KR20000055404A - 이동무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 장치 및 방법 - Google Patents

이동무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코히어런트 검파된 데이터 심볼에 차등적으로 신뢰도를 부여한 후 오류 정정 복호화함으로써 데이터의 전송률을 그대로 유지하면서도 검파시 오류의 확률을 경감시키는 이동 무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 장치 및 그의 방법을 제공하기 위한 것으로, 수신된 데이터 신호로부터 파이롯트 신호를 추출하는 단계와, 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하는 단계와, 예측된 수신 데이터 신호의 크기 및 위상정보를 입력받아 수신 데이터 신호를 검파하는 단계와, 검파된 신호의 출력 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 거리에 따라 차등적으로 신뢰도를 부여하는 단계와, 상기 신뢰도가 부여된 검파 신호로부터 오류 정정 복호화하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

Description

이동무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 장치 및 방법{apparatus and method for decoding error correction in mobile wireless communication system}
본 발명은 이동 무선 통신 시스템에서의 오류 정정 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 파이롯트 심볼과 오류 정정 부호를 사용하는 이동 무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 코히어런트(Coherent) 복조기 출력에 신뢰도를 부여하여 오류 정정 복호화 함으로써 수신기의 파이롯트 심볼 오류를 경감시키는 오류 정정 복호화 장치 및 그의 방법에 관한 것이다.
이동 무선 통신 시스템의 수신기에서는 그 성능을 향상시키기 위해 논 코히어런트 복조 방법에 비하여 약 3dB정도의 성능이 향상되는 코히어런트 복조 방법이 널리 사용되고 있다.
무선 통신 시스템에서 이러한 코히어런트 복조 방법을 사용하기 위해서는 현재 상용화되어 있는 CDMA 시스템에서와 같이 파이롯트 채널이나 차세대 CDMA 시스템에서 제안되고 있는 파이롯트 심볼을 사용하는 방법이 일반적이다.
도 1은 파이롯트 심볼을 사용하는 이동 통신 시스템에서의 데이터 포맷 구조를 나타낸 것이다.
종래의 이동 무선 통신 시스템에서의 데이터 포맷 구조는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 슬롯(10)은 파이롯트 심볼(11)과 전송하고자 하는 데이터 심볼(12)로 구성되어 있다.
이러한 데이터 포맷을 사용하는 종래의 이동 무선 통신 시스템의 수신기 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 수신기로 입력되는 신호에서 파이롯트 신호를 추출하는 파이롯트 비트 추출기(Pilot bit extractor)(20)와, 상기 파이롯트 비트 추출기(20)에서 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하고 채널 예측기(Channel estimator)(21)와, 상기 채널 예측기(21)에서 예측된 수신기 데이터 신호의 크기 및 위상에 대한 정보를 수신받아 수신된 데이터 신호를 검파하는 코히어런트 검파기(coherent detector)(22)와, 상기 코히어런트 검파기(22)에서 출력받아 복호하는 오류-정정 복호화기(Error- correction decoder)(23)로 구성되어 있다.
상술한 종래의 이동무선 통신 시스템의 수신기에 의하면, 먼저 채널에서 수신된 신호는 파이롯트 비트 추출기(20)에서 파이롯트 신호를 추출하고, 이렇게 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 채널 예측기(21)에서는 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측한다.
그리고 코히어런트 검파기(23)는 채널 예측기(21)에서의 예측된 데이터 신호의 크기 및 위상에 대한 정보를 입력받아 수신된 데이터 신호를 검파한다.
이때 채널 예측기(21)에서 예측된 데이터 신호의 크기 및 위상에 대한 정보가 정확할수록 수신된 데이터 신호의 검파 오류 확률이 줄어들게 된다.
그리고 오류-정정 디코더(23)는 상기 코히어런트 검파기(22)의 출력을 입력받아 복호화한다.
이와 같은 종래의 이동 무선 통신 시스템의 수신기에서는 채널의 특성이 한 개의 슬롯이 전송되는 시간동안 급격히 변하지 않는다면 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상은 파이롯트 심볼과 비슷하므로 비교적 정확한 검파를 할 수 있지만, 이동 무선 통신 시스템의 채널 환경에서는 채널의 특성이 시간에 따라 급격히 바뀔 수 있으며, 특히 수신기가 이동하는 경우에는 채널 특성의 변화가 빨라진다.
이 경우 파이롯트 심볼(11)과 데이터 심볼(12)간의 전송되는 거리가 증가할수록 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 신호 크기 및 위상의 차이가 증가하게 되며, 그로 인해 검파시 오류확률이 증가하게 된다.
