KR20010029910A - 이동 통신시스템의 데이터 레이트 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

이동 통신시스템에서 데이터 레이트에 대한 정보가 전송되지 않는 경우에 수신 신호의 데이터 레이트를 검출하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 데이터 레이트 검출 장치는 우선, 우선, 주어진 복수의 데이터 레이트들중 가장 작은 데이터 레이트와 가장 큰 데이터 레이트 사이의 하나의 데이터 레이트로서 정해지는 구간을 m개의 구분 구간들로 구분한다. 다음에, 상기 장치는 상기 n보다 작은 정수 i에 대하여 i번째 구분 구간까지의 수신 신호의 평균 에너지와 (i+1)번째 구분 구간에서의 수신 신호의 평균 에너지간의 차분값을 계산한다. 만약 평균 에너지간의 차분값이 임계값보다 크거나 같을 때, 상기 장치는 상기 i번째 구분 구간에 대응하는 데이터 레이트로 상기 (i+1)번째 구분 구간에서 신호가 전송됨을 판단한다.

Description

이동 통신시스템의 데이터 레이트 검출 장치 및 방법 {DATA RATE DETECTION DEVICE AND METHOD FOR A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동 통신시스템의 채널 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수신 신호의 데이터 레이트를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 "CDMA"라 칭한다.) 방식의 이동 통신시스템은 음성을 위주로 하는 종래의 이동 통신 규격에서 발전하여, 음성 뿐만 아니라 고속 데이터의 전송이 가능한 IMT-2000 규격으로 발전하기에 이르렀다. 상기 IMT-2000 규격에서는 고품질의 음성, 동화상, 인터넷 검색 등의 서비스가 가능하다. 상기 CDMA 이동 통신시스템에서 단말기와 기지국 사이에 존재하는 통신 선로는 크게 기지국에서 단말기로 향하는 순방향 링크(DL: Downlink)와, 반대로 단말기에서 기지국으로 향하는 역방향 링크(UL: Uplink)로 구별된다.

순방향 링크나 역방향 링크로 음성이나 데이터를 전송할 경우 이들의 데이터 레이트(Data Rate)는 서비스의 종류에 따라 일정 시간(예: 10msec)마다 다이나믹(dynamic)하게 변동될 수 있다. 이때 데이터 레이트에 관한 정보가 일반적으로 수신기로 전송되어 복호시 이용되게 된다. 그러나 수신기가 실질적으로 데이터 레이트에 관한 정보를 수신하지 못한 경우, 상기 수신기는 송신기로부터 송신된 수신신호의 레이트를 분석함에 의해 검출해야 한다. 상기 수신기가 수신신호로부터 데이터 레이트를 검출하지 못하는 경우에 수행되는 상기와 같은 절차는 소위 "블라인드 레이트 검출(BRD: Blind Rate Detection)"이라 불리운다.

한편, 순방향 에러정정(FEC: Forward Error Correction)을 위해 콘볼루션 코드(Convolutional Code)를 사용하여 음성을 전송하는 경우에 수행되는 종래 기술에 따른 BRD 동작이 다음에서 설명될 것이다.

먼저, 수신기(이동국)가 송신기(기지국)를 서비스하기 위해 사용하는 음성 데이터의 데이터레이트의 집합이 R = {R₁, R₂,…, R_n}이라고 가정한다. 상기 데이터레이트의 집합은 레이트들이 증가하는 순으로 나열되어 있다. 송신기에서 보고된 실제 데이터 레이트 R_a를 검출하기 위해, 수신기는 가장 낮은 데이터 레이트 R₁부터 데이터에 대한 비터비 복호화(Viterbi decoding)를 수행한 후 CRC's(Cyclic Redundancy Codes)를 검사한다. 만약 R_a에 대한 CRC 검사 결과가 양호한 상태("GOOD")라면, R_a=R₁일 확률이 매우 높으므로 R_a를 송신된 데이터 레이트라고 판정한다. 이와 달리, R_a에 대한 CRC 검사 결과가 불량한 상태("BAD")라면, 다음 데이터 레이트인 R₂까지의 추가적인 데이터까지에 대해, 즉 데이터 레이트 (R₂-R₁)에서 비터비 복호화를 수행하고 CRC를 검사한다. 이때 BRD 동작의 오류(False alarm) 확률을 줄이는 방법으로 CRC 검사 이외에 추가적으로 비터비 복호화를 위한 내부 메트릭(metric)을 검사하는 방법이 있다.

