KR20010019028A - 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신에 관한 것으로, 특히 광대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA) 방식을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 레이트 매칭시 펑쳐링 또는 반복 패턴을 최적의 수준으로 조정하는데 적당하도록 한 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법은 채널 코딩된 비트열을 입력하는 단계와, 상기 입력된 비트열이 특정 패턴을 갖도록 펑처링과 반복 알고리즘 중 어느 하나의 초기값을 펑처링과 반복 중 어느 하나가 주기적으로 특정 위치에 발생되는 비트의 위치를 나타내는 각 구간에 따라 조정하여 결정하는 단계와, 상기 결정된 초기값에 따라 상기 알고리즘을 수행하는 단계로 이루어지므로서 코드 성능의 열화를 가져오는 특정 코드 패턴의 펑처링 또는 반복 패턴을 배제하고 코드 성능이 우수한 펑처링 또는 반복 패턴을 발생할 수 있는 효과가 있다.

Description

이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법{Rate matching method of mobile communication system}

본 발명은 이동 통신에 관한 것으로, 특히 광대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA) 방식을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 레이트 매칭시 펑처링 또는 반복 패턴을 최적의 수준으로 조정하는데 적당하도록 한 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법에 관한 것이다.

일반적으로 광대역 코드 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 레이트 매칭 알고리즘(Rate matching algorithm)은 채널 부호기로부터 출력되는 비트열의 코드율(Code rate)을 임의의 값에 맞추기 위해서 출력 비트열을 펑처링(Puncturing) 또는 반복(Repetition)하는 알고리즘이다.

이러한 레이트 매칭 알고리즘은 현재 차세대 이동 통신 시스템의 기술적인 표준을 정하고 있는 제 3 세대 공통 프로젝트(3GPP)에서 공동 연구되고 있으며, 제 3 세대 공동 프로젝트에서는 차세대 이동 통신의 전송 멀티 플렉싱(Transport multiplexing)을 위해 컨벌루션 코드(Convolution code)에 대한 펑처링 및 반복 알고리즘을 규정하여 규격에 제안하고 있다.

지금부터는 제 3 세대 공동 프로젝트에서 제안한 컨벌루션 코드의 레이트 매칭 알고리즘에 대하여 상세히 설명한다.

지금까지 제안된 레이트 매칭 알고리즘에 따르면 채널 부호기로부터 채널 코딩되어 출력되는 비트열에 대한 펑처링 또는 반복은 균일한 등간격으로 실시된다. 이는 전체 비트열에 대하여 균일성(Uniformity)이 성립되도록 펑처링 또는 반복을 실시하는 것을 의미한다.

따라서, 종래 레이트 매칭 알고리즘에서는 채널 코딩되어 출력된 전체 비트열에 대하여 비트 단위로 펑처링 또는 반복 거리 n을 구하고, 구해진 n 비트 거리마다 펑처링 또는 반복을 실시한다. 예를 들면, 펑처링 거리 n이 '5'라면 출력된 전체 비트열에 대하여 '5'의 비트 거리마다 한번씩 펑처링이 실시되고, 만약 펑처링 거리 n이 '5.5'라면 전체 비트열에 대하여 '5'의 비트 거리를 갖는 펑처링이 절반만큼 실시되고 나머지 절반은 '6'의 비트 거리를 갖도록 펑처링이 실시된다.

따라서, 종래 컨벌루션 코드의 레이트 매칭 알고리즘은 다음과 같은 흐름을 갖는다.

1. 초기값을 지정한다.

2. 초기값에서 일정한 값을 감산한다.

3. 반복적으로 감산된 값이 일정 조건(즉, 0이하)을 만족하면 펑쳐링 또는 반복을 실시한다.

이러한 흐름을 갖는 레이트 매칭 알고리즘은 다음과 같이 표현된다.