그리고 도 3에 도시된 기울기 및 선의 모양은 채널의 상태에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 검파시 오류 확률을 줄이기 위해서는 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 거리 또는 채널 특성의 변화를 줄이는 것이 바람직하지만, 채널 특성의 변화를 인위적으로 조절하기가 어렵기 때문에 검파 후 오류 확률을 줄이는 방법으로 데이터 심볼들 사이에 파이롯트 심볼을 삽입하는 횟수를 늘려 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 거리를 줄이는 방법을 생각할 수 있으나, 이러한 방법은 데이터 전송률을 떨어뜨린다는 문제점이 있다.
다른 한편으로는, 예를 들어 송신기에 전송한 데이터 심볼값들이 1,1,1이고, 코히어런트 검파기(22) 출력이 0.6,-0.1,-0.6이라 하고, (이때, 파이롯트 심볼과의 거리가 증가할수록 송신된 심볼과의 오차를 크게 하였는데 이것은 채널 예측기(21)에서 사용되는 파이롯트 심볼과의 거리가 증가할수록 코히어런트 검파기(22)에서의 출력 오차가 증가되는 특성을 반영하였기 때문이다) 상술한 오류 정정 복호화기(23)가 소프트 디시젼 비터비 디코더(Soft decision Viterbi decoder)를 채용한 경유를 상정하면, 검파된 데이터 심볼값들과 전송 가능한 데이터 심볼값들(부호어) 사이의 스쿼드 유클리디언 디스턴스(Squared Euclidean distance)를 계산하여 그 값이 작은 쪽으로 복호화한다.
따라서 부호어 1,1,1과 검파기 출력과의 스쿼드 유클리디언 디스턴스는 (0.6-1)2+ (-0.1-1)2+ (-0.6-1)2= 3.93으로 되고, 부호어 -1,-1,-1과 검파기 출력과의 스쿼드 유클리디언 디스턴스는 (0.6+1)2+ (-0.1+1)2+ (-0.6+1)2= 3.53으로 되어, 비터비 디코더에서는 전송된 스쿼드 유클리디언 디스턴스가 작은 값인 -1,-1,-1로 판정(decision)한다.
이러한 복호화 결과는 전송된 데이터 심볼 1,1,1과는 다른 -1,-1,-1로 복호화한 것으로 되어 복호화 후 심볼 오류 확률을 증가시킨다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 본 발명은 목적은 코히어런트 검파된 데이터 심볼에 차등적으로 신뢰도를 부여한 후 오류 정정 복호화함으로써 데이터의 전송률은 그대로 유지하면서도 검파시 오류의 확률을 경감시키는 이동무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 장치 및 그의 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 파이롯트 심볼을 사용하는 이동 통신 시스템의 데이터 포맷 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 종래의 이동 무선 통신 시스템의 오류 정정 복호화 장치의 블록도,
도 3은 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 거리 또는 채널 특성 변화에 대한 검파시 오류 확률을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 이동 무선 통신 시스템의 오류 정정 복호화 장치의 블록도,
도 5 및 도 6은 웨이팅 블록의 상세도,
도 7은 본 발명에 따른 오류 정정 복호화 방법을 구현하는 플로우 챠트를 나타낸 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 슬롯 11 : 파이롯트 심볼
12 : 데이터 심볼 20,30 : 파이롯트 비트 추출기
21,31 : 채널 예측기 22,32 : 코히어런트 검파기
23,34 : 오류 정정 복호화기 33 : 웨이팅 블록
이와 같은 목적을 달성하기 위한 이동무선 통신 시스템의 수신기에 있어서, 오류 정정 복호화 방법은 수신된 데이터 신호로부터 파이롯트 신호를 추출하는 단계와, 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하는 단계와, 예측된 수신 데이터 신호의 크기 및 위상정보를 입력받아 수신 데이터 신호를 검파하는 단계와, 검파된 신호의 출력 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 거리에 따라 차등적으로 신뢰도를 부여하는 단계와, 상기 신뢰도가 부여된 검파 신호로부터 오류 정정 복호화하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 이동무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 장치는 수신된 데이터 신호로부터 파이롯트 신호를 추출하는 파이롯트 비트 추출부와, 상기 파이롯트 비트 추출부로부터 출력되는 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하는 채널 