전술한 바와 같이, 콘볼루션 부호화된 음성 데이터의 레이트를 검출하기 위해 우선적으로 비터비 디코딩을 수행하고, 그 다음에 CRC 검사를 함으로써 BRD 동작을 수행하게 된다. 그러나 이러한 BRD 동작을 터보 코드(Turbo Code)를 사용하여 데이터를 전송하는 경우에도 그대로 적용하기는 결코 용이하지 않다. 왜냐하면, 터보 복호화기(Turbo Decoder)는 비터비 복호화기와는 달리 내부에 터보 인터리버(Turbo Interleaver)를 포함하고 있으며, 이때 인터리버의 종류는 데이터 레이트마다 다르기 때문이다. 구체적으로 말하면, 주어진 데이터 레이트에서의 CRC 검사 결과가 불량한 경우, 터보 복호화기는 다음 데이터 레이트에 대한 CRC를 검사하기 위해서 첫 번째 데이터 레이트부터 데이터 복호화 과정을 반복하여야 한다. 반면에, 비터비 복호화기는 단지 다음 데이터 레이트까지의 추가적인 데이터를 읽어들인 후 상기 읽어들인 데이터에 대한 복호화를 수행하면 된다. BRD 동작이 터보 복호화기에 부적절한 또 다른 이유는, 터보 복호화의 동작이 반복적으로(iterative) 이루어지고, 이때 하나의 데이터 레이트에서의 최대 반복 복호의 수는 일반적으로 8 ~ 12 정도가 되기 때문이며, 이에 따라 복호기의 복잡도를 증가시키고, 모든 데이터 레이트에 대한 CRC 검사를 위해 반복 복호화가 수행되는데 매우 긴 지연시간이 소요된다.

따라서 본 발명의 목적은 이동 통신시스템에서 데이터 레이트에 관한 정보가 전송되지 않았을 시 수신 신호로부터 데이터 레이트를 검출하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 터보 부호화된 데이터의 레이트에 관한 정보가 전송되지 않았을 시 데이터 레이트를 검출하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 콘볼루션 부호화 또는 터보 부호화된 데이터를 전송할 시 제공되지 않은 데이터 레이트를 검출하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 데이터 레이트에 관한 정보가 전송되지 않았을 시 데이터 레이트를 검출하는 동작의 복잡도를 제거하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 데이터 레이트에 대한 정보가 전송되지 않는 경우에 인접하는 두 구간에서의 각 수신 신호에 대한 에너지의 변화량에 따라 수신 신호의 데이터 레이트를 검출하고, 그 검출 결과를 채널 복호화 동작을 위해 제공하는 데이터 레이트 검출 장치를 제안한다.

본 발명에 따른 데이터 레이트 검출 장치는 우선, 주어진 복수의 데이터 레이트들중 가장 작은 데이터 레이트와 가장 큰 데이터 레이트 사이의 하나의 데이터 레이트로서 정해지는 구간을 m개의 구분 구간들로 구분한다. 다음에, 상기 장치는 상기 n보다 작은 정수 i에 대하여 i번째 구분 구간까지의 수신 신호의 평균 에너지와 (i+1)번째 구분 구간에서의 수신 신호의 평균 에너지간의 차분값을 계산한다. 만약 평균 에너지간의 차분값이 임계값보다 크거나 같을 때, 상기 장치는 상기 i번째 구분 구간에 대응하는 데이터 레이트로 상기 (i+1)번째 구분 구간에서 신호가 전송됨을 판단한다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 레이트 검출기를 포함하는 이동 통신시스템의 복호단의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따라 데이터 레이트를 검출하는 동작을 설명하기 위한 도면.

도 3은 도 1에 도시된 데이터 레이트 검출기의 구체적인 구성도.

도 4는 본 발명에 따라 (i+1)번째 구간의 데이터 레이트를 검출하는 동작을 보여주는 처리 흐름도.

