KR20000007454A - Bit error rate improving and burst synchronizing method using fec when combining asynchronous transfer mode network with satellite network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode ; 이하, 'ATM'이라 칭함)망과 위성망의 결합시, ATM 셀(Cell) 헤더(Header)에 존재하는 헤더 에러 제어(Header Error Control ; 이하, 'HEC'이라 칭함) 대신에 보다 강력한 포워드 에러 정정(Forward Error Correction ; 이하, 'FEC'라 칭함)을 삽입하여 ATM 헤더에 발생하는 에러를 정정함으로써 비트 에러율(Bit Error Rate ; 이하, 'BER'이라 칭함)의 성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 상기 FEC를 이용하여 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access ; 이하, 'TDMA'라 칭함) 방식을 적용한 위성망에서의 TDMA 동기 특성을 향상시킬 수 있도록 한 ATM망과 위성망의 결합시 FEC를 이용한 BER 향상 및 버스트 동기화 방법에 관한 것이다.The present invention provides a header error control (Header Error Control) present in the ATM cell header when combining an asynchronous transfer mode (hereinafter, referred to as 'ATM') network and a satellite network. Bit Error Rate (hereinafter referred to as BER) by inserting stronger Forward Error Correction (hereinafter referred to as 'FEC') instead of 'to correct' errors in the ATM header. And an ATM network to improve TDMA synchronization characteristics in a satellite network to which a Time Division Multiple Access (TDMA) scheme is applied using the FEC. The present invention relates to a BER enhancement and burst synchronization method using FEC when combining satellite networks.
ATM망을 기반으로 하는 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 시스템과 같은 전세계를 상대로 하는 통신 서비스 시스템의 경우에는 전세계를 연결하기 위하여 위성망 또는 무선망을 이용하게 된다.In the case of a communication service system serving the world, such as an International Mobile Telecommunication (IMT) -2000 system based on an ATM network, a satellite network or a wireless network is used to connect the world.
즉, 다양한 멀티미디어 개인 통신을 위하여 제안된 ATM망이 위성망 또는 무선망과 결합하여 멀티미디어 서비스와 같은 고속의 서비스를 제공하도록 한다.That is, the ATM network proposed for various multimedia personal communication is combined with a satellite network or a wireless network to provide a high speed service such as a multimedia service.
도 1은 ATM망과 위성망의 결합 상태를 보인 도면으로서, ATM망(10)의 ATM 셀들은 무선 프레임을 통하여 위성망의 중앙국(Central Station)(21)에서 위성(22)을 통해 각각의 원격국(Remote Station)(23,24)으로 송/수신된다.1 is a diagram illustrating a combined state of an ATM network and a satellite network, wherein ATM cells of the ATM network 10 are connected to each remote station via a satellite 22 at a central station 21 of a satellite network through a radio frame. Send / receive to (Remote Station) (23, 24).
상기 ATM망(10)에서의 ATM 셀들은 ITU-T 또는 ATM 포럼(Forum)에서 표준화된 HEC를 가지고 있으며, 이러한 HEC는 ATM 셀 헤더에 존재하여 단일 비트(Single Bit) 에러를 정정하고 다중 비트(Multiple Bit) 에러를 검출함으로써 헤더 에러로 인하여 발생하는 부정확한 기능 수행을 방지한다.ATM cells in the ATM network 10 have a standardized HEC in the ITU-T or ATM Forum, which is present in the ATM cell header to correct a single bit error and Multiple Bit) error is detected to prevent incorrect function execution caused by header error.
예를 들어, 만일 R(x)를 수신하였고 HEC 다항식(Polynomial)이 G(x)라고 가정한 경우의 HEC 기능을 설명하면, R(x)G(x)=0인 경우에는 에러가 없다는 것을 나타내며, R(x)G(x)=ximodG(x)(i=0,1,2,…,39)인 경우에는 단일 비트 에러가 있음을 나타내고, 그 외에 다른 패턴(Pattern)이 나오면 다중 비트 에러가 발생하였음을 나타낸다.For example, if we describe the HEC function if we have received R (x) and assume that the HEC polynomial (G) is G (x), then there is no error if R (x) G (x) = 0. R (x) G (x) = x i modG (x) (i = 0,1,2, ..., 39) indicates that there is a single bit error, and other patterns appear. Indicates that a multi-bit error has occurred.
