KR20000045146A - Forward error correction method in bi-directional communication system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양방향 통신시스템에서 있어서 포워드 오류정정(forward error correction ;이하 FEC라 함)방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a forward error correction (FEC) method and apparatus therefor in a bidirectional communication system.
일반적으로 케이블모뎀과 같은 양방향 통신시스템의 수신측에서는 송신측으로부터 수신된 신호의 세기에 따라 자동이득조절회로(automatic gain controller ; 이하 AGC라 함)에 의해 이득을 조정하여 수신감도를 향상시키는 기술이 사용되어 왔다. 이를 도 1을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.In general, the receiving side of a bidirectional communication system such as a cable modem is used to improve the reception sensitivity by adjusting the gain by an automatic gain controller (AGC) according to the strength of the signal received from the transmitting side. Has been. This will be described in more detail with reference to FIG. 1.
도 1의 자동이득조절회로는 크게 아날로그 AGC부와 디지털 AGC부로 나뉘어지는데, 아날로그 AGC부는 가변이득 조정용 증폭기(11)와 저역통과필터(LPF;17)로 구성되고, 디지털 AGC부는 정류기(12), 감산기(13), 문턱값 발생기(14), 루프필터(15) 및 펄스폭변조기(PWM;16)으로 구성된다.The automatic gain control circuit of FIG. 1 is largely divided into an analog AGC unit and a digital AGC unit. The analog AGC unit includes a variable gain adjustment amplifier 11 and a low pass filter (LPF) 17. The digital AGC unit includes a rectifier 12, And a subtractor 13, threshold generator 14, loop filter 15 and pulse width modulator (PWM) 16.
아날로그 AGC부는 디지털 AGC부의 PWM(16)에서 PWM 변조된 신호를 입력받아 LPF(17)에 의해 직류성분을 구한 다음 이 신호에 의해 가변이득 조정용 증폭기(11)의 이득을 최적으로 조정한다. 디지털 AGC부는 입력신호의 레벨에 따라 이득조정용 제어신호를 출력하기 위한 것으로서, 정류기(12)는 입력신호를 정류하여 그 절대값을 출력하고, 감산기(13)는 문턱값과 입력신호의 절대값과의 차이를 발생시키고, 문턱값 발생기(14)는 입력신호의 기준이 되는 문턱값을 발생하여 저장하고, 루프필터(15)는 일종의 저역통과필터(LPF)로서 AGC의 대역폭을 결정하고, PWM(16)은 루프필터(15)의 출력을 펄스폭변조한다.The analog AGC unit receives the PWM modulated signal from the PWM 16 of the digital AGC unit, obtains a DC component by the LPF 17, and then optimally adjusts the gain of the variable gain adjustment amplifier 11 by this signal. The digital AGC unit outputs a control signal for gain adjustment according to the level of the input signal. The rectifier 12 rectifies the input signal and outputs the absolute value. The subtractor 13 outputs a threshold value and an absolute value of the input signal. The threshold generator 14 generates and stores a threshold value that is a reference for the input signal, and the loop filter 15 determines a bandwidth of the AGC as a kind of low pass filter (LPF). 16 pulse-modulates the output of the loop filter 15.
도 2는 케이블 모뎀과 같은 양방향 통신시스템에서의 자동이득조절방법을 설명하기 위한 것으로서, 단말기에서 수신할 경우를 가정하면 수신기에서는 입력신호의 레벨을 수신기에 적합한 레벨로 조정하고, 또한 수신신호 레벨을 상향채널(upstream channel)을 통해 유선방송(CATV)의 헤드엔드(headend) 혹은 전화회사의 기지국(central office)에 있는 송신기에 보내어 송신기의 출력신호 레벨을 제어하도록 하는 구조로 되어 있다.FIG. 2 illustrates an automatic gain control method in a bidirectional communication system such as a cable modem. Assuming that the terminal receives the signal, the receiver adjusts the level of the input signal to a level suitable for the receiver. It is designed to control the output signal level of a transmitter by sending it to a transmitter in a headend of a cable broadcasting (CATV) or a central office of a telephone company through an upstream channel.
그러나, 양방향 통신시스템에서 이와 같은 자동이득조절방법은 디지털 블록뿐만 아니라 아날로그 증폭기까지 사용되므로 송신기 및 수신기 설계가 용이하지 않을 뿐 아니라, 위상을 그대로 둔 채 신호레벨 즉, 진폭만을 변화시킴으로써 기타 각종 간섭 등으로 인한 영향에서는 벗어날 수 없는 문제점이 있으므로 디지털 수신기의 신뢰성을 떨어뜨리는 결과를 초래한다.However, in the bidirectional communication system, the automatic gain control method is not only easy to design the transmitter and receiver because it is used not only the digital block but also the analog amplifier. There is a problem that cannot be escaped from the effect of the digital receiver, which results in deterioration of the reliability of the digital receiver.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 양방향 통신시스템에 있어서, 발생된 오류가 수신기의 리드 솔로몬 복호기의 오류정정능력을 벗어날 경우 정정불가능한 오류갯수를 계산하여 송신기에 알려주고, 송신기에서는 이 오류갯수에 따라 인터리빙 깊이를 조정함으로써 오류정정능력을 향상시키기 위한 포워드 오류정정방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-described problem, in the bidirectional communication system, if the error is out of the error correction ability of the Reed Solomon decoder of the receiver calculates the number of uncorrectable errors and informs the transmitter, It is an object of the present invention to provide a forward error correction method and apparatus for improving error correction capability by adjusting the interleaving depth according to the number of errors.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 포워드 오류정정방법은, 포워드 오류정정 엔코딩부를 포함하는 송신단과 포워드 오류정정 디코딩부를 포함하는 수신단을 구비한 양방향 통신시스템에 있어서, 상기 포워드 오류정정 디코딩부에서 발생된 오류가 설정된 오류정정능력을 벗어나는지 여부를 판단하는 단계; 상기 판단단계에서 상기 발생된 오류가 상기 오류정정능력을 벗어나지 않는 경우 상기 포워드 오류정정 엔코딩부에서의 인터리빙 깊이를 그대로 유지하는 단계; 및 상기 판단단계에서 상기 발생된 오류가 상기 오류정정능력을 벗어나는 경우, 각 수신단으로부터의 정정불가능한 오류 발생빈도에 따라서 상기 포워드 오류정정 엔코딩부에서의 인터리빙 깊이를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the forward error correction method of the present invention includes a transmitting end including a forward error correction encoding unit and a receiving end including a forward error correction decoding unit, wherein the forward error correction decoding unit includes: Determining whether the generated error is out of a set error correction capability; Maintaining the interleaving depth in the forward error correction encoder when the generated error does not depart from the error correction capability; And adjusting the interleaving depth in the forward error correction encoder according to an uncorrectable frequency of error from each receiver when the generated error is out of the error correction capability. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 양방향 통신시스템에 있어서 본 발명의 포워드 오류정정장치는, 송신하고자 하는 신호에 대한 포워드 오류정정 엔코딩을 수행하는 포워드 오류정정 엔코딩부; 채널을 통해 수신되는 신호에 대한 포워드 오류정정 디코딩을 수행하는 포워드 오류정정 디코딩부; 상기 포워드 오류정정 엔코딩부에서 삽입된 패리티 수에 따른 소정의 문턱값을 발생하는 문턱값 발생부; 상기 포워드 오류정정 디코딩부에서 발생된 정정불가능한 오류갯수를 상기 문턱값과 비교하여 설정된 오류정정능력을 벗어나는지 여부를 판단하는 비교기; 및 상기 비교기의 판단결과에 따라 해당하는 오류상태정보를 공급하는 다중화기를 포함하는 수신단의 MCU; 및 상기 수신단의 MCU에서 출력되는 오류상태정보의 내용 및 그 빈도에 따라서 상기 포워드 오류정정 엔코딩부에서의 인터리빙 깊이를 조정하는 송신단의 MCU를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a forward error correction apparatus of the present invention in a bidirectional communication system includes: a forward error correction encoding unit performing forward error correction encoding on a signal to be transmitted; A forward error correction decoding unit performing forward error correction decoding on a signal received through a channel; A threshold value generator for generating a predetermined threshold value according to the number of parity inserted by the forward error correction encoder; A comparator for determining whether the error correction capability generated by the forward error correction decoding unit deviates from the set error correction capability by comparing the number of uncorrectable errors generated with the threshold value; And MCU of the receiving end including a multiplexer for supplying the corresponding error state information according to the determination result of the comparator; And an MCU of a transmitter that adjusts an interleaving depth in the forward error correction encoder according to the contents and frequency of error state information output from the MCU of the receiver.
도 1은 일반적인 자동이득조절회로를 나타내는 블럭도,1 is a block diagram showing a general automatic gain control circuit;
도 2는 케이블 모뎀과 같은 양방향 통신시스템에서의 자동이득조절방법을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining an automatic gain control method in a bidirectional communication system such as a cable modem;
도 3은 일반적인 디지털 통신시스템에서의 FEC 디코더의 일부분을 나타낸 도면,3 illustrates a part of an FEC decoder in a general digital communication system;
도 4는 양방향 통신시스템에서의 본 발명에 따른 FEC 방법을 보여주는 개념도, 및4 is a conceptual diagram showing a FEC method according to the present invention in a bidirectional communication system; and
도 5는 본 발명에 따른 FEC 장치를 나타낸 블럭도이다.5 is a block diagram showing an FEC apparatus according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
40 ... MCU(헤드엔드) 41,48 ... 나머지 처리블럭40 ... MCU (headend) 41,48 ... remaining processing block
42 ... RS 엔코더 43 ... 콘볼루션 인터리버42 ... RS Encoder 43 ... Convolution Interleaver
44 ... FEC 엔코더&변조기 45 ... FEC 디코더&복조기44 ... FEC Encoder & Modulator 45 ... FEC Decoder & Demodulator
46 ... 콘볼류션 디인터리버 47 ... RS 디코더46 ... Convolutional Deinterleaver 47 ... RS Decoder
49 ... MCU(단말기) 51 ... 문턱값 발생기49 ... MCU (Terminal) 51 ... Threshold Generator
53 ... 비교기 55 ... 다중화기53 ... Comparator 55 ... Multiplexer
57 ... 전송부57 ... transmission
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 일반적인 디지털 통신시스템, 예를 들면 케이블방송, 위성방송, 혹은 디지털 지상방송 분야에서의 FEC 디코더의 일부분을 나타낸 것으로서, 콘볼루션 디인터리버(31)와 리드 솔로몬(RS) 디코더(33)를 포함한다. 여기서, 콘볼루션 디인터리버(31)의 후단에는 케이블/위성방송 수신기의 경우 비터비 디코더(미도시)가, 지상방송/위성방송 수신기의 경우 트렐리스 디코더(미도시)가 존재하기도 한다.FIG. 3 shows a part of an FEC decoder in a general digital communication system, for example, cable, satellite, or digital terrestrial broadcasting, and shows a convolutional deinterleaver 31 and a Reed Solomon (RS) decoder 33. Include. Here, a Viterbi decoder (not shown) for the cable / satellite broadcasting receiver and a trellis decoder (not shown) for the terrestrial broadcasting / satellite broadcasting receiver may exist at the rear end of the convolutional deinterleaver 31.
도 3에 있어서, RS 디코더(33)는 수신신호에 존재하는 패리티를 이용하여 오류의 위치 및 오류값을 찾아내 수신신호에 존재하는 오류를 정정한다. 그러나, RS 디코더(33)의 오류정정능력에는 다음과 같은 한계가 존재한다. 만약 송신기에 존재하는 RS 엔코더(미도시)에서 각 RS 블록 즉, RS 부호에서 부호화되는 데이터 단위마다 2N개의 패리티를 첨가하여 부호어(codeword)를 형성하여 송신하면, 수신기에서는 부호어에 존재하는 N개 까지의 오류를 정정할 수 있지만 N개를 초과하면 더 이상 오류를 정정할 수 없다. 그러나, 만약 발생한 오류갯수가 2N개 이하이면 오류정정과정에서 구하는 오류위치다항식의 차수로부터 오류갯수를 구할 수는 있다. 이는 오류위치 다항식의 최고차 항의 차수가 발생한 오류갯수가 되므로 가능하다. 따라서, 입력신호에 존재하는 오류가 N개 이하이면 정정을 하고, (N+1)개에서 2N개 사이의 오류가 발생하면 정정은 불가능하지만 몇 개의 오류가 발생하였는지는 알 수 있다.In Fig. 3, the RS decoder 33 finds an error position and an error value by using the parity present in the received signal and corrects the error present in the received signal. However, the following limitations exist in the error correction capability of the RS decoder 33. If an RS encoder (not shown) in the transmitter forms a codeword by adding 2N parity to each RS block, that is, a data unit encoded in the RS code, the receiver transmits N codewords. You can correct up to errors, but if you exceed N, you can't correct any more. However, if the number of errors occurred is less than 2N, the number of errors can be obtained from the order of the error position polynomial obtained in the error correction process. This is possible because the order of error of the highest order term of the error location polynomial is generated. Therefore, if there are N errors or less in the input signal, the correction is made. If (N + 1) to 2N errors occur, correction is impossible but it is possible to know how many errors have occurred.