도 5는 본 발명에 따라 (i)번째 구간의 데이터 레이트를 검출하는 동작을 보여주는 처리 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 레이트 검출기를 포함하는 이동 통신시스템의 이동국(Mobile Station)의 수신기의 복호단 구성을 보여주는 도면이다. 이러한 본 발명은 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System), CDMA2000 시스템 등과 같은 CDMA 방식의 이동 통신시스템에 적용될 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, 디인터리버(de-interleaver) 110은 수신 신호를 디인터리빙하여 디인터리빙된 수신신호(심볼) Xk를 출력한다. 불연속전송(DTX: Discontinuous Transmission) 비트 추출기 120은 상기 디인터리빙된 수신신호 Xk로부터 이동 통신시스템의 불연속 전송모드시 기지국이 송신한 불연속 전송모드를 나타내는 비트를 추출한다. 데이터 레이트 검출기 150은 상기 디인터리버 110에 의해 디인터리빙되어 출력되는 수신신호(심볼) Xk를 입력하여 가변되는 데이터 레이트를 검출하고, 결과적으로 데이터 레이트에 관한 정보가 제공되지 않은 경우에 전송되는 데이터의 레이트를 검출한다. 상기 데이터 레이트 검출기 150은 인접하는 두 구간에서의 각 수신신호에 대한 에너지의 변화량을 검출하고 그 검출결과에 따라 수신 신호의 데이터 레이트를 검출한다. 상기 데이터 레이트 검출기 150에 의해 검출된 데이터 레이트 정보는 레이트 매칭기 130 및 채널 복호기 140으로 제공된다. 레이트 매칭기 130은 디인터리빙된 심볼들을 입력하여 천공(puncturing)의 역과정인 심볼삽입(symbol insertion) 또는 반복(repetition)의 역과정인 심볼 결합(symbol combining)을 수행하여 레이트 매칭(rate matching)된 심볼을 출력한다. 채널 복호기(channel decoder) 140은 상기 레이트 매칭기 130으로부터 출력되는 레이트 매칭된 심볼을 복호화한다. 이러한 채널 복호기 140은 콘볼루션 복호화기 또는 터보 복호화기로 구현될 수 있다. 상기 레이트 매칭기 130 및 채널 복호기 140은 상기 데이터 레이트 검출기 150으로부터 제공되는 데이터 레이트 정보를 이용하여 레이트 매칭 동작 및 채널 복호화 동작을 수행한다.

도 2는 도 1에 도시된 데이터 레이트 검출기 150에 의해 수행되는 본 발명에 따른 데이터 레이트 검출 동작을 설명하기 위한 도면이다.

지금, 이동국의 수신기에서 수신되는 심볼의 수가 상기 도 2에 도시된 바와 같이 시간에 따라 R₁,R₂,R₃,R₄,R₅의 순서로 가변되었다고 가정한다. 각 구간(예: 매 10msec)별로 심볼의 수가 가변되었다는 것은 결국 데이터 레이트가 가변되었음을 의미하는 것이다. 따라서 하기에서 심볼의 수와 데이터 레이트가 혼용되어 사용되더라도 이들은 실질적으로 동일한 것을 의미한다는 사실에 유의할 필요가 있다.

상기 도 2는 기지국의 송신기가 구간 4까지는 데이터를 전송하였으나 구간 4∼5에서는 데이터를 전송하지 않은 경우를 보여주고 있다. 구간 4까지 전송된 데이터 심볼은 도 1의 디인터리버 110에 의해 디인터리빙된 후 DTX 비트 추출기 120의 내부에 구비된 버퍼에 저장되게 된다. 상기 구간 4∼5는 불연속 전송모드에서 기지국 송신기가 불연속적 심볼(DTX bits)을 전송한 경우에 해당한다. 이러한 불연속적 전송 구간에서 기지국 송신기는 송신전력을 오프(off)시키게 되며, 실제적으로는 이 구간에서는 AWGN(Additive White Gaussian Noise)만이 존재한다. 그러므로 불연속 심볼이 전송된 구간 5에서 데이터 레이트는 R₄이다. 본 발명은 이와 같이 실질적으로 데이터의 전송이 없는 구간과 같이 데이터 레이트에 대한 정보가 전송되지 않는 구간에서 데이터의 존재 유무를 파악함으로써 결과적으로 데이터 레이트를 검출하는 것을 기본적인 원리로 한다.