상기 HEC는 정정 모드와 검출 모드라는 두 가지 형태로 동작하는데, 정정 모드에서는 단일 비트 에러에 대한 정정을 수행하고 다중 비트 에러를 가진 셀은 무시하며, 검출 모드에서는 헤더에서 에러가 검출된 모든 셀들을 무시하게 된다.The HEC operates in two types, a correction mode and a detection mode. In the correction mode, a correction for a single bit error is performed and a cell having a multi-bit error is ignored. Ignore it.
만일 다중 비트 에러인 경우 R(x)G(X)가 에러가 없음 또는 단일 비트 에러를 나타내는 41개의 패턴중 하나라면, 즉 다중 비트 에러인데도 다행히 다항식을 계산하였을 경우 에러가 없음 또는 단일 비트 에러를 나타내는 41개의 패턴중 하나라는 결과를 나타내는 경우에는 에러 수정이 잘못되는 경우가 발생하고, 다중 비트 에러일지라도 E(x)modG(x)=0(E(x)는 에러 다항식, 즉 에러 정정이 잘못된 다항식)인 경우에 ATM 셀 헤더에는 에러가 없는 것으로 인식되고 E(x)modG(x)=ximodG(x) (i=0,1,2,…,39)인 경우에는 헤더에 단일 비트 에러가 있는 것을 인식된다.If R (x) G (X) is one of the 41 patterns representing no error or single bit error if it is a multi-bit error, that is, if the polynomial is calculated for multi-bit error, then no error or single bit error When the result of one of the 41 patterns is shown, error correction may be wrong.E (x) modG (x) = 0 (E (x) is an error polynomial, that is, error correction is wrong even in the case of a multi-bit error. Polynomial), it is recognized that there is no error in the ATM cell header, and a single bit in the header if E (x) modG (x) = x i modG (x) (i = 0,1,2,…, 39) It is recognized that there is an error.
상기와 같은 ATM망에서 사용하고 있는 에러 정정 방법인 HEC는 ATM망이 위성망과 결합시 위성망에서 요구하는 BER을 만족시키기에 부족하다.HEC, an error correction method used in the ATM network, is insufficient to satisfy the BER required by the satellite network when combined with the satellite network.
즉, ATM망과 위성망 또는 무선망을 결합할 경우에는 BER을 향상시킬 수 있는 보다 강력한 에러 정정 방법이 필요하게 된다.In other words, when combining an ATM network, a satellite network, or a wireless network, a more powerful error correction method for improving BER is required.
한편, ATM망과 결합되는 위성망이 TDMA 방식을 이용하는 경우에는 TDMA 시스템이 버스트 동기를 위하여 유닉 워드(Unique Word)를 사용한다.On the other hand, when a satellite network combined with an ATM network uses a TDMA scheme, the TDMA system uses a unique word for burst synchronization.
즉, TDMA 프레임은 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 버스트#1∼버스트#n(1∼n)으로 이루어지고, 각 TDMA 버스트 시그널은 가드 타임(Guard Time)(a), 프리엠블(Preamble)(b), 유닉 워드(c), 데이터(d)로 구성된다.That is, the TDMA frame is composed of a plurality of bursts # 1 to burst #n (1 to n), as shown in Figure 3, each TDMA burst signal is a guard time (a), preamble (Preamble) (b), a unique word (c), and data (d).
위성망이 ATM망과 연동할 경우에는 상기 데이터(d)가 코딩된 ATM 셀로 구성된다.When the satellite network interworks with the ATM network, the data d is composed of an ATM cell coded.
상기 유닉 워드 검출에서 버스트 미스디텍션(misdetection)과 버스트 폴스-디텍션(false-detection)은 한 버스트동안 데이터 손실과 파괴를 야기하기 때문에 대단히 중요한 문제이다.Burst misdetection and burst false-detection in the UNI Word detection are very important because they cause data loss and destruction during one burst.
즉, TDMA 동기를 획득하는 동안 버스트 미스디텍션은 포착 시간에 영향을 미치고, 버스트 폴스-디텍션은 잘못된 동기를 유발한다.That is, burst miss detection affects acquisition time while TDMA sync is acquired, and burst false-detection causes false sync.