도 4는 양방향 통신시스템에서의 본 발명에 따른 FEC 방법을 보여주는 개념도로서, 송신측은 헤드엔드의 MCU(40), 나머지 처리블럭(41), RS 엔코더(42), 콘볼루션 인터리버(43) 및 FEC 엔코더&변조기(44)를 포함하고, 수신측은 FEC 디코더&복조기(45), 콘볼루션 디인터리버(46), RS 디코더(47), 나머지 처리블럭(48) 및 단말기의 MCU(49)를 포함한다.4 is a conceptual diagram illustrating an FEC method according to the present invention in a bidirectional communication system, in which a transmitting side includes a MCU 40, a remaining processing block 41, an RS encoder 42, a convolution interleaver 43, and an FEC of a headend. An encoder & modulator 44, and the receiving side includes an FEC decoder & demodulator 45, a convolutional deinterleaver 46, an RS decoder 47, a remaining processing block 48, and a MCU 49 of the terminal. .
도 5는 본 발명에 따른 FEC 장치를 설명하기 위한 블록도로서, 단말기의 MCU(도 4의 49)에 포함되며, 소정의 문턱값을 발생하는 문턱값 발생기(51), 정정불가능한 오류갯수값과 문턱값을 비교하는 비교기(53), 비교기(53)의 비교결과에 따라 'OK' 메시지와 'NOK' 메시지 중 하나를 선택하여 출력하는 다중화기(55), 및 다중화기(55)에서 선택 출력되는 메시지를 헤드엔드의 MCU(도 4의 40)로 전송하는 전송부(57)로 이루어진다.FIG. 5 is a block diagram illustrating an FEC apparatus according to the present invention, which is included in the MCU (49 of FIG. 4) of a terminal, and includes a threshold generator 51 generating a predetermined threshold, an error number that cannot be corrected, A comparator 53 for comparing thresholds, a multiplexer 55 for selecting and outputting one of an 'OK' message and a 'NOK' message according to a comparison result of the comparator 53, and a selective output from the multiplexer 55 It consists of a transmission unit 57 for transmitting the message to the head end MCU (40 in FIG. 4).
그러면, 본 발명에 따른 FEC 방법 및 그 장치에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Next, the FEC method and apparatus thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
먼저, 헤드엔드(headend) 혹은 기지국에서 단말기로 신호를 보내며, 이때 송신기의 RS 엔코더(42)에서는 각 RS 블록마다 2N 개의 패리티를 첨가하는 것을 예로 들기로 한다.First, a signal is sent from the headend or the base station to the terminal. In this case, the RS encoder 42 of the transmitter adds 2N parity to each RS block.