본 발명에 따라 데이터 레이트를 검출하는 원리를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

설명의 편의를 위해 두 개의 데이터 레이트 R₁,R₂가 존재한다고 가정한다. 이러한 경우 데이터 레이트에 관한 정보 없이 전송된 신호가 데이터 레이트 R₁에 의한 것인지, 아니면 R₂에 의한 것인지를 판단하기 위해 하기의 수학식들에 나타난 바와 같은 계산을 한다. 비트 위치 1에서 비트 위치 R₁까지 수신된 신호를 X₁이라고 하고, 비트 위치 (R₁+1)에서 비트 위치 R₂까지 수신된 신호를 X₂라고 하면, 각 신호들 X₁과 X₂는 하기의 〈수학식 1〉로 표현된다.

X₁= A₁×a₁+ n₁

X₂= A₂×a₂+ n₂

상기 〈수학식 1〉에서, A₁과 A₂는 기지국 송신기로부터 송신되어 이동국에 수신된 신호의 송신전력 레벨로서, 신호가 존재하는 경우에는 ±A가 되고, DTX의 경우에는 "0"이 된다. a₁과 a₂는 레일레이 랜덤 변수(Rayleigh Random Variable)로서, 확률함수 p(a₁)=2×a₁×exp(-a₁ ²), p(a₂)=2×a₂×exp(-a₂ ²)를 가진다. n₁과 n₂는 AWGN 랜덤 변수들로서, 평균은 "0"과 분산(Variance) σ²라를 가진다. 만약 전송 채널의 잡음 분산이 σ²라고 가정하면, 수신신호의 구간별 에너지(전력)는 하기의 〈수학식 2〉와 같이 계산된다.

E{X₁ ²} = A₁ ²+ σ²

E{X₂ ²} = A₂ ²+ σ²

상기 각 수신신호 X₁의 에너지 E{X₁ ²}과, X₂의 에너지 E{X₂ ²}를 차분한 결과 D₁은 하기의 〈수학식 3〉과 같이 될 것이다.

D₁= |E{X₁ ²} - E{X₂ ²}| = |A₁ ²- A₂ ²|

상기 〈수학식 3〉에서 A₁ ²= A₂ ²이라면, 수신신호들 X₁과 X₂에 대한 에너지들의 차분 결과는 "0"이 될 것이다. 이와 달리 데이터가 전송되지 않는 DTX의 경우(A₂ ²=0)에 수신신호 X₁과 X₂각각에 대한 에너지들의 차분 결과는 "A₁ ²"이 될 것이다. 즉, R₂가 실제 전송된 데이터 레이트라면 D₁은 거의 "0"이 되고, R₁이 실제 전송된 데이터 레이트라면 D₁은 거의 A₁ ²이 될 것이다.

전술한 수학식들을 살펴보면, 레일레이 랜덤 변수의 확률함수 p(a₁), p(a₂)에 관계없이 2차 확률 특성인 평균편차 σ²만 알 수 있다면, 상기 수학식들의 적용이 가능할 것이다. 물론 이러한 랜덤 변수가 시간적으로 가변(time varing)이 되지 않음을 가정한 것이다. 참고적으로, 수신신호의 구간별 에너지를 측정할 수 있다면, 수신신호들의 에너지의 차분 결과 D₁= |E{X₁ ²} - E{X₂ ²}| 는 쉽게 측정할 수 있다. 상기 D₁을 얻기 위해서 가장 중요한 변수는 평균 에너지를 얻기 위한 충분한 데이터의 누적이라 할 수 있다. 실험에 의하면, 최소 데이터 레이트 R₁이 32kbps인 경우, 즉 전체 10msec 프레임 구간에서 전송된 데이터가 320 비트 이상인 경우에 정확한 데이터 레이트를 판단할 수 있다.

전술한 바와 같은 데이터 레이트 검출 과정을 일반화하면 다음과 같다.