따라서, 잘못된 동기화(False Synchronization) 확률을 줄이기 위한 방법으로는 몇 개의 연속 프레임에 걸쳐 버스트 검출을 반복하는 것이나, 이러한 과도한 버스트 검출 반복은 동기를 맞추는 시간을 증가시키는 결과를 초래하게 된다.Therefore, a method for reducing the probability of false synchronization is to repeat burst detection over several consecutive frames, but this excessive burst detection repetition results in an increase in synchronization time.
상기와 같이 ATM망과 TDMA 방식을 이용하는 위성망 결합시, 위성망의 TDMA 시스템에서 버스트 동기를 위해 유닉 워드만을 사용함에 따라 TDMA 동기 획득 시간이 늦어져 결국 ATM망과 위성망의 동기를 맞추는 시간이 많이 걸리게 되는 문제점이 있었다.When combining satellite network using ATM network and TDMA method as described above, TDMA synchronization acquisition time is slowed down by using only word for burst synchronization in TDMA system of satellite network, and it takes much time to synchronize ATM network and satellite network. There was a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은ATM망과 위성망의 결합시, ATM 셀 헤더에 존재하는 HEC 대신에 보다 강력한 FEC를 삽입하여 ATM 헤더에 발생하는 에러를 정정함으로써 BER의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 셀손실율(Cell Loss Ratio ; CLR)도 줄일 수 있도록 한 ATM망과 위성망의 결합시 BER 향상방법을 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the purpose of which is to combine the ATM network and satellite network, by inserting a stronger FEC instead of the HEC present in the ATM cell header to correct the error occurring in the ATM header It is to provide a method of improving BER when combining an ATM network and a satellite network that not only improves the performance of the BER but also reduces the cell loss ratio (CLR).
본 발명의 또 다른 목적은 FEC 기술을 이용하여 TDMA 방식의 위성망에서의 신속한 버스트 동기화를 달성함으로써 TDMA 동기 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 데에 있다.It is still another object of the present invention to improve TDMA synchronization characteristics by achieving fast burst synchronization in a TDMA satellite network using FEC technology.
도 1은 비동기 전송 모드망과 위성망의 결합 상태를 보인 도면,1 is a diagram illustrating a combined state of an asynchronous transmission mode network and a satellite network;
도 2는 본 발명에 의한 비동기 전송 모드망과 위성망의 결합시 비트 에러율 향상 방법을 보인 동작 흐름도,2 is a flowchart illustrating a method for improving a bit error rate when combining an asynchronous transmission mode network and a satellite network according to the present invention;
도 3은 시분할 다중 접속 방식의 프레임 및 버스트의 구조를 보인 도면,3 is a view showing a structure of a time division multiple access frame and burst;
도 4는 본 발명에 의한 시분할 다중 접속 방식에서의 버스트 동기화 방법을 보인 동작 흐름도.4 is a flowchart illustrating a burst synchronization method in a time division multiple access scheme according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : ATM망 21 : 중앙국10: ATM network 21: Central station
22 : 위성 23,24 : 원격국22: satellite 23, 24: remote station
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ATM망과 위성망의 결합시 BER 향상방법은, 송신단에서 ATM 셀의 헤더내 HEC를 이용한 에러 정정 및 검출을 수행한 다음 HEC를 제거하고, 이 HEC가 제거된 위치에 보다 강력한 에러 정정 방법인 FEC를 삽입하여 ATM 셀을 무선 전송로상으로 전송하도록 하고, 수신단에서 무선 전송로상의 ATM 셀을 수신하여 FEC를 이용한 에러 정정 및 검출을 수행한 다음 FEC를 제거하고, 이 FEC가 제거된 위치에 송신단에서 제거한 HEC와 동일한 HEC를 삽입하여 원래의 ATM 셀로 복원하도록 함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of improving BER when combining an ATM network and a satellite network of the present invention comprises performing error correction and detection using an HEC in a header of an ATM cell at a transmitting end, and then removing the HEC, where the HEC is removed. Insert FEC, a more powerful error correction method, to transmit ATM cell over wireless transmission path, receive ATM cell on wireless transmission path at receiver, perform error correction and detection using FEC, and then remove FEC, It is characterized in that the original HEC cell is restored by inserting the same HEC as the HEC removed by the transmitter at the position where the FEC is removed.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 ATM망과 위성망의 결합시 BER 향상방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the BER improvement method when combining the ATM network and satellite network according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 ATM망과 위성망의 결합시 BER 향상방법을 보인 동작 흐름도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.2 is an operation flowchart illustrating a BER improvement method when combining an ATM network and a satellite network according to the present invention.