N_c: 레이트 매칭이 이루어져야할 전체 비트열의 블록 크기

N_i: 레이트 매칭이 이루어진 후 전체 비트열의 블록 크기

S : 상향 링크의 첫 번째 인터리빙과 관련된 파라미터

S₀= ( d₁, d₂, ... , d_Nc) : N_c데이터 블록 집합

y = N_c- N_i

e = (2*S(k)*y + N_c) mod 2N_c: 현재 펑처링 코드율과 원하는 펑처링 코드율 차이값, S(k)는 쉬프팅 파라미터

m = 1 : 현재 비트의 인덱스

do while m ≤ N_c

e = e - 2 * y : 갱신 에러

if e ≤ 0 then : 인덱스 m인 비트의 펑처링 여부 검사

puncture bit m from set S₀

e = e + 2 * N_c: 갱신 에러

end if

m = m + 1 : 다음 비트의 인덱스

end do

else

y = N_i- N_c

e = (2*S(k)*y + N_c) mod 2N_c: 현재 펑처링 코드율과 원하는 펑처링 코드율차이값, S(k)는 쉬프팅 파라미터

m = 1 : 현재 비트 인덱스

do while m ≤ N_c

e = e - 2 * y : 갱신 에러

do while m ≤ N_c: 인덱스 m인 비트의 반복 여부 검사

repeat bit m from set S₀

e = e + 2 * N_{c :}갱신 에러

end do

m = m + 1 : 다음 비트의 인덱스

end do

end if

그러나, 이와 같은 종래 채널 부호에 대한 레이트 매칭 알고리즘은 펑처링 또는 반복 알고리즘의 수행시 임의의 값으로 초기값을 지정할 수 있으나 현재에는 레이트 매칭이 이루어지기 이전의 블록 크기 즉, N_c로 설정하고 있다.

이는 제안된 레이트 매칭 알고리즘이 비트 단위로 구성되어 있음을 고려해볼 때 전체 비트열 중에서 특정 비트 위치만이 펑처링 또는 반복되는 경우가 생길 수 있으며, 특정 비트 위치만이 펑처링 또는 반복되는 경우에는 코드 성능의 열화가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

예를 들어, 1/3의 코드율을 갖는 컨벌루션 코드에 의해 채널 코딩된 비트열을 레이트 매칭할 경우를 가정하면, 세 번째 발생 다항식에 따라 생성되는 비트열의 비트들만이 펑처링 또는 반복되는 특정 패턴이 발생할 수 있고 이때에는 나머지 첫 번째 비트열, 두 번째 비트열을 펑처링 또는 반복할 경우에 비하여 상대적으로 코드 성능의 열화가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 채널 부호에 대한 레이트 매칭시 초기값을 지정하여 원하는 패턴에 따른 펑처링 또는 반복을 실시할 수 있는 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법은 채널 코딩된 비트열을 입력하는 단계와, 상기 입력된 비트열이 특정 패턴을 갖도록 펑처링과 반복 알고리즘 중 어느 하나의 초기값을 펑처링과 반복 중 어느 하나가 주기적으로 특정 위치에 발생되는 비트의 위치를 나타내는 각 구간에 따라 조정하여 결정하는 단계와, 상기 결정된 초기값에 따라 상기 알고리즘을 수행하는 단계로 이루어진다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 레이트 매칭 알고리즘의 초기값을 변화시켜 채널 부호에 대한 레이트 매칭시 코드 성능의 열화를 가져오는 특정 펑처링 또는 반복 패턴을 배제하고 성능 향상을 가져오는 특정 펑처링 또는 반복 패턴을 발생할 수 있는 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법을 제안한다.

이를 위해 본 발명에서는 채널 부호에 대한 펑처링 또는 반복시 코드 성능의 열화를 가져오는 특정 비트 위치의 펑처링 또는 반복 패턴이 발생하지 않도록 종래 레이트 매칭 알고리즘에서 확정되지 않은 초기값을 조정한다. 여기서 채널 부호는 컨벌루션 코드를 의미한다.

본 발명에 따른 레이트 매칭 방법을 설명하기에 앞서 먼저 b/a의 코드율을 갖는 컨벌루션 코드에 대해 다음과 같이 가정한다.

N_c: 레이트 매칭이 이루어져야할 전체 비트열의 블록 크기

N_i: 레이트 매칭이 이루어진 후 전체 비트열의 블록 크기

P : 펑처링 레이트(Puncturing rate)

N_p: 펑처링 또는 반복되는 비트 개수(즉, P * N_c)

I_E: 초기값

그러면, 본 발명에 따라 특정 패턴에 따른 펑처링 또는 반복이 주기적으로 반복되기 위한 초기값의 조건은 다음 식 1과 같다.

일 경우(l은 0보다 큰 임의의 정수)

식 1을 참조하면,은 첫 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 경우이고,은 두 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 경우이며,은 n 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 경우의 초기값 조건이다.