먼저, 서비스 가능한 데이터 레이트들을 증가하는 순으로 나열하고 이를 R = {R₁, R₂, …, R_n}이라 가정한다. 이러한 서비스 가능한 데이터 레이트들에 대한 정보는 호 설정(call setup)시 기지국이 이동국으로 제공하는 소위 TFS(Transport Format Set)라 불리우는 정보로서, 이동국에 주어지는 정보이다. 이와 같이 n개의 복수의 데이터 레이트들에 대한 정보가 주어지게 되면, 가장 큰 데이터 레이트 Rn에 의해 하나의 구간(interval)이 정해지고, 상기 가장 큰 데이터 레이트를 제외한 나머지 데이터 레이트들에 의해서도 (n-1)개의 구간들이 정해지게 된다. 상기 가장 큰 데이터 레이트 Rn에 의해 정해지는 구간과의 차별화를 위해 상기 가장 큰 데이터 레이트를 제외한 나머지 데이터 레이트들에 의해 정해지는 구간들을 구분 구간이라고 정의할 수 있다. 이때 각 구분 구간들에서의 수신신호의 데이터 레이트 검출이 가능하다. 일예로, (i)번째 구분 구간까지의 수신신호의 평균 에너지를 구하고, (i+1)번째 구분 구간에서의 수신신호의 평균 에너지를 구한 후 이들 구해진 평균 에너지를 감산하여 그 감산 결과값과 미리 설정된 임계값을 비교함으로써 (i+1)번째 구간에서의 수신신호의 데이터 레이트를 검출할 수 있다. (i+1)번째 구간에서의 수신신호의 데이터 레이트를 검출하는 동작을 설명하면, 하기와 같다. (i) 구간까지 수신된 신호를 X_i라고 가정할 때, 이 수신 신호 X_i는 하기의 〈수학식 4〉와 같이 정의된다.

X_i= A_i×a_i+ n_i

상기 〈수학식 4〉에서 A_i는 기지국 송신기의 송신전력 레벨로, 신호가 존재할 경우에는 ±A이고, 신호가 존재하지 않는 DTX의 경우에는 "0"이 된다. a_i와 n_i각각은 위에서 정의한 바와 같이 각각 레일레이 랜덤 변수 및 AWGN 랜덤 변수이다. 상기 〈수학식 3〉을 적용하면, 1에서 n까지 모든 i에 대해서 하기의 〈수학식 5〉와 같은 판단조건을 내릴 수 있을 것이다. 하기의 〈수학식 5〉는 (i)구간까지 수신된 신호를 X_i라 하고, (i)구간에서부터 (i+1)구간까지 수신된 신호를 X_i+1이라고 가정할 때, 각 수신신호들에 대한 에너지 E{X_i ²}과 E{X_i+1 ²}의 차분 결과를 나타낸다.

D_i= |E{X_i ²} - E{X_i+1 ²}| = |A_i ²- A_i+1 ²|

상기 〈수학식 5〉에서 (i+1)구간까지 데이터가 계속하여 전송되는 경우, 즉 A_i ²= A_i+1 ²이라면, 수신신호 X_i와 X_i+1의 차분 결과는 "0"이 될 것이다. 이와 달리 (i)구간까지는 데이터가 전송되었으나 (i)구간에서부터 (i+1)구간까지 데이터가 전송되지 않는 DTX의 경우, 즉 A_i+1 ²=0 이라면, 수신신호들 X_i와 X_i+1에 대한 에너지들의 차분 결과는 "A_i ²"이 될 것이다. 따라서 DTX인 경우, 즉 A_i+1 ²=0인 경우, 최초의 인덱스 i를 찾은 후에 이때의 R_i를 기지국 송신기가 전송한 데이터의 레이트라고 판단할 수 있을 것이다.

도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 데이터 레이트 검출기 150의 구성을 보여주는 도면으로, 상기 데이터 레이트 검출기 150은 에너지 계산기 152, 에너지 차분기(Energy Differentiator) 154, 데이터 레이트 결정기(Data Rate Decision Block) 156으로 구성된다.

상기 도 3을 참조하면, 에너지 계산기 152는 도 1의 디인터리버 110에 의해 디인터리빙된 후 입력되는 구간 (i)까지의 수신신호 X_i에 대해 에너지 E_i를 구하고, 구간 (i)에서부터 구간 (i+1)까지의 수신신호 X_i+1에 대해 에너지 E_i+1을 구한다. 즉, 상기 에너지 계산기 152는 구간 (i)까지의 수신된 신호를 누산하고, 또한 구간 (i)에서부터 구간 (i+1)까지의 수신신호를 누산하여 각 수신신호 X_i와 X_i+1에 대한 에너지 E_i와 E_i+1을 계산하는데, 이때 하기의 〈수학식 6〉과 같은 계산을 수행함으로써 각 수신신호에 대한 에너지를 구할 수 있다. 하기의 〈수학식 6〉은 수신신호 X_i+1에 대한 에너지 E_i+1을 계산하는 과정을 나타내고 있다.