먼저, ATM망(10)의 송신단에서는 ATM 셀의 헤더내 HEC를 이용하여 단일 비트 에러를 정정하고, 다중 비트 에러를 검출한다(S1).First, the transmitting end of the ATM network 10 corrects a single bit error using the HEC in the header of the ATM cell, and detects a multi-bit error (S1).
상기 단계(S1)는 ATM망(10)과 위성망 사이의 비트 에러 정정을 나타낸다.Step S1 indicates bit error correction between the ATM network 10 and the satellite network.
이어, 상기 단계(S1)에서 비트 에러 정정 및 검출을 수행한 다음에는 HEC를 제거하고(S2), 이 HEC가 제거된 위치에 보다 강력한 에러 정정 방법인 FEC를 삽입한다(S3).Subsequently, after bit error correction and detection are performed in step S1, the HEC is removed (S2), and a more robust error correction method FEC is inserted into the position where the HEC is removed (S3).
이후, 상기 단계(S3)의 FEC 삽입으로 새로 만들어진 ATM 셀을 위성(22)을 통해 무선 전송로상으로 전송하도록 한다(S4).Subsequently, the ATM cell newly created by the FEC insertion of step S3 is transmitted through the satellite 22 on the radio transmission path (S4).
그러면, 원격국(23,24)의 수신단에서는 무선 전송로상으로 전송되는 해당 ATM 셀을 수신한다(S5).Then, the receiving end of the remote station (23, 24) receives the corresponding ATM cell transmitted over the wireless transmission path (S5).
이어, 상기 단계(S5)에서 수신된 ATM 셀의 헤더내 FEC를 이용하여 비트 에러 정정 및 검출을 수행한다(S6).Subsequently, bit error correction and detection are performed using the FEC in the header of the ATM cell received in step S5 (S6).
즉, 상기 단계(S6)에서는 더욱 강력한 FEC 패리티 체킹(Parity Checking)을 지원하는 더 많은 비트들이 추가되어 무선 전송로상에 발생할 수 있는 에러들을 모두 정정할 수 있게 된다.That is, in step S6, more bits supporting stronger FEC parity checking are added to correct all errors that may occur in the wireless transmission path.
그리고 나서, 상기 단계(S6)에서 비트 에러 정정 및 검출을 수행한 다음에는 FEC를 제거하고(S7), 이 FEC가 제거된 위치에 새로 계산한 HEC를 삽입한다(S8).Then, after performing bit error correction and detection in step S6, the FEC is removed (S7), and the newly calculated HEC is inserted at the position where the FEC is removed (S8).
이때, 상기 새로 계산된 HEC는 송신단에서 제거한 HEC의 생성 알고리즘과 동일하므로 수신단에서 새로 생성한 HEC와 송신단에서 제거한 HEC는 동일하게 된다.In this case, since the newly calculated HEC is the same as the algorithm for generating the HEC removed by the transmitter, the newly generated HEC and the HEC removed by the transmitter are the same.
이후, 상기와 같이 HEC 삽입에 따라 원래의 ATM 셀을 복원하여 다음 처리를 수행하도록 한다.Thereafter, as described above, the original ATM cell is restored according to the HEC insertion to perform the next process.
상기와 같이 ATM 셀 헤더내의 HEC 대신에 FEC를 사용함으로써 무선 전송로상의 에러 정정 및 BER의 성능을 높일 수 있게 된다.By using FEC instead of HEC in the ATM cell header as described above, it is possible to improve error correction and BER performance on the radio transmission path.
다음으로 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 TDMA 방식에서의 버스트 동기화 방법을 설명한다.Next, a burst synchronization method in the TDMA method according to the present invention will be described with reference to FIG.
오픈 애퍼츄어(Open Aperture) 기술에서는 유닉 워드 폴스-디텍션 확률을 줄이기 위해 유닉 워드 검출 시간 가까이에서만 애퍼츄어를 여는 네로우(narrow) 애퍼츄어 기술을 사용하는데 반면, 본 발명에서는 버스트 동기화에 FEC를 적용하여 버스트 폴스-디텍션 확률을 더욱 더 줄일 수 있도록 한다.Open Aperture technology uses a narrow aperture technology that opens the aperture only near the Uniword detection time in order to reduce the probability of Uniword Fall-Detection, whereas the present invention applies FEC to burst synchronization. To further reduce the probability of burst false-detection.