수신측의 RS 디코더(47)에서 발생된 오류가 N개 이하인 경우에는 오류정정을 수행하여 오류정정된 데이터를 콘볼루션 디인터리버(46)로 보내고, 정정불가능한 오류갯수값으로 제로(0)를 단말기의 MCU(49)에 입력한다. MCU(49)의 비교기(53)에서는 RS 디코더(47)에서 출력되는 정정불가능한 오류갯수값인 제로와 문턱값 발생기(51)에서 출력되는 문턱값, 여기서는 N을 비교하고, RS 디코더(47)에서 발생한 오류가 N개 이하인 경우에는 'OK' 메시지를 선택하기 위한 선택제어신호를 출력한다.If there are less than N errors generated by the RS decoder 47 at the receiving end, error correction is performed to send the error corrected data to the convolutional deinterleaver 46, and zero (0) is set to an uncorrectable error number. To the MCU 49. The comparator 53 of the MCU 49 compares zero, which is an uncorrectable error count value output from the RS decoder 47, with a threshold value output from the threshold generator 51, in this case, N, and in the RS decoder 47. If there are less than N errors, a selection control signal for selecting an 'OK' message is output.
다중화기(55)에서는 비교기(53)에서 출력되는 선택제어신호에 따라서 'OK' 메시지 혹은 'NOK' 메시지를 선택하여 출력하는데, 이 경우에는 입력된 정정불가능한 오류갯수가 제로이므로 헤드엔드 혹은 기지국 방향으로 데이터를 송신할 기회가 생길 때 오류상태정보로서 'OK' 메시지를 선택하여 보낸다. 이를 수신한 헤드엔드쪽의 MCU(40)는 오류상태가 정상이므로 콘볼루션 인터리버(43)의 현재 깊이를 그대로 유지한다.The multiplexer 55 selects and outputs an 'OK' message or a 'NOK' message according to the selection control signal output from the comparator 53. In this case, since the number of input uncorrectable errors is zero, the head end or base station direction is output. When there is a chance to send data, select 'OK' message as error status information. The MCU 40 of the headend side receiving the same maintains the current depth of the convolutional interleaver 43 because the error state is normal.
한편, 수신측의 RS 디코더(47)에서 발생된 오류가 정해진 발생빈도를 초과하여 (N+1)개에서 2N개 사이인 경우에는 단말기의 MCU(49)는 헤드엔드 혹은 기지국 방향으로 데이터를 송신할 기회가 생길 때 오류상태정보로서 'NOK' 메시지를 선택하여 보낸다. 헤드엔드의 MCU(40)는 다수의 단말기로부터 수신되는 오류상태정보에서 'NOK' 메시지의 발생빈도가 정해진 한도를 초과하면 콘볼루션 인터리버(43)의 인터리빙 깊이를 증가시킨다는 사실을 모든 단말기에 방송한 다음, 즉시 콘볼루션 인터리버(43)의 인터리빙 깊이를 정해진 양만큼 증가시킨다.On the other hand, when the error generated by the RS decoder 47 on the receiving side exceeds the predetermined frequency and is between (N + 1) and 2N, the MCU 49 of the terminal transmits data toward the headend or base station. When there is a chance to do this, select 'NOK' message as the error status information and send it. The MCU 40 of the headend broadcasts to all terminals that the interleaving depth of the convolutional interleaver 43 is increased when the frequency of occurrence of the 'NOK' message in the error state information received from a plurality of terminals exceeds a predetermined limit. Next, the interleaving depth of the convolution interleaver 43 is immediately increased by a predetermined amount.
본 발명의 다른 실시예로서는 리드 솔로몬 디코더 뿐만 아니라 또 다른 FEC 디코더인 비터비 디코더나 트렐리스 디코더에서도 오류가 정정불가능할 정도로 발생하였는지 여부를 알 수 있으므로 리드 솔로몬 디코더 대신 이들 디코더를 이용할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, it is possible to use not only the Reed Solomon decoder but also other FEC decoders such as the Viterbi decoder or the trellis decoder.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 양방향 통신시스템에 있어서 단말기 측의 리드 솔로몬 디코더에서 계산한 정정불가능한 오류갯수를 기준으로 하여 하향 통신채널의 인터리빙 깊이를 조정함으로써 보다 신뢰성있는 통신을 가능하게 한다.According to the above configuration, in the bidirectional communication system, more reliable communication is possible by adjusting the interleaving depth of the downlink communication channel based on the number of uncorrectable errors calculated by the Reed Solomon decoder on the terminal side.
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Cited By (2)
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KR100707143B1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-04-13 | 이경식 | Antibiotic nonwoven fabric |
US7856589B2 (en) | 2006-06-27 | 2010-12-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for improving error correction capability using stuffing byte |
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1998
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