에너지 차분기 154는 상기 〈수학식 6〉과 같이 구해지는 구간 i에서의 에너지 E{X_i ²}와, 구간 i+1에서의 에너지 E{X_i+1 ²}과의 차인 D_i를 구한다. 이전의 〈수학식 3〉 및 〈수학식 5〉에 나타낸 바와 같이 에너지 E{X_i ²}와 E{X_i+1 ²}과의 차이는 수신 신호의 송신 전력 레벨의 제곱의 차이로서 나타낼 수 있다. 즉, D_i는 구간 i에서의 수신 신호의 송신 전력 레벨의 제곱 A_i ²과, 구간 i+1에서의 수신 신호의 송신 전력 레벨의 제곱 A_i+1 ²과의 차이로서 나타낼 수 있다. 데이터 레이트 결정기 156은 상기 에너지 차분기 154에 의해 구해진 D_i를 가지고 전송된 데이터의 레이트를 결정한다. 상기 구해진 D_i가 상기 〈수학식 5〉와 같이 일정한 값 A_i ²이라면, 상기 데이터 레이트 결정기 156은 구간 i에서의 데이터 레이트 R_i를 현재 전송된 데이터의 레이트로 결정한다.

그러나 실제 채널환경을 고려한다면, 인접하는 두 구간에서의 에너지의 차 D_i가 정확하게 "0"이거나 A_i ²이 되는 경우는 거의 없을 것이다. 즉, Di 자체가 하나의 확률 변수가 되며 Di의 조건부 평균인이며이 된다. 따라서 데이터 레이트 결정기 156은 인접하는 두 구간에서의 에너지의 차 D_i와 미리 설정된 임계값(Threshold Value)을 비교한 후 그 비교 결과에 따라 데이터 레이트를 결정한다. 즉, 상기 데이터 레이트 결정기 156은 인접하는 두 구간에서의 에너지의 차 D_i가 상기 임계치보다 작거나 같은 경우, 이전 구간인 i구간의 데이터 레이트 R_i를 현재 구간의 데이터 레이트로 결정한다. 상기 임계값은 최대 우도(ML: Maximum Likelihood) 원리에 따라 "0"과 A²의 중간값인 A²/2으로 설정될 수 있다. 여기서 A는 기지국 송신기로부터 송신된 후 수신된 신호의 송신 전력 레벨이고, A²/2은 수신 신호의 송신 전력 레벨의 제곱의 반이다. 상기 데이터 레이트 결정기 156에 의해 결정된 데이터 레이트 정보는 도 1의 레이트 매칭기 130 및 채널 복호기 140으로 제공된다.