즉, 본 발명에서는 기존의 유닉 워드 검출과 더불어 FEC에 의한 에러 정정을 모두 완료함으로써 더 안정적으로 버스트 동기화를 이루게 되는 것이다.That is, in the present invention, the burst synchronization is more stably achieved by completing all the error correction by the FEC as well as the conventional word detection.
먼저, 오픈 애퍼츄어 기술에서와 같이 TDMA 프레임의 버스트에서 유닉 워드를 검출한다(S11).First, as in the open aperture technique, a unique word is detected in a burst of a TDMA frame (S11).
이때, 검출한 것이 잘되었거나 못되었거나 한 것은 문제가 되지 않고 검출하였나 하지 못하였나 자체가 문제가 된다.At this time, whether the detection is good or bad or not is not a problem and whether or not the detection is a problem.
상기 단계(S11)에서 유닉 워드를 검출한 경우 FEC 알고리즘을 이용하여 에러 검출 및 정정을 수행한다(S12).When the UNI word is detected in step S11, error detection and correction are performed using the FEC algorithm (S12).
이어, 네로우 애퍼츄어 기술에서와 같이 TDMA 프레임의 버스트에서 유닉 워드를 검출한다(S13).Subsequently, as in the narrow aperture technique, a unique word is detected in the burst of the TDMA frame (S13).
역시 이때에도 검출한 것이 에러를 가진 경우에는 다음 단계에서 FEC를 이용하여 에러 검출 및 정정을 수행하기 때문에 검출한 것이 잘되었거나 못되었거나 한 것은 문제가 되지 않고 검출하였나 하지 못하였나 자체가 문제가 된다.In this case, too, if the detected error has an error, the error detection and correction is performed using the FEC in the next step.
상기 단계(S13)에서 유닉 워드를 검출한 경우 FEC 알고리즘을 이용하여 에러 검출 및 정정을 수행한다(S14).When the UNI word is detected in step S13, error detection and correction are performed using the FEC algorithm (S14).
지금까지의 과정을 통해 이미 정의된 TDMA 프레임 동안 동기를 완료하였는 지를 판단하여(S15), 동기를 완료하지 못한 경우에는 버스트 동기화에 따른 TDMA 프레임 동기를 획득할 때까지(S16) 상기 단계(S11∼S14)들을 다시 수행한다.It is determined whether the synchronization is completed during the previously defined TDMA frame through the process up to now (S15), and if the synchronization is not completed, until the TDMA frame synchronization according to the burst synchronization is obtained (S16). S14) are performed again.
상기와 같이 본 발명의 FEC를 이용한 동기화 방법은 기존의 유닉 워드만으로 버스트 동기화를 수행하는 방법보다 동기화를 수행하는 연속 프레임의 수가 줄어 빠른 버스트 동기화를 이룰 수 있다.As described above, the synchronization method using the FEC of the present invention can achieve burst synchronization faster by reducing the number of continuous frames to perform synchronization than the conventional method of performing burst synchronization using only a unique word.
이상, 상기 설명에서와 같이 본 발명은 ATM망과 위성망 또는 무선망 결합시 ATM 헤더내 HEC 대신에 FEC를 추가하여 이용함에 따라 BER의 성능을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 무선 링크상의 신뢰성을 높일 수 있어 보다 우수한 서비스를 실시할 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, the present invention can improve the performance of the BER by adding the FEC instead of the HEC in the ATM header when combining the ATM network with the satellite network or the wireless network, thereby increasing the reliability on the radio link. There is an effect that can provide a better service.
또한, TDMA 방식을 이용하는 위성망의 경우 FEC를 이용하여 버스트 동기화를 수행함으로써 TDMA 동기 획득을 빠르게 하여 멀티미디어 서비스와 같은 고속의 서비스를 요하는 시스템의 성능을 높일 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, in the case of a satellite network using the TDMA scheme, burst synchronization is performed using the FEC to increase the performance of a system requiring a high-speed service such as a multimedia service by quickly acquiring the TDMA synchronization.
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |