KR20010046947A - 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 이동통신에 관한 것으로, 특히 광대역 코드 분할 다중 접속(이하, W-CDMA 라 약칭함) 방식을 이용하는 이동통신 시스템에서 무선프레임의 각 타임슬롯 당 전송 포맷 조합 식별자(Transport Format Combination Indicator ; 이하, TFCI 라 약칭함) 필드에 삽입되는 배직교 코드를 생성함에 있어, 최적의 다이버시티 효과를 얻기 위한 입력 정보비트와 출력 코드워드 사이의 코드 맵핑 방법에 관한 것이다.

이에 대해 본 발명에서는 W-CDMA 방식의 차세대 이동통신 시스템에서 TFCI 필드에 삽입되는 배직교 코드를 생성할 때 최적의 다이버시티 효과를 얻을 수 있도록, 출력 배직교 코드워드내의 독립적인 성분들이 전체 코드워드에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 하는 최적 코드 맵핑 방법을 제공한다.

Description

가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법{optimal code mapping method of bi-orthogonal coding for variable bit-length information}

본 발명은 차세대 이동통신에 관한 것으로, 특히 W-CDMA 방식을 이용하는 이동통신 시스템에서 무선프레임의 각 타임슬롯 당 TFCI에 삽입되는 배직교 코드워드를 생성함에 있어, 최적의 다이버시티 효과를 얻기 위한 입력 정보비트와 출력 코드워드 사이의 코드 맵핑 방법에 관한 것이다.

일반적으로 3세대 공동 프로젝트(3GPP : Third Generation Partnership Project)에는 상향링크 및 하향링크의 각 무선프레임 구조를 기술하고 있다. 이 각 무선프레임은 여러 타임슬롯으로 구성되며, 각 타임슬롯은 물리채널에 따른 해당 정보비트들을 갖는 필드들로 구성된다. 특히 각 타임슬롯에는 TFCI 필드가 있는데, 이 TFCI 필드에는 10비트 이하의 전송 포맷 정보가 코딩되어 삽입된다.

이하 설명은 TFCI 필드에 배직교 코드워드가 삽입되어 전송되는 경우에 대한 기술이며, 특히 입력 정보비트가 가변길이이고 고정길이인 출력 코드워드, 즉 고정길이 배직교 코드워드를 생성할 때 입력 정보비트와 배직교 코딩에 의한 출력 코드워드 사이의 코드 맵핑에 대한 기술이다.

일반적으로 배직교 코딩(bi-orthogonal coding)은 다음과 같이 구성된다.

배직교 코딩은 길이가 n인 입력 정보비트에 대하여 길이가 2^n-1인 출력 코드워드로 표현된다. 출력 코드워드는 다음 식 1에 표현된 서로 이진 보수 관계인 2개의 배직교 코드워드 집합 중에서 하나가 선택된다.

이 때 입력 정보비트를 다음 식 2와 같이 표현한다.

여기서 우선적으로 최하위 비트(LSB : Least Significant Bit)인 a₀의 비트값이 0이면 2개의 배직교 코드워드 집합 중에서가 선택되고, 반면에 1이면 2개의 배직교 코드워드 집합 중에서가 선택된다.

다음으로 나머지 n-1비트의 입력 정보비트인에 대한 십진 표현을 통해, 선택된 코드워드 집합에서의 직교 가변 확산 인자(Orthogonal Variable Spreading Factor ; 이하, OVSF 라 약칭함) 코드를 선택하여 출력 코드워드를 결정한다. 이 때 배직교 코드워드 집합 중에서는 OVSF 코드군 중 2^n-1번째 레벨에서 정의되며, OVSF 코드는 다음과 같은 과정을 통해 생성된다.

이면,

b)

c)

상기한 배직교 코딩 맵핑 절차에 의한 결과는 다음의 표 1과 같은 관계로 표현된다.

입력 정보비트(비트길이=n)	출력 코드워드
000‥‥00
000‥‥01
000‥‥10
‥‥‥	‥‥‥
111‥‥10
111‥‥11

상기한 표 1의 맵핑 관계를 만족하는 배직교 코딩은 다음에 도시된 도 1에 대응되어 표현되는데, 도 1은 종래 기술에 따른 배직교 코드 생성기의 구조를 나타낸 도면으로, 이는 상기한 표 1의 맵핑 관계를 만족하는 (2^n-1,n) 배직교 코드를 생성한다.

여기서 만약 입력 정보비트의 비트길이가 가변되는 시스템에서 배직교 코드가 2^n-1로 고정된 길이의 코드워드 단위로 출력된다면, 기존의 코드 맵핑 절차에서는 입력 정보비트의 최상위 비트(MSB : Most Significant Bit) 측의 해당 비트값들을 0으로 패딩(padding)해 주어, 입력 정보비트의 길이를 항상 n비트 길이가 되도록 해주고, 배직교 코드워드를 앞에서 기술된 맵핑 관계에 의해 출력하였다.

예로써, 만약 입력 정보비트의 비트길이가 2이고, 코드워드 단위로 출력되는 배직교 코드의 비트길이가 2^n-1로 고정되어 있을 경우에는 입력 정보비트를 다음 식 4와 같이 패딩(padding)에 의해 n-2 길이만큼 비트값 0을 삽입하여 구성하였다.

0 0 0 0 ‥‥‥ 0 0 0 a₁a₀

이후 상기한 식 4의 입력 정보비트를 상기한 표 1의 맵핑 관계에 적용시켜, 코드워드 단위의 배직교 코드를 출력하였다.

그런데, 이러한 기존의 배직교 코딩에 대한 코드 맵핑 절차는 입력 정보비트 길이가 n으로 고정되어 있고 출력 코드워드의 길이가 2^n-1인 경우에는 아무런 문제가 없었다.

그러나, 만일 입력 정보비트 길이가 n 미만이면서 출력 코드워드의 길이가 2^n-1로 고정되어 있을 경우에는 다음과 같은 문제가 있다.

예를 들자면, 입력 정보비트 길이가 2비트이고, 코드워드 단위로 출력되는 배직교 코드 길이가 32비트일 경우에, n=6이므로 가능한 입력 정보시퀀스는 "0", "1", "10", 그리고 "11"의 4가지가 될 수 있다.

이 때 수신측에서 입력 정보비트의 길이를 알고 있다고 할 경우, 수신측이 이 입력 정보시퀀스에 대한 길이정보를 이용하면 출력 코드워드에 대한 복호 오차 확률을 줄일 수 있다. 여기서 출력되는 코드워드는 다음 식 5와 같이 각각 맵핑된다.

그러나 실제적으로 입력 정보비트의 길이가 2인 경우에 출력되는 배직교 코드는 "(2^n-1,n)=(2,2)"의 코드워드로 정의할 수 있다. 따라서 실제적으로 출력되는 배직교 코드워드는 (00),(11),(01), 그리고 (10)의 네 가지로 정의되며, 이를 다음 표 2에 나타내었다.

다음 표 2는 (2,2) 배직교 코드에서 입력 정보비트와 코드워드 사이의 맵핑 관계를 나타낸 것이다.

입력 정보비트	코드워드
0
1
10
11

결국 출력 코드워드의 길이가 32비트로 고정된 시스템에서는 표 2에 나타낸 코드워드를 반복시킴으로써 출력되는 배직교 코드의 길이를 만족시킨다.

다시 말하자면 (2,2) 배직교 코드의 코드워드를 (b₀,b₁)로 표현한다고 할 때, 32비트의 고정길이를 가지는 출력 배직교 코드워드는 다음 식 6에서 나타낸 바와 같이 정의된다.

즉, (2,2)의 출력 코드워드를 구성하는 각각의 성분 b₀와 b₁을 심볼 단위로 16번씩 반복하여 출력되는 배직교 코드위드를 구성한다. 이는 32비트의 고정길이를 가지는 출력 배직교 코드워드에 있어서 32개의 성분들이 2개의 독립된 성분 b₀와 b₁에 의해 표현됨을 의미하는데, 독립된 성분들이 길이 32의 배직교 코드워드 상의 일정 부분에 집중되어 분포되기 때문에 다이버시티(diversity) 측면에서 볼 때 바람직하지 못하다.