도 4 및 도 5는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 구성되는 데이터 레이트 검출기 150에 의해 수행되는 상기 수학식들을 이용한 데이터 레이트 검출 동작에 따른 처리 흐름을 도시하고 있다. 도 4는 인접하는 두 구간인 구간 (i)와, 구간 (i+1)에서의 수신 신호들에 대한 에너지를 계산하여 구간 (i+1)에서의 데이터 레이트를 검출하는 동작의 처리 흐름을 도시하고, 도 5는 임의의 구간 (i)에서의 데이터 레이트를 검출하는 동작의 일반적인 처리 흐름을 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 매 반복(iteration) 시마다 인접하는 두 구간에서의 에너지의 차이 D_i를 구한 후, 이 구해진 인접하는 두 구간에서의 에너지 차이 D_i를 미리 설정된 임계값 A²/2와 비교한다. 이때 상기 구해진 인접하는 두 구간에서의 에너지 차이 D_i가 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 405단계에서 i구간에서의 데이터 레이트 R_i를 기지국 송신기가 실제로 데이터를 전송한 데이터 레이트 R_est로 추정한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 도 3의 에너지 계산기 152는 401단계에서 구간 (i-1)에서 구간 (i)의 사이에서 수신된 신호 X_i를 누산하고, 402단계에서 그 수신 신호 X_i에 대한 에너지 E{X_i ²}를 계산한다. 또한 상기 에너지 계산기 152는 구간 (i)에서 구간 (i+1)의 사이에서 수신된 신호 X_i+1을 누산하고, 그 수신 신호 X_i+1에 대한 에너지 E{X_i+1 ²}를 계산한다. 403단계에서 에너지 차분기 154는 상기 구해진 인접하는 두 구간에서의 에너지의 차이를 구한다. 즉, 상기 에너지 차분기 154는 D_i= {E|X_i ²} - E{X_i+1 ²|}을 수행한다. 이때 상기 두 구간에서의 에너지의 차이 D_i는 |A_i ²- A_i+1 ²| 으로도 나타낼 수 있음을 이미 언급한 바 있다. 404단계에서 데이터 레이트 결정기 156은 상기 구해진 인접하는 두 구간에서의 에너지 차이와 임계값을 비교한다. 즉 데이터 레이트 결정기 156은 상기 구해진 에너지 차이 D_i가 임계값 A²/2 보다 크거나 같은지를 판단한다. 상기 구해진 에너지 차이 D_i가 임계값 A²/2 보다 크거나 같은 경우, 405단계에서 데이터 레이트 결정기 156은 이전 구간인 (i)구간에서의 데이터 레이트 R_i를 현재 (i+1)구간에서의 데이터 레이트 R_est로 추정한다. 이렇게 추정된 데이터 레이트는 도 1의 DTX 비트추출기 120, 레이트 매칭기 130 및 채널 복호기 140으로 각각 입력되어 레이트 매칭 및 채널 복호화 동작을 위해 이용된다.

도 5를 참조하면, 501단계에서 초기화를 수행하여, 검색구간 i는 1로 설정하고, 이전 구간에 대한 평균 전력(에너지) E{X_i-1 ²}은 "0"으로 설정한다. 502단계에서 도 3의 에너지 계산기 152는 검색구간 1에서의 평균 전력, 즉 현재 구간에 대한 평균 전력 E{X_i ²}을 계산(제1연산)하고, 503단계에서 에너지 차분기 154는 판별식 D_i-1를 이용하여 이전 구간의 에너지와 현재 구간의 에너지의 차이를 계산(제2연산)한다. 만약 504단계에서 판별식 D_i-1의 결과가 임계값인 A²/2보다 크거나 같은 것으로 데이터 레이트 결정기 156에 의해 판단되는 경우(이때 i=1인 상태이므로 0kbps 레이트를 의미함)에는, 508단계에서 데이터 레이트 결정기 156은 현재 구간의 데이터 레이트 Rest를 이전 구간까지의 데이터 레이트 R_i-1로 추정한다.

그러지 않을 경우, 즉 504단계에서 판별식 D가 임계값인 A²/2보다 작은 것으로 판단되는 경우에는 505단계에서 데이터 레이트 결정기 156은 이전 구간에 대한 평균 전력 E{X_i-1 ²}에 현재 구간에 대한 평균 전력 E{X_i ²}를 저장하고, 506단계에서 다음 구간 검색을 위해 i를 하나 증가시킨다. 에너지 계산기 152는 증가된 i구간에서의 평균 전력을 507단계에서 계산(제3연산)한 후 현재 구간의 평균 전력 E{x_i ²}에 저장하고, 이를 바탕으로 다시 503단계로 진행하여 판별식 D_i-1를 계산한 후 504단계에서 구해진 판별식 D_i-1의 값과 임계값을 비교한다.

이러한 과정을 반복하여 504단계에서 D ≥A²/2인 것으로 판단되는 경우에 508단계에서 데이터 레이트 결정기 156은 현재 구간의 데이터 레이트 Rest를 이전 구간까지의 데이터 레이트 R_i-1로 추정한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기지국 송신기가 데이터 레이트에 관한 정보를 전송하지 않더라도 복호화 동작을 수행하기 전에 미리 데이터 레이트를 추정하여 복호화 동작을 위해 제공한다. 따라서 비터비 복호화를 수행하고, CRC 검사를 통해 데이터 레이트를 검출하는 기존의 BRD 동작에 비해 훨씬 복잡도가 줄어든다는 이점이 있다. 특히 터보 부호화된 데이터의 레이트를 검출하는 경우에 매 레이트별 복호화를 최악의 경우 최대 반복 복호 수 만큼 수행해야 하는 복잡도를 훨씬 줄일 수 있다.

