KR19980025772A - 비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치에 관한 것으로, CRC와 길쌈 부호를 사용하는 통신 시스템의 비트 오류 측정을 위해 비터비 복호기의 출력인 복호 데이터를 이루는 복호 정보 데이터와 복호 CRC 중에서 정보 데이터를 이용하여 상기 송신단의 CRC 발생 방식과 동일하게 새로운 CRC'를 발생시키고, CRC 대신 nCRC를 복호 정보 데이터에 첨가하여 길쌈 재부호화시킴으로써 더욱 정확한 비트 오율을 측정하고, 상기 비트 오율을 근거로 전송된 전송율을 판단함으로써 최대 전송율외의 전송율을 최대 전송율로 잘못 판단할 확률을 줄여주어 단말기의 전력 소비량을 감소시키며, 수용 용량을 증가시키기 위한 비트 오율 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

Description

비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치
본 발명은 CRC(Cyclic Redundancy Code)와 길쌈 부호 방식을 사용하는 통신 시스템의 비트 오율 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오류 검출 및 오류 정정을 위해 CRC와 길쌈 부호 방식을 사용하는 통신 시스템에 있어서, 비터비 복호기를 통과하여 복호화된 데이터에서 정보를 싣고 있는 데이터 성분을 이용하여 새로운 CRC(이하, nCRC로 명함)을 발생시켜 전송된 CRC를 대체하고, 상기 nCRC로 대체된 복호 데이터를 이용하여 길쌈 부호를 재발생시키고, 상기 재발생된 데이터와 전송된 데이터와의 비교를 수행함으로써, 정확한 비트 오율을 측정하여 시스템의 성능을 향상시키는 비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치에 관한 것이다.
일반적인 통신 시스템에서는 잡음 및 기타 신뢰성 있는 통신을 저해하는 요소가 존재하는 전송의 매체인 채널(channel)을 통과하면서 발생되는 오류를 정정하여 원하는 수준 이하의 오류를 확보하기 위해 오류 정정 부호화 기법을 사용한다. 상기 오류 정정 부호화 기법은 전송할 데이터로 이루어진 블럭에 해당되는 리던던시(redundancy)를 추가하는 블록 부호화 기법과, 순차적으로 입력되는 데이터를 부호화 방식의 발생 함수에 따라 부호화하는 길쌈 부호화 기법으로 분류된다.
전송 오류 검출 및 정정을 위해 CRC와 길쌈 부호를 사용한 통신 시스템의 예로 국내의 디지탈 셀룰러(digital cellular) 이동 통신 및 개인 휴대 통신(personal communication system)의 표준안으로 채택된 CDMA 표준안(IS-95)의 CRC 및 길쌈 부호 방식에 따른 신호 방식을 빌어 비트 오율 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.
CDMA 표준안에서는 전송할 음성 신호를 고정된 전송율로 전송하지 않고, 음성 신호의 발생 정도를 검출하는 음성 활성 검출기(voice activity detector)를 이용하여 전송율을 4단계로 변화시킨다. 즉, 상기 음성 활성 검출기에서 음성 신호가 가장 활성화된 상태를 검출하는 경우에는 최고의 전송율인 9600bps로 전송하고, 음성 신호가 가장 비활성화된 상태를 검출하는 경우에는 기지국과 단말기의 채널을 계속적으로 유지하기 위해 필요한 최소의 전송율인 1200bps로 전송을 수행한다. 그리고, 상기 최고의 전송율과 최소의 전송율 사이의 중간 단계인 4800bps와 2400bps는 음성 신호의 활성화 상태에서 비활성화 상태로의 천이 및 비활성화 상태에서 활성화 상태로의 천이를 위한 전송율로서 사용된다. 상기와 같이 음성의 활성도에 따라 다른 전송율로 정보를 전송하는 것은 전송할 정보가 적을 시에는 기지국과 단말기간의 통신 채널을 유지할 수 있을 정도의 정보만을 전송함으로써 필요한 전송 전력을 효율적으로 사용하여 단말기의 전력 소비량을 줄여주고, 또한 다른 사용자에 영향을 미치는 간섭 신호를 줄여 더욱 많은 사용자를 수용할 수 있기 위함이다.