이를 보다 일반화시키면 다음과 같다.

만약 출력 코드워드의 길이가 2^n-1인 배직교 코드가 정의되고, 입력 정보비트의 길이가 L(단, L＜n)이고, (2^L-1,L) 배직교 코드의 출력 코드워드를 다음 식 7과 같이 나타내면, (2^L-1,L) 배직교 코드의 출력 코드워드의 2^L-1개 성분들은 (2^n-1,n) 배직교 코드의 출력 코드워드의 2^n-1개의 성분들의 독립 성분이 되며, 이때 (2^n-1,n) 배직교 코드의 출력 코드워드는 2^L-1개 독립 성분과 다음 식 8과 같은 관계를 갖는다.

상기한 식 8에서 []의 묶음은 각각 비트길이가 2^n-L이다.

이와 같이 일반화된 코드워드를 보면 알 수 있으며 앞에서도 언급했듯이, 기존의 코드 맵핑 절차에 의해서는 각각의 독립 성분들이 전체 출력 배직교 코드워드에 걸쳐서 균일하게 분포되지 못하고 배직교 코드 상의 일정 부분에 집중되어 분포되는 현상이 발생하기 때문에 최적의 다이버시티 효과를 기대하기가 어렵다.

본 발명의 목적을 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, W-CDMA 방식의 차세대 이동통신 시스템에서 TFCI 필드에 삽입되는 배직교 코드를 생성할 때 최적의 다이버시티 효과를 얻을 수 있도록, 출력 배직교 코드워드내의 독립적인 성분들이 전체 코드워드에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 하는 최적 코드 맵핑 방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법의 특징은, 입력 정보비트의 최하위 비트(LSB)값에 따라, 서로 이진 보수 관계인 배직교 코드워드 집합 중에서 하나의 코드워드 집합을 선택하는 단계와, 상기 최하위 비트를 제외한 나머지 입력 정보비트에 대해 비트 리버싱(bit reversing)을 실시하는 단계와, 상기 선택된 코드워드 집합에서 상기 비트 리버싱된 입력 정보비트의 십진 변환값을 인덱스로 가지는 OVSF 코드를 선택하여 출력 코드워드를 결정하는 단계로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 생성되는 배직교 코드워드의 길이가 2^n-1로 고정되고 상기 입력 정보비트가 n비트 길이 미만일 경우에는, 상기 입력 정보비트의 길이가 n비트 길이가 되도록 상기 입력 정보비트의 최상위 비트(MSB)측의 해당 비트값들에 대해 0으로 패딩(padding)을 실시한 후 상기 비트 리버싱이 실시된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법의 또하나의 특징은, 입력 정보비트 길이가 1비트에서 n비트까지 가변되고 출력 코드워드의 길이가 2^n-1로 고정되는 시스템에서, 상기 입력 정보비트 길이가 n 미만일 경우에 상기 입력 정보비트의 최상위 비트(MSB)측의 해당 비트값들에 대해 0으로 패딩(padding)을 실시하는 단계와, 상기 패딩에 의해 n비트 길이가 된 상기 입력 정보비트에서 최하위 비트(LSB)값에 따라 서로 이진 보수 관계인 배직교 코드워드 집합 중에서 하나의 코드워드 집합을 선택하는 단계와, 상기 최하위 비트를 제외한 나머지 입력 정보비트에 대해 비트 리버싱을 실시하는 단계와, 상기 선택된 코드워드 집합에서 상기 비트 리버싱된 입력 정보비트의 십진 변환값을 인덱스로 가지는 OVSF 코드를 선택하여 출력 코드워드를 결정하는 단계로 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 배직교 코드 생성기의 구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 배직교 코드 생성기의 구조를 나타낸 도면.

이하 본 발명에 따른 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법의 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 출력 배직교 코드워드 내의 각 독립 성분들이 전체 코드워드에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 하나의 맵핑 규칙을 정의한다.

기존의 코드 맵핑이 OVSF 코드의 패턴과 밀접하게 관계된다는 것을 이용하여 OVSF 코드패턴을 새롭게 정리함으로써 불균일 문제를 해결할 수도 있지만, 본 발명에서는 이와 다른 규칙을 정의한다. 즉 다음 표 1에 나타낸 입력 정보비트와 출력 코드워드의 맵핑 순서를 바꿔주는 것이다. 다시 말해서 입력 정보비트의 일부분에 비트 리버싱(bit reversing)을 사용한다.