예측부와, 상기 채널 예측부의 출력을 입력받아 상기 파이롯트 비트 출력으로부터 출력되는 수신 데이터 신호를 검파하는 코히어런트 검파부와, 상기 코히어런터 검파부로부터 출력되는 검파 신호의 출력 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 거리에 따라 차등적으로 신뢰도를 부여하는 웨이팅 블록부와, 상기 웨이팅 블록부의 출력을 입력받아 오류 정정 복호화하는 오류 정정 복호화부를 구비함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 특징에 의하면 이동무선 통신 시스템에서 채널 특성이 시간에 따라 급격히 바뀌어지더라도 코히어런트 검파된 데이터 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 떨어진 거리 크기에 따라 차등적으로 신뢰도를 부여하게 되어 데이터의 전송률을 그대로 유지하면서도 오류 확률을 줄일 수 있게 되어 수신기의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면에 근거하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명을 구현하는 이동 무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 장치의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수신된 데이터 신호로부터 파이롯트 신호를 추출하는 파이롯트 비트 추출기(30)와, 상기 파이롯트 비트 추출기(30)로부터 출력되는 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하는 채널 예측기(31)와, 상기 채널 예측기(31)의 출력을 입력받아 상기 파이롯트 비트 출력기(30)로부터 출력되는 수신 데이터 신호를 검파하는 코히어런트 검파기(32)와, 상기 코히어런트 검파기(32)로부터 출력되는 검파 신호의 출력 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 거리에 따라 크기가 감소되는 신뢰도를 부여하는 즉, 작은 가중값을 곱하도록 하는 웨이팅 블록(33)과, 상기 웨이팅 블록(33)의 출력을 입력받아 오류 정정 복호화하는 오류 정정 복호화기(34)로 구성되어 있다.
그리고 상기 웨이팅 블록(33)은 도 5에 도시된 바와 같이, 코히어런트 검파기(32)의 검파된 출력 데이터내의 파이롯트 심볼(P)로부터 각각 다른 거리로 떨어져 위치하는 각 데이터 심볼(D1,D2,D3)에 떨어져 있는 거리 크기에 상응하게 크기가 감소하는 가중값(W1,W2,W3)을 곱하여 출력하도록 구성되어 있다.
이때 상기한 가중값은 W1＞W2＞W3의 관계를 가진다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동 무선 통신 시스템의 오류 정정 복호화 장치에 의하면, 도 1에 도시된 종래 기술에서와 같이 파이롯트 비트 추출기(30)와 채널 예측기(31) 및 코히어런트 검파기(32)를 통하여 파이롯트 심볼을 추출하여 예측된 데이터 신호의 크기 및 위상 정보를 구하고 이 데이터 신호의 크기 및 위상 정보에 근거하여 수신된 데이터 신호를 코히어런트 검파기(32)에서 검파한다.
그 후, 코히어런트 검파기(32)의 검파된 신호를 입력받아 웨이팅 블록(33)에서는 파이롯트 심볼(P) 데이터로부터 떨어져있는 거리의 크기에 따라 각각 다른 가중값(W1,W2,W3)을 출력되는 데이터 심볼(D1,D2,D3)에 각각 곱하여 출력한다.
즉, D1×W1, D2×W2, D3×W3의 데이터를 출력한다.
보다 구체적으로 예를 들어 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 송신기에서 전송한 데이터 심볼값이 1,1,1이고, 코히어런트 검파기(33)의 출력이 0.6,-0.1,-0.6이라고 가정한다.
여기서 파이롯트 심볼과의 거리가 증가할수록 송신된 심볼과의 오차를 크게 하였는데 이것은 전술한 바와 같이 채널 예측기(32)에서 사용되는 파이롯트 심볼과의 거리가 증가할수록 코히어런트 검파기에서의 출력 오차가 증가하는 특성을 반영하였기 때문이다.
그리고 본 실시예에서는 웨이팅 블록(33)에서의 신뢰도를 파이롯트 심볼(P)과의 거리가 클수록 작게 하여 신뢰도(또는 가중값)를 1,0.5,0으로 하였다.
그러면 웨이팅 블록(33)의 출력은 0.6×1=0.6, -0.1×0.5=-0.05,-0.6×0=0의 값을 갖게 된다.
오류-정정 복호화기(34)가 소프트 디시젼 비터비 디코더(Soft dicision Viterbi decoder)로 구성하는 경우에는 다음에 설명하는 바와 같이 검파된 데이터 심볼값과 전송 가능한 데이터 심볼값들(부호어) 사이의 스쿼드 유클리디언 디스턴스(Squared Euclidean distance)를 이용하여 복호화할 수 있다.
이때 송신기에서 전송 가능한 데이터 심볼들은 1,1,1과 -1,-1,-1 두개로 가정한다.