상기한 바와 같이, 음성 신호의 활성화 정도에 의해 결정된 전송율에 따라 발생되는 정보 데이터는 수신단에 수신된 프레임이 오류가 발생했는지를 확인하고, 수신 프레임의 전송율을 결정하는 데에 필요한 파라미터를 제공하기 위해 프레임 품질 지정(Frame Quality Indicator;FQI) 데이터 CRC를 덧붙인다. 더욱 상세하게, 전송율이 9600bps인 경우에는 정보 데이터의 172 비트를 하나의 블록으로 고려하여 12비트의 CRC12를 발생시켜 덧붙이고, 상기 CRC12 뒤에 8비트의 부호화 Tail 비트를 모두 '0'로 셋팅하여 192비트로 이루어진 하나의 프레임을 구성하고, 전송율이 4800bps인 경우에는 정보 데이터의 80 비트를 하나의 블록으로 고려하여 8비트의 CRC8를 발생시켜 덧붙이고, 이후에 모두 '0'을 갖는 상기 부호화 Tail 비트를 이용하여 96비트로 이루어진 하나의 프레임을 구성한다. 그외 1200bps 및 2400bps의 전송율로 전송할 경우에는 CRC를 덧붙이지 않고, 모두 '0'을 갖는 상기 부호화 Tail 비트만을 덧붙여저 하나의 프레임을 구성한다. 그리고, 상기 방법을 통해 구성되는 하나의 프레임은 20msec 시간 단위로 이루어진다.
CDMA 방식에서는 구속장(constraint length)이 9이며, 부호율이 1/3인 길쌈 부호 방식을 채택하고 있다. 상기 길쌈 부호의 발생 함수는 8진수로 표현하여 557, 663, 711이며, 하나의 비트가 입력될 때마다 3개의 부호화된 데이터가 출력된다.
상기와 같이 CDMA 표준안에 의한 CRC 발생부와 길쌈 부호부를 통과한 데이터는 심볼 반복부(symbol repetition)와, 블록 인터리버(block interleaver)와, 64 직교 변조부(64-ary Orthogonal Modulation)와, 대역 확산부(frequency spreader)와, 위상 변조부(phase modulation)와, 중간 주파수부(IF; Intermediate Frequency)와, 라디오 주파수부(RF; Radio Frequency) 등을 통해 무선 채널을 통해 전송된다.
반면, 수신기에서는 송신기에서 송신 방식의 역순으로 복조가 이루어지며, 복조된 데이터는 송신기에서 발생되었을 것으로 추측되는 데이터 중에서 확률이 가장 큰 데이터로 복호화하는 최대 유사(Maximum Likelihood) 복호기인 비터비 복호부를 통해 복호시킨다. 상기 비터비 복호기에서 복호된 데이터는 상기 송신단에서 덧붙은 CRC를 통해 전송된 프레임에 오류가 발생했는지를 확인한다. CDMA 시스템에서는 상기 송신단의 음성 활성 검출부에서 결정된 전송율에 대한 정보를 전송하지 않기 때문에, 상기 프레임의 오류를 이용하여 4가지의 전송율 중에서 실제 전송에 사용된 전송율을 결정한다.
그러나, 상기와 같은 방법으로 확인된 수신된 프레임 오율만으로는 정확한 전송율을 판단하기에 부족함이 있다. 따라서, 상기 전송율을 결정하는 파라미터로 전송 데이터에 포함된 CRC 부분과 전송 데이터의 비트 오율 등을 이용하기 위해, 수신단에서는 비터비 복호기를 통과하기 전의 복조 데이터의 비트 오율을 측정하여 더욱 정확한 전송율을 확인할 필요가 있다.
도 1에서는 상기 전송율에 따른 CRC 방식과 길쌈 부호 방식을 적용되는 종래의 비트 오율 측정 장치의 블럭도를 도시하고 있다.
종래의 CRC와 길쌈부호를 사용하는 통신시스템의 비트 오류 측정 장치는 길쌈 부호화된 상태로 복조된 복조 데이터를 최대 유사 복호 방식을 이용하여 복호화하는 비터비 복호부(10)와, 상기 비터비 복호부(10)에서 입력받아 송신단의 길쌈 부호 방식과 동일한 방식으로 길쌈부호화를 재실행하는 길쌈 재부호화부(20)와, 상기 비터비 복호부(10)와 길쌈 재부호화부(20)를 통과할 시에 발생되는 시간 지연을 보상하기 위해 상기 복조 데이터를 입력받아 상기의 시간 지연과 동일한 시간 지연을 부여하는 시간 지연부(30)와, 상기 길쌈 재부호화부(20)의 출력인 재부호화 데이터와 상기 시간 지연부(30)를 통과한 시간 지연 데이터를 비교하는 데이터 비교부(40)와, 상기 데이터 비교부(40)에서 출력되는 오류 데이터를 입력받아 비트 오율을 측정하는 비트 오류 측정부(50)로 구성된다.
