KR19990010380A - 시퀀스의 확률 정렬을 이용한 비터비 등화기 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

디지털 휴대용 단말기의 등화기(equalizer)에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

메모리의 양을 절감할 수 있고, 계산량을 줄이고 처리속도를 높인 비터비 등화기를 제공함에 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지

본 정렬식 비터비 등화기는 무선 채널의 상태에 따라 왜곡된 데이터를 복원하기 위해 수신데이터를 시퀀스의 확률 순으로 정렬하여 처리하도록 함을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도

무선 수신 데이터의 왜곡을 보상하는 데 사용한다.

Description

시퀀스의 확률 정렬을 이용한 비터비 등화기

본 발명은 디지털 휴대용 단말기에 있어서 등화기에 관한 것으로, 특히 시퀀스의 확률 순서에 따른 정렬을 이용한 비터비 등화기에 관한 것이다.

통상적으로 무선 디지털 신호의 수신은 페이딩(fading) 혹은 도플러(Doppler) 현상 등 채널의 상태에 따라 왜곡된다. 그러므로 이러한 왜곡을 보정하여 원래 송신된 데이터를 복원해내기 위해 등화기를 사용한다. 즉 전송 선로나 증폭기는 전 주파수대에 걸쳐서 고른 특성을 갖지 않고 특유한 주파수 특성을 나타내므로 이 감쇠량을 보상하여 전체의 종합주파수 특성을 평탄하게 하기 위해 등화기를 사용한다.

채널의 정보를 이용하여 가장 전송되었을 확률이 높은 수신데이터의 시퀀스를 예측해내는 비터비 등화기는 각 시퀀스의 경로와 그 확률값을 저장하여 최종적으로 가장 확류이 높은 시퀀스의 데이터 심벌을 출력한다. 각 시퀀스의 특정한 순간에 어떤 상태로 올 수 있는 경로는 항상 두가지가 존재한다. 예를 들어 S₁이라는 상태로 올수 있는 이전 상태는 S₀₂혹은 S₃에서 0 입력이 들어온 경우 외에는 없다. 비터비 등화기는 각 상태에서 이러한 두가지 경로들을 비교하여 그중 누적된 확률값이 적은 것을 선택하고 큰 것을 버리는 과정을 통하여 가장 확률이 높은 시퀀스를 찾아내고 이에 따른 수신 데이터를 출력한다.

그런데 이러한 비터비 등화기는 상태의 수가 증가함에 따라 계산량과 메모리의 양이 증가하는 문제점을 가진다.

따라서 본 발명의 목적은 메모리의 양을 절감할 수 있는 비터비 등화기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 계산량을 줄이고 처리속도를 높인 비터비 등화기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 비터비 등화기에 있어서, 무선 채널의 상태에 따라 왜곡된 데이터를 복원하기 위해 수신데이터를 시퀀스의 확률 순으로 정렬하여 처리하도록 함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시퀀스의 확률 정렬을 이용한 비터비 등화기의 블록 구성도

도 2는 도 1중 비터비 처리부의 구성을 나타낸 도면

도 3은 도 2중 시퀀스 저장용 메모리의 한 셀을 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

모든 경로는 지나간 심벌들의 시퀀스와 그에 해당하는 거리값들을 가지고 있다. 거리값은 수신된 데이터와 일치되는 정도를 거리로 계산해낸 것으로, 이 거리 계산방법으로는 헤밍 디스턴스(Hamming distance), 유클리디안 디스턴스(Euclidian distance), 혹은 확률값들을 몇 개의 레벨로 표현한 소프트 디스턴스(soft distance)가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시퀀스의 확률 순서에 따른 정렬을 이용한 비터비 등화기의 블록 구성도이다. 비터비 처리부(11)는 비터비 등화를 위해 여러 가지 작업을 실행한다. 다음 세 가지도 그들에 포함된다. 첫째, 이전까지의 생존 경로들로부터 현재 수신된 심벌에 따라 가능성이 있는 경로들로 확정하는 작업을 한다. 둘째, 하나의 상태 노드에서 확장된 두 개의 경로들 중에서 거리가 작은 것을 선택하여 정렬회로(13)로 보내주는 작업을 한다. 셋째, 결정된 수신 심벌을 출력해주는 작업을 한다.

예를 들어, 각 단계에서 노드의 수가 M이고 노드마다 가능성 있는 확장 경로의 수가 B라면, 매 단계에서 계산되는 확장 경로들의 수는 B×M이 된다. 여기서 노드들은 천이되는 상태를 나타낸다. 누적되는 스퀀스의 길이가 k라고 할 때 저장되는 스퀀스의 길이는 k-1이 되고 ,상태의 수는 2^(k-1)이 된다. 즉 k=5인 비터비 등화기의 경우 메모리에 저장되는 생존 경로의 길이는 4이고, 각 단계마다 상태의 개수는 16개가 된다. 그러므로 시퀀스의 길이를 길게 할수록 최적의 수신 심벌을 검출할 수 있는 가능성은 높아지지만 계산량은 기하급수적으로 증가하게 된다. M개의 상태를 가즌 비터비 등화기의 경우, 매 상태에서 계산되어지는 상태의 수를 줄이는 방법으로서, N≤M인 N개의 경로만을 생존 경로로 선택하는 방법이 있다. 이렇게 할 경우 BER(BER)은 낮아지지만, N의 수를 적절히 결정한다면 적당한 수준의 BER을 얻으면서 계산량 및 메모리 소모량을 줄일 수 있다.