또한 본 발명은 채널 부호화기의 방식에 상관없이 일정한 통계만을 누적하여 데이터 레이트를 판단하므로, 임의의 채널 부호화기와 함께 사용할 수 있다. 예를 들어, 콘볼루션 부호화기를 사용할 경우라도 일정 데이터 레이트 이상인 프레임인 경우 신뢰성 있는 데이터 레이트의 추정이 가능하다.

Claims (5)

1. 미리 설정된 복수의 데이터 레이트들중 가장 작은 데이터 레이트와 가장 큰 데이터 레이트 사이의 하나의 데이터 레이트로서 정해지는 구간을 m개의 구분 구간들로 구분하는 과정과,

   상기 m보다 작은 정수 i에 대하여 i번째 구분 구간까지의 수신 신호의 평균 에너지와 i+1번째 구분 구간에서의 수신 신호의 평균 에너지의 차분값을 계산하고 그 차분값이 임계값보다 크거나 같을 때 상기 i번째 구분 구간에 대응하는 데이터 레이트로 상기 i+1번째 구분 구간에서의 수신 신호가 전송됨을 판단하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신시스템의 데이터 레이트 검출 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 임계값은 상기 i번째 구분 구간까지의 수신 신호의 송신 전력 레벨(A)일 때 A²/2으로 정해지는 것을 특징으로 하는 이동 통신시스템의 데이터 레이트 검출 방법.
3. 주어진 복수의 데이터 레이트들중의 가장 작은 데이터 레이트와 가장 큰 데이터 레이트 사이의 어느 한 데이터 레이트로서 정해지는 구간은 m개의 구분 구간들로 구분되고, 상기 m은 정수인 이동 통신시스템의 데이터 레이트 검출 장치에 있어서,

   상기 m보다 작은 정수 i에 대하여 i번째 구분 구간까지의 수신 신호의 평균 에너지와 (i+1)번째 구분 구간에서의 수신 신호의 평균 에너지를 계산하는 에너지 계산기와,

   상기 i번째 구분 구간까지의 수신 신호의 평균 에너지와 상기 (i+1)번째 구분 구간에서의 평균 에너지간의 차분값을 계산하는 에너지 차분기와,

   상기 차분값이 임계값보다 클 때 상기 i번째 구간에 대응하는 데이터 레이트를 상기 i+1번째 구간에서의 수신 신호에 대한 데이터 레이트로 결정하는 결정기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 임계값은 상기 i번째 구분 구간까지의 수신 신호의 송신 전력 레벨(A)일 때 A²/2으로 정해지는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
5. 이동 통신시스템에서 가변적으로 서비스 가능한 복수의 데이터 레이트들에 대한 정보를 이전에 기지국이 이동국에게 제공하고, 상기 이동국이 상기 복수의 데이터 레이트들중 어느 한 데이터 레이트를 수신 신호에 대한 데이터 레이트로 검출하는 방법에 있어서,

   상기 복수의 데이터 레이트들중의 가장 작은 데이터 레이트와 가장 큰 데이터 레이트 사이의 어느 한 데이터 레이트로서 정해지는 구간을 상기 가장 큰 데이터 레이트를 제외한 나머지 데이터 레이트들에 의해 정해지는 m개의 구분 구간들로 구분하는 (a)과정과,

   상기 m개의 구분 구간들중 최초 구분 구간에 대응하는 수신 신호의 평균 에너지를 구하는 (b)과정과,

   상기 최초 구분 구간 다음의 제2 구분 구간에 대응하는 수신 신호의 평균 에너지를 구하는 (c)과정과,

   상기 (b)과정 및 상기 (c)과정에서 구한 에너지들간의 차분값을 계산하는 (d)과정과,

   상기 차분값이 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 제2 구분 구간에서의 수신 신호가 상기 최초 구분 구간에서의 수신 신호에 대응하는 데이터 레이트로 전송됨을 추정하는 (e)과정을 포함하고,

   상기 차분값이 임계값보다 작은 경우에는 상기 최초 구분 구간을 다음의 구분 구간까지로 설정하고, 이 설정된 구분 구간까지의 수신 신호에 대한 상기 (b)과정 내지 상기 (e)과정을 상기 차분값이 임계값보다 큰 것으로 판단될 때까지 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.