종래의 CRC와 길쌈부호를 사용하는 통신 시스템의 비트 오율 측정 장치의 동작을 도 1를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
수신기의 복조기(demodulator)에서 복조된 복조 데이터는 송신기의 길쌈 부호부를 통과한 부호화 심볼의 형태로서 채널의 잡음 및 페이딩 현상, 간섭 신호 등에 의해 각 비트에 오류가 발생되어 수신될 수 있다. 상기 오류가 발생된 비트를 포함하는 복조 데이터는 비터비 복호부(10)를 통과하면서 수정할 수 있는 범위내의 오류를 수정하여, 상기한 바와 같이 전송단에서 구성한 프레임 형태인 복호 데이터로 복호된다. 이어서 상기 길쌈 재부호화부(20)에서는 음성 신호 정보와 CRC로 이루어져 하나의 프레임을 구성하고 있는 상기 복호 데이터를 프레임 단위로 입력받아 전송단의 길쌈 부호 방식과 동일하게 재부호화를 수행한다.
상기 비터비 복호부(10)를 통과한 복호 데이터는 상기 복조 데이터에서 발생한 오류를 일정 수준으로 수정하였기 때문에 복조 데이터보다는 오류가 적다는 사실에 근거하여, 송신단에서 길쌈 부호부를 통해 부호화한 데이터를 확인할 수 없는 상태에서 임의로 길쌈 재부호화 데이터를 전송된 데이터로 가정할 수 있다. 따라서, 전송된 데이터로 가정한 재부호화 데이터를 채널을 통과하여 복조된 복조 데이터가 시간 지연부(30)를 통과하면서 시간 지연을 동일하게 맞춘 시간 지연 데이터와 비교함으로써, 상기 비터비 복호부(10)에 입력되는 신호의 오류를 찾아내어 오류 데이터를 발생시키며, 상기 비트 오율 측정부(50)에서는 오류 데이터에서 오류가 발생되지 않은 비트와 오류가 발생된 비트로 구분하여, 입력되는 전체 오류 데이터의 비트 개수에 대한 오류 발생한 비트수의 비를 계산하여 비트 오율(즉,)을 측정할 수 있다.
그러나, 상기와 같이 비터비 복호부에서 종래의 비트 오율 측정 장치에서는 복조 데이터가 전송된 데이터와 동일하다는 가정하에서 비트 오율을 측정하므로, 복조 데이터에서 발생한 오류가 비터비 복호기에서 모두 수정되지 못하는 경우에는 복호 데이터가 송신단에서 전송한 길쌈 부호부의 입력과 상이하게 되고, 재부호화된 데이터를 송신단의 길쌈 부호부 출력과 동일하다는 가정은 타당하지 못하다. 특히, 종래의 비트 오율 측정 장치를 이용한 비트 오율 측정은 오류가 포함된 데이터를 기준으로 사용하기 때문에 비터비 복호기의 입력인 복조 데이터에서 오류가 발생된 비트를 정확하게 수신된 비트로 잘못 판단하여 실제 비트 오율보다 작은 비트 오율을 측정하게 되어 최대 전송율(9600bps)외의 전송율로 전송된 데이터를 최대 전송율(9600bps)로 전송된 데이터로 잘못 판단하는 현상을 야기시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 비터비 복호기의 출력인 복호 데이터를 이루는 정보 데이터와 CRC 중에서 정보 데이터를 이용하여 상기 송신단의 CRC 발생 방식과 동일하게 새로운 CRC(이하 nCRC)를 발생시키고, CRC 대신 nCRC를 정보 데이터에 첨가하여 길쌈 재부호화시킴으로써 더욱 정확한 비트 오율을 측정하고, 상기 비트 오율을 근거로 전송된 전송율을 판단함으로써 최대 전송율외의 전송율을 최대 전송율로 잘못 판단할 확률을 줄여주어 단말기의 전력 소비량을 감소시키며, 수용 용량을 증가시키기 위한 비트 오율 측정 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 비터비 복호부에서 비트 오율 측정 장치의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 비터비 복호부에서 비트 오율 측정 장치의 블록도,
도 3a∼3b는 본 발명에 따른 비터비 복호부에서 비트 오율 측정 장치의 동작 예.