이때 매 노드들에서 계산결과 얻어지는 M개의 생존경로들 중 확률이 더 높은 N개의 경로를 결정하는 과정으로서 정렬에 의한 방법이 구현상 효과적이다. 데이터 정렬부(13)는 비터비 처리부(11)에서 계산되어진 확장 경로를 시퀀스 저장용 메모리(12)에 저장시킬 때 그 정렬시키는 과정을 통하여 가장 확률이 낮은 경로들은 자동적으로 버려지게 한다. 상기 데이터정렬부(13)는 상기 시퀀스 저장용 메모리(12)의 거리값(M_k)들을 비교하는 작업과 현재 삽입할 경로를 적정 위치에 저장하기 위해 상기 시퀀스 저장용 메모리(12)의 각 셀들을 시프트 혹은 로드시키는 제어 작업을 수행한다. 여기서 셀(cell)이란 도 1의 시퀀스 저장용 메모리(12)의 각 행들로 표시된 것이다. 상기 메모리(12)에 저장된 이전 경로들은 시프트 동작에 의해 비터비 처리부(11)에 순차적으로 입력되고, 그 아래쪽에 비워진 영역들에 새로 확장된 생존 경로들이 데이터 정렬 회로(13)에 의해 정렬되어 채워지게 된다. 이러한 동작이 N회 반복적으로 수행된 후 하나의 수신 심벌에 대한 처리가 마쳐지고, 이에 따른 결과로서 결정된 수신 심벌이 비터비 처리부(11)에 의해 출력된다.

도 2는 상기 도 1중 비터비 처리부(11)의 구성을 나타낸다. 입력 심벌에 대하여 각 생존 경로들의 거리값 Mk를 읽어들여 두 연산부(22, 23)에서 확장된 경로의 거리값에 대한 연산을 수행한후, 각각 일정 비트수를 넘지 않도록 정량화시키는 정량화부(24, 25)를 통해 비교부(26)에서 서로 비교하여 거리값이 작은 경로만을 선택적으로 상기 정렬부(13)에 보내게 된다. 판정부(21)에서는 각 생존경로들의 거리 계산을 수행한 후 결정된 수신 심벌을 다음 단계로 출력하게 된다.

도 3은 도 2중 시퀀스 저장용 메모리(12)의 한 셀을 나타낸 것으로, 다수의 노아게이트와 디플립플롭으로 구성된다. 도시한 바에 따르면, 거리값을 저장하는 K비트와 경로를 저장하는 L비트를 합하여 K+L-1의 비트가 한 셀이 된다. 3비트(S0, S1, S3)를 통해 각 셀은 정렬부(13)의 제어를 받는다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 생존 경로중 최소 거리를 찾는 과정에서 상태 개수보다 작은 수의 생존 경로들을 거리를 계산하면 되므로 계산량이 감소되는 효과가 있다. 즉 상태의 수가 M인 경우 종래에는 M 개의 생존 경로들을 매 수신 데이터 입력때마다 계산하고 저장해야 하지만 본 실시예에서는 정렬방식을 사용하므로 M개의 경로들 중에서 확률이 높은 N개의 경로(NM)만을 자동적으로 선택하게 된다. 이는 계산량의 감소는 물론이고 M-N 만큼의 메모리 절약 효과를 가져 온다.

Claims (2)

1. 디지털 휴대용 단말기의 비터비 등화기에 있어서, 각 주소에 대응하여 생존 경로의 시퀀스와 해당 시퀀스의 거리값을 저장하는 메모리와, 데이터 입력을 감지할 때마다 상기 메모리를 액세스하여 기존의 생존 경로들을 읽고, 확장 연산을 수행하여 다수의 확장된 경로들을 검출하고, 이들중 가장 짧은 경로를 찾는 비터비처리부와, 상기 비터비처리부에서 제공되는 확장된 생존 경로를 정렬하여 상기 메모리에 로드하고, 로드된 데이터를 시프트시키는 정렬부로 구성됨을 특징으로 하는 비터비 등화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 비터비처리부가, 입력 심벌에 대하여 상기 메모리로부터 각 생존 경로들의 거리값을 읽고, 소정의 연산을 수행하여 확장된 경로의 거리값을 구하는 제1 및 제2연산부와, 상기 제1 및 제2연산부에서 각각 구해진 확장된 경로의 거리값이 일정 비트수를 넘지 않도록 정량화시키는 제1 및 제2정량화부와, 상기 제1 및 제2정량화부에서 출력되는 거리값을 서로 비교하여 값이 작은 경로만 선택하여 상기 정렬부로 전달하는 비교부와, 각 생존경로들의 거리 계산을 수행한 후 결정된 수신 심벌을 다음 단계로 출력하는 판정부로 구성됨을 특징으로 하는 비터비 등화기.