여기서, m은 '0' 또는 '0' 보다 큰 임의의 정수를 의미하고, [a]는 a가 정수일 경우에는 'a-1'을 의미하며, a가 정수가 아닐 경우에는 'a 보다 작고 a에 가장 가까운 정수'를 의미한다. 또한 'nl' 은이 n의 배수임을 의미한다.

따라서, 본 발명에서는 채널 부호에 대한 레이트 매칭시 코드 성능의 열화를 가져오는 특정 패턴의 펑처링 또는 반복 위치에서 상대적으로 코드 성능의 향상을 가져오는 펑처링 또는 반복 위치를 발생하기 위해 식 1을 이용하여 초기값인 I_E를변화시킨다.

따라서, 초기값 I_E를 다음 식 2와 같이 정할 수 있다.

인 조건을 만족하면서,

2nmN_p＜I_E≤ 2(nm+1)N_p

2(nm+1)N_p＜I_E≤ 2(nm+2)N_p

........

2(nm+n-1)N_p＜I_E≤ 2(nm+n)N_p

식 2를 참조하면, 2nmN_p＜I_E≤ 2(nm+1)N_p는 첫 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 초기값의 조건이며, 2(nm+1)N_p＜I_E≤ 2(nm+2)N_p는 두 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 초기값의 조건이며, ....., 2(nm+n-1)N_p＜I_E≤ 2(nm+n)N_p는 n 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 초기값의 조건이다.

따라서, 채널 부호의 레이트 매칭시 식 2에서 설명한 바와 같이 초기값을 임의대로 조정하면 원하는 패턴을 갖는 펑처링 또는 반복 패턴을 발생할 수 있다.

지금부터는 본 발명에 따른 전술한 채널 부호의 레이트 매칭 방법을 1/3의 코드율을 갖는 컨벌루션 코드에 적용하여 보다 상세히 설명한다.

현재 광대역 코드 분할 다중 접속 방식을 기반으로 하는 이동 통신 시스템의 하향 링크에서는 채널 부호로서 1/3의 코드율을 갖는 컨벌루션 코드가 사용되고 있다. 이때 1/3의 컨벌루션 코드는 8 진수의 형태로서 '557', '663', '711'의 생성 다항식을 통해 발생된다.

여기서, '557'의 생성 다항식을 통해 발생되는 코드열을 '첫 번째 코드열'로 가정하고, '663'의 생성 다항식을 통해 발생되는 코드열을 '두 번째 코드열'로 가정하며, '711'의 생성 다항식을 통해 발생되는 코드열을 '세 번째 코드열'로 가정하면 각 생성 다항식에 의해 발생된 코드열들의 각 비트는 하나의 코드 심볼을 형성하게 된다.

이때, 종래 컨벌루션 코드의 레이트 매칭 알고리즘을 고려하면 하나의 코드 심볼에 구성된 '세 번째 코드열'의 비트만을 펑처링 또는 반복하는 특정 패턴이 발생할 수 있다.

이러한 경우 본 발명에 따른 컨벌루션 코드의 레이트 매칭 방법에 따라 초기값을 조정하여 '세 번째 코드열'의 비트만을 펑처링 또는 반복하게 되는 특정 패턴의 발생을 배재한다.

보다 상세히 설명하면,일 경우(l은 0보다 큰 임의의 정수) n = 3 이므로와 같이 초기값의 조건이 정의된다.

여기서은 하나의 코드 심볼중에서 첫 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 경우이고,은 하나의 코드 심볼중에서 두 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 경우이며,은 하나의 코드 심볼 중에서 세 번째 비트가 펑처링 또는 반복되는 경우를 나타낸다.

그러면, 종래와 같이 초기값을 레이트 매칭이 이루어져야 할 비트열의 블록 크기인 N_c에 따라 결정할 경우 펑처링 레이트인 P는 다음 식 3과 같이 정해진다.

⇒

⇒

여기서,임을 고려하면인 경우에 컨벌루션 코드의 레이트 매칭시에는 하나의 코드 심볼중에서 세 번째 비트들만이 펑처링 또는 반복되는 패턴을 발생하므로, 이러한 세 번째 비트만의 펑처링 또는 반복 패턴의 발생을 배제하고 코드 성능이 상대적으로 우수한 비트들에 대한 펑처링 또는 반복 패턴을 발생하기 위해서 초기값을 다음 식 4와 같이 조정한다.