〈도면의주요부분에대한 부호의설명〉
110 : 비터비 복호부 120 : CRC 재발생부
121 : CRC 선택부 122 : CRC 발생부
130 : 길쌈 재부호화부 140 : 시간 지연부
150 : 데이터 비교부 160 : 비트 오율 측정부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CRC와 길쌈 부호를 사용하는 통신 시스템의 비트 오율 측정 장치는 비터비 복호부를 통과한 복호 데이터를 이용하여 길쌈부호를 재발생시키고, 상기 재부호화 데이터와 복조 데이터를 비교하여 비트 오류 확률을 측정하던 종래와 달리, 비터비 복호부와 길쌈 재부호화부 사이에 CRC 재발생부를 첨가하여 복호 데이터에서 송신단에서 추가된 CRC 부분을 제거하고, 복호 데이터에 근거한 새로운 CRC를 발생시켜 길쌈부호를 재발생시킴으로써 수신된 데이터의 정확한 비트 오율을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 CRC와 길쌈부호를 사용하는 통신시스템의 비트 오율 측정 장치를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
CRC와 길쌈부호를 사용하는 통신 시스템의 비트 오율 측정 장치는 길쌈 부호화된 상태로 복조된 복조 데이터를 최대 유사 복호 방식을 이용하여 복호화하는 비터비 복호부(110)와, 상기 비터비 복호부(110)에서 복호 데이터를 입력받아 CRC 부분을 제거하고 새로운 CRC 부분을 첨가하는 CRC 재발생부(120)와, 상기 CRC 재발생부(120)에서 입력받아 송신단의 길쌈 부호 방식과 동일한 방식으로 길쌈 부호화를 재실행하는 길쌈 재부호화부(130)와, 상기 비터비 복호부(110), CRC 재발생부(120), 길쌈 재부호화부(130)를 통과할 시에 발생되는 시간 지연을 보상하기 위해 상기 복조 데이터를 입력받아 상기의 시간 지연과 동일한 시간 지연을 부여하는 시간 지연부(140)와, 상기 길쌈 재부호화부(130)의 출력인 재부호화 데이터와 상기 시간 지연부(140)를 통과한 시간 지연 데이터를 비교하여 오류가 발생되지 않은 비트와 오류가 발생된 비트를 구분하는 오류 데이터를 발생시키는 데이터 비교부(150)와, 상기 데이터 비교부(150)에서 입력받아 비트 오율을 측정하는 비트 오율 측정부(160)로 구성된다.
상기 CRC 재발생부(120)는 송신단에서 전송한 데이터에 첨부된 CRC의 비트 수와 발생 방식을 확인하는 CRC 선택부(121)와, 상기 CRC 선택부(121)에서 결정된 CRC 발생 방식에 따라 적합한 CRC를 발생시켜 정보 데이터에 첨가하는 CRC 발생부(122)로 구성된다.
본 발명에 따른 CRC와 길쌈부호를 사용하는 통신 시스템의 비트 오율 측정 장치의 동작을 도 2와 복호 데이터의 구조를 도시한 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
수신기의 복조기에서 복조된 복조 데이터는 송신기의 길쌈 부호부를 통과한 부호화된 데이터 형태로서, 채널을 통과하면서 복조기에서 잘못된 비트로 판단하여 수신될 수 있다. 상기 오류가 발생된 비트를 포함하는 복조 데이터는 비터비 복호부(110)를 통과하면서 수정할 수 있는 범위내의 오류를 수정하여, 상기한 바와 같이 전송단에서 구성한 프레임 형태인 복호 데이터로 복호된다. 상기 복호 데이터는 도 3a에서 도시하고 있는 구조와 같이, 정보 데이터와 송신단에서 첨부된 CRC로 이루어져 있다.
상기 CRC 재발생부(120)에서는 상기 복호 데이터를 입력받아 송신단에서 첨부된 CRC를 제거하고, 나머지 정보 데이터를 이용하여 상기 송신단의 CRC 발생 방식과 동일하게 nCRC를 발생시켜 도 3b와 같이 정보 데이터에 첨부하여 프레임을 구성한다. 이때, 상기 CRC 선택부(121)에서는 전송된 데이터에 첨부된 CRC 비트 수와 발생 방식을 확인하고, 이어서, CRC 발생부(122)에서는 상기 CRC 선택부(121)에서 결정된 CRC 발생 방식에 따라 새로운 nCRC를 발생시켜 정보 데이터에 첨가한다. 상기 nCRC는 도 2의 비터비 복호부(110)의 출력인 복호 데이터를 이용하여 발생된 것이므로, 복호 데이터에 오류가 발생된 경우에는 송신단에서 첨부된 CRC 부분과 상이하게 된다.