이를 위해 우선적으로 비트길이가 n비트인 입력 정보비트를 상기한 식 2와 같이 표현하고, 기존과 마찬가지로 먼저 최하위 비트(LSB)인 a₀의 비트값이 0이면 식 1에 나타낸 2개의 배직교 코드 집합 중에서가 선택되고, 반면에 1이면 2개의 배직교 코드 집합 중에서가 선택된다.

다음으로 선택된 배직교 코드 집합에서 출력 코드워드는 나머지 n-1비트의 입력 정보비트인에 대한 비트 리버싱(bit reversing)된의 십진 변환값을 인덱스로 OVSF 코드를 선택하여 결정한다.

예로써 입력 정보비트의 길이가 6비트이고, 출력 코드워드의 길이가 32비트인 (2^6-1,6) 배직교 코드에 대한 출력 코드워드는 다음 표 3과 같은 변형된 맵핑 관계로 표현된다.

상기한 표 3의 변형된 맵핑 관계를 만족하는 배직교 코딩은 다음에 도시된 도 2에 대응되어 표현되는데, 도 2는 본 발명에 따른 배직교 코드 생성기의 구조를 나타낸 도면으로, 이는 종래의 도 1과 비교해 볼 때 OVSF 코드를 곱해주는 순서를 바꾸어준 것이다. 또한 도 2의 배직교 코드 생성기는 상기한 표 3의 맵핑 규칙을 만족하는 배직교 코드를 생성한다.

여기서 본 발명에 따른 표 3의 변형된 맵핑 관계를 적용할 경우, 입력 정보비트의 비트길이가 1비트길이에서 n비트길이까지 가변되는 시스템에서 배직교 코드가 2^n-1로 고정된 길이의 코드워드 단위로 출력된다면 본 발명의 맵핑 규칙에 의해 출력 배직교 코드워드의 각 독립 성분들이 전체 코드워드에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 할 수 있다.

이에 대한 일 예를 통해 보다 구체적으로 이하 설명한다.

입력 정보비트 길이가 2비트이고, 코드워드 단위로 출력되는 배직교 코드 길이가 32비트일 경우에, n=6이므로 가능한 입력 정보시퀀스는 "0", "1", "10", 그리고 "11"의 4가지가 될 수 있다.

이 때 수신측에서 입력 정보비트의 길이를 알고 있다고 할 경우, 수신측이 이 입력 정보시퀀스에 대한 길이정보를 이용하면 출력 코드워드에 대한 복호 오차 확률을 줄일 수 있다. 여기서 출력되는 코드워드는 다음 식 9와 같이 각각 맵핑된다.

그러나 실제적으로 입력 정보비트의 길이가 2인 경우에 출력되는 배직교 코드는 "(2^n-1,n)=(2,2)"의 코드워드로 정의할 수 있다. 따라서 실제적으로 출력되는 배직교 코드는 (00),(11),(01), 그리고 (10)의 네 가지로 정의되며, 결국 출력 코드워드의 길이가 32비트로 고정된 시스템에서는 이들 코드워드를 코드워드 단위로 반복시킴으로써 출력되는 배직교 코드의 길이를 만족시킨다.

다시 말하자면 (2,2) 배직교 코드의 코드워드를 (b₀,b₁)로 표현한다고 할 때, 32비트의 고정길이를 가지는 출력 배직교 코드는 다음 식 10에서 나타낸 바와 같이 코드워드 단위의 반복 관계가 된다.

상기한 식 10에서 알 수 있듯이 (2,2)의 출력 코드워드를 구성하는 각 성분 b₀와 b₁은32비트의 고정길이를 가지는 출력 배직교 코드워드 내의 두 개의 독립성분이 되며, 32비트의 고정길이를 가지는 출력 배직교 코드워드는 단위(b₀b₁)가 16번 반복된 구조를 갖는다. 이는 독립 성분 각각이 16번씩 반복됨으로써 b₀와 b₁이 전체 출력 배직교 코드에 걸쳐서 균일하게 분포되지 못하던 기존 기술과 대비된다.