오류 정정 복호화기(34)를 구성하는 소프트 디시션 비터비 디코더에서도 종래 기술에서 이미 언급한 바와 같이 검파된 데이터 심볼값들과 전송한 데이터 심볼값들 사이의 스쿼드 유클리디언 디스턴스를 계산하여 그 값이 작은 쪽으로 복호화 한다.
따라서 부호어 1,1,1과 신뢰도를 곱한 검파기 출력과의 스쿼드 유클리디언 디스턴스는 (0.6-1)2+ (-0.05-1)2+ (0-1)2= 2.26으로 되고, 부호어 -1,-1,-1과 신뢰도를 곱한 검파기 출력과의 스쿼드 유클리디언 디스턴스는 (0.6+1)2+ (-0.05+1)2+ (0+1)2= 4.46으로 된다.
따라서 소프트 디시젼 비터비 디코더에서는 스쿼드 유클리디언 디스턴스가 작은 값인 1,1,1로 바르게 복호화한다(종래의 경우는 -1,-1,-1로 복호화되였음은 전술한 바와 같다).
이것에 의해 데이터의 오류 심볼 확률을 줄일 수 있다.
상기 실시예에서는 오류 정정 복호화기로 소프트 디시젼 비터비 디코더를 사용하는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 소프트 디시젼을 사용하는 모든 오류 정정 복호화기에서 본 발명이 적용된다.
도 7은 본 발명에 따른 이동무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 방법을 구현하는 플로우 챠트를 도시한 것이다.
본 발명의 오류 정정 복호화 방법은, 먼저 수신된 데이터 신호에서 파이롯트 신호를 추출한다(S10), 그 다음 추출된 파이롯트 신호를 이용 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측한다(S11).
이어 예측된 수신 데이터 신호의 크기 및 위상 정보를 입력받아 수신 데이터 신호를 검파한다(S12).
그 후 검파된 신호의 출력 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 거리에 따라 차등적으로, 예를 들어, 거리가 멀리 떨어져 있으면 작은 값을 가지도록 신뢰도를 부여한다(S13).
그리고 상기 신뢰도가 부여된 검파 신호로부터 오류 정정 부호화를 수행한다(S14).
이상과 같이 본 발명에 따르면, 파이롯트 심볼과 오류 정정 부호를 사용하는 이동 통신 시스템의 수신기에서 코히어런트 검파기 출력에 신뢰도를 부여하여 오류 정정 복호화함으로써 데이터의 전송률은 그대로 유지하면서도 복호화 후 심볼 오류 확률을 크게 경감시킬 수 있어 수신기의 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 수신된 데이터 신호로부터 파이롯트 신호를 추출하는 단계와,
    추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하는 단계와,
    예측된 수신 데이터 신호의 크기 및 위상정보를 입력받아 수신 데이터 신호를 검파하는 단계와,
    검파된 신호의 출력 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 거리에 따라 차등적으로 신뢰도를 부여하는 단계와,
    상기 신뢰도가 부여된 검파 신호로부터 오류 정정 복호화하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 이동 무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차등적으로 신뢰도를 부여하는 단계는 파이롯트 심볼로부터의 거리가 클수록 신뢰도를 작게 하여 부여하도록 함을 특징으로 하는 이동 무선 통신 시스템의 수신기에 있어서 오류 정정 복호화 방법.
  3. 수신된 데이터 신호로부터의 파이롯트 신호를 추출하는 파이롯트 비트 추출부와,
    상기 파이롯트 비트 추출부로부터 출력되는 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하는 채널 예측부와,
    상기 채널 예측부의 출력을 입력받아 상기 파이롯트 비트 출력부로부터 출력되는 수신 데이터 신호를 검파하는 코히어런트 검파부와,
    상기 코히어런트 검파부로부터 출력되는 검파 신호의 출력 심볼에 파이롯트 심볼로부터의 거리에 따라 차등적으로 신뢰도를 부여하는 웨이팅 블록(Weighting block)부와,
    상기 웨이팅 블록부의 출력을 입력받아 오류 정정 복호화하는 오류 정정 복호화부를 구비함을 특징으로 하는 이동 무선 통신 시스템의 오류 정정 복호화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 웨이팅 블록부는 파이롯트 심볼로부터 거리가 크게 떨어져있을수록 신뢰도 값을 작게 하여 상기 코히어런트 검파부의 출력 심볼에 부여하도록 구성됨을 특징으로 하는 이동 무선 통신 시스템의 오류 정정 복호화 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 오류 정정 복호화부는 소프트 디시젼 비터비 디코더(Soft decision Viterbi decoder)로 구성됨을 특징으로 하는 이동 무선 통신 시스템의 오류 정정 복호화 장치.
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