/3 보다 작은지 여부를 확인하는 단계;
    상기 제1 목표 부호율이 2/3 보다 작은 경우에는, 상기 부호어에 포함된 제1심볼 노드들을 천공하여 상기 천공된 노드들이 상기 부호어 상에 균일하게 배치되도록 상기 제2심볼 노드를 천공하는 단계; 및
    상기 제1 목표 부호율이 2/3 보다 작지 않은 경우에, 상기 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드들을 중 하나에 대응하는 제1심볼 노드들을 천공하는 단계를 포함하며,
    상기 심볼 노드 그룹에 포함되는 천공된 제2심볼 노드들이 먼저 천공 해제 되는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 부호어에 포함된 도핑 심볼의 위치를 기초로 상기 짝수 또는 상기 홀수에 위치하는 심볼 노드 중 천공될 심볼 노드가 결정되고;
    적어도 2개의 심볼 노드 그룹들의 크기가 서로 동일하고;
    각 심볼 노드 그룹이 상기 부호어의 심볼 밴드의 중앙에 배치되고;
    복수의 심볼 노드 그룹들은 상기 부호어의 심볼 밴드의 적어도 하나에 배치되고;
    상기 심볼 밴드에 배치된 심볼 그룹들의 수는 도핑 심볼과 부호어의 목표 부호율 중 적어도 하나에 기반하여 결정되고; 및
    상기 부호어의 심볼 밴드의 적어도 하나에 배치된 심볼 노드 그룹들의 수는 다른 심볼 밴드에 배치된 심볼 노드 그룹의 수와 다른 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2심볼 노드를 상기 하나 또는 하나 이상의 심볼 노드 그룹들로 분류하는 단계는,
    사전에 설정된 값에 따라 결정된 심볼 노드 그룹의 크기에 기초하여 분류되거나 또는
    상기 부호어의 심볼 밴드들의 크기 또는 수에 따라 분류되는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1항에 있어서,
    데이터를 인코딩하는 단계;
    상기 인코딩된 데이터를 인터리빙하는 단계;
    상기 인터리빙된 데이터에 도핑 심볼을 삽입하여 상기 부호어를 생성하는 단계;
    상기 부호어를 변조하는 단계; 및
    상기 변조된 부호어를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 방법.
  15. 삭제
  16. 부호어를 생성하기 위한 장치에 있어서,
    BICM-ID(bit-interleaved coded modulation with iterative decoding) 방식을 이용하여 데이터를 부호화하여 부호어를 생성하고, 상기 부호어에 포함된 심볼 노드들 중 천공한 심볼 노드들의 개수를 산출하고, 상기 심볼 노드들 중 짝수 또는 홀수에 대응하는 제1심볼 노드들을 천공하고, 천공할 상기 심볼 노드들의 개수에 기초하여 추가적으로 천공이 필요한 제2심볼 노드들의 개수를 산출하고, 상기 제2심볼 노드의 개수에 기초하여 상기 제2심볼 노드들을 하나 또는 둘 이상의 심볼 노드 그룹들로 분류하고, 상기 부호어 상에서 상기 심볼 노드 그룹의 위치를 결정하고, 및 상기 결정된 위치에 따라 상기 제2심볼 노드들을 천공하는 인코더; 및
    상기 부호어의 데이터를 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기 부호어의 현재 부호율 및 제1 목표 부호율에 기초하여 상기 부호어에 포함된 심볼 노드들 중 천공할 심볼 노드의 개수를 산출하며,
    상기 제1 목표 부호율로부터 제2 목표 부호율로 변환되기 위해 상기 부호어에서 천공을 해제 해야할 천공 노드들의 개수를 산출하고, 및 상기 산출된 천공 노드들의 개수에 따라 상기 부호어에서 천공 노드를 천공하지 않는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 인코더는,
    상기 제1 목표 부호율이 2/3 보다 작은지 여부를 확인하고, 상기 제1 목표 부호율이 2/3 보다 작은 경우에는, 상기 부호어에 포함된 제1심볼 노드들을 천공하여 상기 천공된 노드들이 상기 부호어 상에 균일하게 배치되도록 하고, 상기 제1 목표 부호율이 2/3 보다 작지 않은 경우에, 상기 짝수 또는 홀수에 위치하는 심볼 노드들을 중 하나에 대응하는 제1심볼 노드들을 천공하며,
    상기 심볼 노드 그룹에 포함되는 천공된 제2심볼 노드들이 먼저 천공 해제 되는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 장치.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 부호어에 포함된 도핑 심볼의 위치를 기초로 상기 짝수 또는 상기 홀수에 위치하는 심볼 노드 중 천공될 심볼 노드가 결정되고;
    적어도 2개의 심볼 노드 그룹들의 크기가 서로 동일하고;
    각 심볼 노드 그룹이 상기 부호어의 심볼 밴드의 중앙에 배치되고;
    복수의 심볼 노드 그룹들은 상기 부호어의 심볼 밴드의 적어도 하나에 배치되고;
    상기 심볼 밴드에 배치된 심볼 그룹들의 수는 도핑 심볼과 부호어의 목표 부호율 중 적어도 하나에 기반하여 결정되고; 및
    상기 부호어의 심볼 밴드의 적어도 하나에 배치된 심볼 노드 그룹들의 수는 다른 심볼 밴드에 배치된 심볼 노드 그룹의 수와 다른 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 장치.