상기와 같이 전송된 CRC를 제거하고 새로운 nCRC를 첨부하는 이유는 하나의 프레임을 구성하는 정보 데이터와 CRC의 비트 중에서 하나의 비트에만 오류가 발생되어도 프레임에서 오류가 발생된 것으로 판단하기 때문에, CRC 비트에 오류가 생긴 경우에는 새로운 CRC'를 발생시켜 정보 데이터에 첨부함으로써 CRC의 비트에 발생된 오류를 제거하여 전송된 데이터에 근접하게 하기 위함이다.
상기 길쌈 재부호화부(130)에서는 정보 데이터와 CRC'로 이루어진 하나의 프레임을 구성하는 상기 CRC 재발생부의 출력을 입력받아 송신단의 길쌈 부호 방식과 동일하게 길쌈 재부호 데이터를 발생시킨다.
한편, 상기 비터비 복호부(110), CRC 재발생부(120), 길쌈 재부호화부(130)의 처리 시간에 의해 발생되는 길쌈 재부호 데이터는 각 부분에서 시간 지연이 발생하기 때문에, 상기 길쌈 재부호 데이터와 복조 데이터를 비트 단위로 비교하기 위해 상기 시간 지연부(140)에서는 복조 데이터에 처리 시간을 보상해주는 시간을 강제로 부여한다. 상기 데이터 비교부(150)에서는 상기 시간 지연부(140)을 통과한 시간 지연 데이터와 상기 길쌈 재부호화 데이터를 비트 단위로 비교하여 동일한 비트와 상이한 비트를 구분한 오류 데이터를 출력한다. 그리고, 상기 비트 오율 측정부(160)에서는 상기 데이터 비교부(150)에서 출력되는 오류 데이터를 입력받아, 오류가 발생된 비트의 수를 측정하여 입력되는 전체 오류 데이터의 비트 개수에 대한 오류 발생한 비트의 개수의 비를 계산하여 비트 오율을 측정한다.
이상에서 설명한 본 발명에 의한 CRC와 길쌈 부호기를 이용하여 부호화된 데이터를 사용하는 통신 시스템의 비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치에 따르면, 수신된 복조 데이터의 정확한 비트 오율을 측정할 수 있음에 따라, 정확한 전송율을 판단하고, 이를 통해 단말기의 전력 소비량을 감소시키며, 타 사용자에 영향을 미치는 간섭 신호를 억제함으로써 더욱 많은 사용자를 수용하여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 길쌈 부호화된 상태로 복조된 복조 데이터를 최대 유사 복호 방식을 이용하여 복호화하는 비터비 복호부와, 상기 비터비 복호부의 출력을 입력받아 부호화단에서와 동일한 방식으로 길쌈 부호화를 수행하는 길쌈 재부호화부를 포함하는 비트 오율 측정 장치에 있어서;
    상기 비터비 복호부의 출력을 입력받아, 복호된 CRC 데이터(Cyclic Redundancy Check data)를 제거하고 새로운 CRC 데이터를 부가하는 CRC 재발생부를 상기 비터비 복호부와 길쌈 재부호화부 사이에 포함하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비트 오율 측정 장치는 상기 비터비 복호부와 상기 CRC 발생부 및 상기 길쌈 재부호화부를 통과할 시에 발생되는 시간 지연을 보상하기 위해 상기 복조 데이터를 입력받아 시간을 지연시키는 시간 지연부와, 상기 길쌈 재부호화부의 출력과 상기 시간 지연부를 통과한 시간 지연 데이터를 비교하여 오류가 발생되지 않은 비트와 오류가 발생된 비트를 구분하는 오류 데이터를 발생시키는 데이터 비교부와, 상기 데이터 비교부의 출력을 입력받아 비트 오율을 측정하는 비트 오율 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 CRC 재발생부는 상기 부호화단에서 부호화한 데이터에 첨부된 CRC의 비트 수와 발생 방식을 확인하는 CRC 선택부와, 상기 CRC 선택부에서 결정한 CRC 발생 방식에 따라 적합한 CRC를 발생시켜 정보 데이터에 첨가하는 CRC 발생부로 구성되는 것을 특징으로 하는 비터비 복호기를 이용한 비트 오율 측정 장치.
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