(m은 0 또는 0보다 큰 임의의 정수),

일 경우, I_E＜2 N_p

식 4를 참조하면, 구현이 용이하도록 m을 '0'으로 가정할 경우 초기값 I_E는 2 N_p보다 작은 임의의 상수 값이 설정될 경우에 세 번째 비트들의 펑처링 또는 반복이 수행되지 않고 다른 비트들 즉, 첫 번째 비트들의 펑처링 또는 반복이 수행된다.

여기서, 만약 N_p= 1 로서 펑처링 또는 반복되는 비트 수가 한 개라고 가정하면 I_E＜2 * 1 = 2이므로 I_E= 1로서 초기값을 설정한다. 여기서, 반복의 경우에는 펑처링과는 달리 초기값의 영향이 크지 않으므로 펑처링을 기준으로 초기값을 설정할 수 있다.

이와 같이 광대역 코드 분할 다중 접속 방식을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 하향 링크의 1/3 컨벌루션 코드의 레이트 매칭시 초기값은 '1'로 설정하면 코드 성능이 우수한 비트열의 펑처링 또는 반복 패턴을 발생시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 채널 부호의 레이트 매칭 방법은 상향 링크에서도 동일하게 적용할 수 있으며, 1/3 코드율을 갖는 컨벌루션 코드를 상향 링크에서 적용할 경우에도 초기값은 '1'로서 설정하는 것이 코드 성능을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 레이트 매칭 방법에 의하면 종래 펑처링 또는 반복 알고리즘에서 사용되는 초기값을 조정하므로서 코드 성능의 열화를 가져오는 특정 코드 패턴의 펑처링 또는 반복 패턴을 배제하고 코드 성능이 우수한 펑처링 또는 반복 패턴을 발생할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이트 매칭 방법에 의하면 초기값을 상수로 설정함으로써 시스템 및 알고리즘의 구현이 용이하다는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 채널 코딩된 비트열을 입력하는 단계와,

   상기 입력된 비트열이 특정 패턴을 갖도록 펑처링과 반복 알고리즘 중 어느 하나의 초기값을 펑처링과 반복 중 어느 하나가 주기적으로 특정 위치에 발생되는 비트의 위치를 나타내는 각 구간에 따라 조정하여 결정하는 단계와,

   상기 결정된 초기값에 따라 상기 알고리즘을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법.
2. 데이터를 컨벌루션 코드에 의해 채널 코딩하는 단계와,

   상기 채널 코딩된 비트열을 입력하는 단계와,

   상기 입력된 비트열이 특정 패턴을 갖도록 펑처링과 반복 알고리즘 중 어느하나의 초기값을 펑처링과 반복 중 어느 하나가 주기적으로 특정 위치에 발생되는 비트의 위치를 나타내는 각 구간에 따라 특정값으로 결정하는 단계와,

   상기 결정된 초기값에 따라 상기 알고리즘을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 특정값은 '1' 인 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 레이트 매칭 방법.
4. 입력되는 데이터를 채널 코딩하는 채널 코더(Channel coder)와,

   채널 코딩된 데이터를 인터리빙하는 인터리버(Interleaver)와,

   상기 인터리버를 통해 출력되는 비트열이 특정 패턴을 갖도록 펑처링과 반복 알고리즘 중 어느 하나의 초기값을 펑처링과 반복 중 어느 하나가 주기적으로 특정 위치에 발생되는 비트의 위치를 나타내는 각 구간에 따라 결정하여 상기 비트열의 코드 레이트를 조정하는 레이트 매칭기(Rate matcher)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
5. 입력되는 데이터를 채널 코딩하는 채널 코더(Channel coder)와,

   상기 채널 코더를 통해 출력되는 비트열이 특정 패턴을 갖도록 펑처링과 반복 알고리즘 중 어느 하나의 초기값을 펑처링과 반복 중 어느 하나가 주기적으로 특정 위치에 발생되는 비트의 위치를 나타내는 각 구간에 따라 결정하여 상기 비트열의 코드 레이트를 조정하는 레이트 매칭기(Rate macther)와,

   상기 레이트 매칭기로부터 출력되는 데이터를 인터리빙하는 인터리버(Interleaver)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.