본 발명에 따른 배직교 코드에 대한 최적 코드 맵핑 규칙을 보다 일반화시키면 다음과 같다.

만약 출력 코드워드의 길이가 2^n-1인 배직교 코드가 정의되고, 입력 정보비트의 길이가 L(단, L＜n)이고, (2^L-1,L) 배직교 코드의 출력 코드워드를 다음 식 7과 같이 나타내면, (2^L-1,L) 배직교 코드의 출력 코드워드의 2^L-1개 성분들은 (2^n-1,n) 배직교 코드의 출력 코드워드의 2^n-1개의 성분들의 독립 성분이 되며, 이때 (2^n-1,n) 배직교 코드의 출력 코드워드는 2^L-1개 독립 성분과 다음 식 11과 같은 관계를 갖는다.

이와 같이 일반화된 코드워드를 보면 알 수 있으며 앞에서도 언급했듯이, 본 발명의 코드 맵핑 절차에 의해서는 각각의 독립 성분들이 전체 출력 배직교 코드에 걸쳐서 균일하게 분포된다.

이상의 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법을 적용함으로써, 입력 정보비트 길이가 1비트에서 n비트까지 가변되고 출력 코드워드의 길이가 2^n-1로 고정되는 경우, 특히 입력 정보비트 길이가 n 미만이면서 출력 코드워드의 길이가 2^n-1로 고정되어 있을 경우에도 출력 코드워드의 각 독립 성분들이 전체 출력 배직교 코드에 걸쳐서 균일하게 분포되기 때문에 페이딩 채널에서 최적의 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.

또한 출력 코드워드의 각 독립 성분들이 전체 출력 배직교 코드에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 하는 코드 맵핑을 위해 추가되는 하드웨어의 복잡도 증가가 전혀 없을 뿐만 아니라, 입력 정보비트 길이가 짧아질수록 다이버시티 효과가 극대화되기 때문에 하드웨어 증가 없이 기존 코드 맵핑에 비해 보다 향상된 성능 이득을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 입력 정보비트의 최하위 비트값에 따라, 서로 이진 보수 관계인 배직교 코드 집합 중에서 하나의 코드워드 집합을 선택하는 단계와,

   상기 최하위 비트를 제외한 나머지 입력 정보비트에 대해 비트 리버싱을 실시하는 단계와,

   상기 선택된 코드워드 집합에서 상기 비트 리버싱된 입력 정보비트의 십진 변환값을 인덱스로 가지는 OVSF 코드를 선택하여 출력 코드워드를 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 생성되는 배직교 코드의 길이가 2^n-1로 고정되고 상기 입력 정보비트가 n비트 길이 미만일 경우에는, 상기 입력 정보비트의 길이가 n비트 길이가 되도록 상기 입력 정보비트의 최상위 비트(MSB)측의 해당 비트값들에 대해 0으로 패딩(padding)을 실시한 후 상기 비트 리버싱이 실시되는 것을 특징으로 하는 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법.
3. 입력 정보비트 길이가 1비트에서 n비트까지 가변되고 출력 코드워드의 길이가 2^n-1로 고정되는 시스템에서, 상기 입력 정보비트 길이가 n 미만일 경우에 상기 입력 정보비트의 최상위 비트(MSB)측의 해당 비트값들에 대해 0으로 패딩(padding)을 실시하는 단계와,

   상기 패딩에 의해 n비트 길이가 된 상기 입력 정보비트에서 최하위 비트(LSB)값에 따라 서로 이진 보수 관계인 배직교 코드워드 집합 중에서 하나의 코드워드 집합을 선택하는 단계와,

   상기 최하위 비트를 제외한 나머지 입력 정보비트에 대해 비트 리버싱을 실시하는 단계와,

   상기 선택된 코드워드 집합에서 상기 비트 리버싱된 입력 정보비트의 십진 변환값을 인덱스로 가지는 OVSF 코드를 선택하여 출력 코드워드를 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 길이 정보에 대한 배직교 코딩의 최적 코드 맵핑 방법.