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  29. 제 16항에 있어서,
    상기 인코더는
    데이터를 인코딩하는 이진 인코더;
    상기 인코딩된 데이터를 인터리빙하는 인터리버; 및
    상기 인터리빙된 데이터에 도핑 심볼을 삽입하여 상기 부호어를 생성하는 내부 인코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 장치.
  30. 제 16항에 있어서,
    상기 부호어를 변조하는 변조부를 더 포함하고,
    상기 송신부는,
    상기 변조된 부호어를 전송하는 것을 특징으로 하는 부호어를 생성하는 장치.
  31. 부호어를 수신하기 위한 방법에 있어서,
    부호어 데이터를 수신하는 단계, 여기서 상기 수신된 부호어 데이터는 BICM-ID(bit-interleaved coded modulation with iterative decoding) 방식을 이용하여 데이터가 부호화됨으로써 부호어가 생성되고, 상기 부호어에 포함된 심볼 노드들 중 천공한 심볼 노드들의 개수를 산출하고, 상기 심볼 노드들 중 짝수 또는 홀수에 대응하는 제1심볼 노드들을 천공하고, 천공할 상기 심볼 노드들의 개수에 기초하여 추가적으로 천공이 필요한 제2심볼 노드들의 개수를 산출하고, 상기 제2심볼 노드의 개수에 기초하여 상기 제2심볼 노드들을 하나 또는 둘 이상의 심볼 노드 그룹들로 분류하고, 상기 부호어 상에서 상기 심볼 노드 그룹의 위치를 결정하고, 및 상기 결정된 위치에 따라 상기 제2심볼 노드들을 천공되어 생성되고;
    상기 수신된 부호어 데이터를 복조하는 단계; 및
    상기 복조된 부호어 데이터를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호어를 복원하는 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 디코딩하는 단계는,
    상기 부호어에 포함된 도핑 심볼을 이용하여 상기 복조된 부호어 데이터를 디코딩하는 단계; 및
    포워드/백워드 순환(Forward/Backward Recursion)을 이용한 BCJR(Bahl Cocke Jelinek Raviv) 알고리즘을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 부호어에 포함된 심볼 노드는 상기 심볼 노드 앞의 심볼 노드 및 뒤의 심볼 노드의 메시지 값을 이용하여 상기 부호어에 포함된 상기 심볼 노드가 디코딩되는 것을 특징으로 하는 부호어를 복원하는 방법.
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 수신기 장치에 있어서,
    부호어 ‰K이터를 수신하는 수신부;
    상기 수신된 부호어 데이터를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 부호어 데이터를 디코딩하는 디코더를 포함하고,
    여기서 상기 수신된 부호어 데이터는 BICM-ID(bit-interleaved coded modulation with iterative decoding) 방식을 이용하여 데이터가 부호화됨으로써 부호어가 생성되고, 상기 부호어에 포함된 심볼 노드들 중 천공한 심볼 노드들의 개수를 산출하고, 상기 심볼 노드들 중 짝수 또는 홀수에 대응하는 제1심볼 노드들을 천공하고, 천공할 상기 심볼 노드들의 개수에 기초하여 추가적으로 천공이 필요한 제2심볼 노드들의 개수를 산출하고, 상기 제2심볼 노드의 개수에 기초하여 상기 제2심볼 노드들을 하나 또는 둘 이상의 심볼 노드 그룹들로 분류하고, 상기 부호어 상에서 상기 심볼 노드 그룹의 위치를 결정하고, 및 상기 결정된 위치에 따라 상기 제2심볼 노드들을 천공되어 생성된 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 디코더는,
    상기 부호어에 포함된 도핑 심볼을 이용하여 상기 복조된 부호어 데이터를 디코딩하고,
    포워드/백워드 순환(Forward/Backward Recursion)을 이용한 BCJR(Bahl Cocke Jelinek Raviv) 알고리즘을 수행하여 상기 부호어를 디코딩하며, 및
    상기 부호어에 포함된 심볼 노드는 상기 심볼 노드 앞의 심볼 노드 및 뒤의 심볼 노드의 메시지 값을 이용하여 상기 부호어에 포함된 상기 심볼 노드가 디코딩되는 것을 특징으로 하는 수신기 장치.
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