KR20010084779A - 무선통신 시스템의 부호화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 무선 통신 시스템에서 외부 및 내부의 길쌈 부호기를 서로 다른 형태로 사용하여 낮은 프레임 오율을 갖도록한 부호화 기술에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 목적은, 후술할 내부 길쌈 부호화기와 다른 구조로 이루어져 입력 시퀀스를 소정의 부호율로 부호화 처리하고, 소정 비트의 테일비트를 이용하여 트렐리스를 제로로 처리하는 외부 길쌈 부호기(41)와; 상기 외부 길쌈 부호기(41)로부터 입력되는 비트열을 펑처링하여 주어진 부호율에 상응되게 비트열을 발생하는 펑처링 디바이스(42)와; 상기 펑처링 디바이스(42)로부터 입력되는 비트열에 대해 부호화된 비트를 소정의 패턴으로 섞어서 출력하는 인터리버(43)와; 상기 인터리버(43)로부터 입력되는 비트열을 소정의 부호율로 부호화 처리하고, 소정 비트의 테일비트를 이용하여 트렐리스를 제로로 처리하는 내부 길쌈 부호기(44)에 의해 달성된다.

Description

무선통신 시스템의 부호화 장치 및 방법{ENCODER AND ENCODING METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 차세대 무선 통신 시스템에 적용되는 부호화 기술에 관한 것으로, 특히 외부 및 내부의 길쌈 부호기를 서로 다른 형태로 사용하여 낮은 프레임 오율을 갖도록한 무선통신 시스템의 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.

차세대 무선 데이터 통신 시스템에서는 고품질의 데이터를 전송할 수 있도록 두 개의 길쌈 부호기를 병렬 또는 직렬로 연결된 구조를 사용하고 있다. 그 이유는 기존에 사용되었던 구속장 9를 갖는 길쌈 부호기보다 더 나은 성능을 나타내기 때문이다.

두개의 길쌈 부호기가 병렬로 연결된 형태를 PCCC(Parallel Concatenated Convolutional Code)라 하고, 직렬로 연결된 형태를 SCCC(Serial Concatenated Convolutional Code)라고 부르는데, 이 두개의 구조는 서로 비교되는 특성을 갖고 있다. 즉, 낮은 신호 대 잡음비의 환경에서 PCCC는 우수한 부호화 성능을 발휘하지만 높은 신호 대 잡음비의 환경에서는 오히려 SCCC의 구조가 더 우수한 부호화 성능을 발휘한다.

이러한 이유로 인하여 비트 오율 10E-7과 프레임 오율 10E-5 이상의 서비스를 요구하는 시스템에서는 SCCC의 구조가 PCCC의 구조에 비하여 많은 매력을 갖고 있다.

도 1과 도 2는 일반적인 PCCC 부호기와 SCCC의 부호기의 개략적인 블록도를나타낸 것이다. 도 2에서 보면, SCCC는 두 개의 길쌈 부호기(21),(24)와, 외부 길쌈 부호기(21)를 통해 부호화된 비트를 일정한 규격으로 절단하는 펑처링 디바이스(22), 그리고, 내부 길쌈 부호기(24)의 입력 비트열을 섞어주는 인터리버(23)로 이루어져 있음을 알 수 있다.

그러나, 이러한 SCCC의 구조가 PCCC의 구조에 비하여, 복잡하고 보다 많은 용량의 메모리를 요구하기 때문에 현실성 있는 SCCC의 구조를 구현하기 위한 많은 연구가 요구되고 있다. 따라서, 요즘들어 PCCC와의 상대적인 복잡도를 감안하여 SCCC에서 사용하는 길쌈 부호기는 구속장 길이 4를 사용하는 PCCC와 비교하여 구속장 길이 3인 SCCC를 사용하고 있는 추세에 있다. 또한, 복잡도를 줄이기 위한 방법의 일환으로써 1/2 부호율을 갖는 외부 길쌈 부호기를 펑처링 디바이스를 통해 2/3의 부호율로 만들어 사용한다. 그 결과 인터리버의 사이즈가 작아지므로 복호화 처리하는 과정에서 복잡도가 많이 줄어들게 된다.

하지만, 도 2 및 도 3과 같은 종래의 직렬 연쇄 부호기에 있어는 프레임 오율이 비교적 높다는 단점을 갖고 있다.

높은 품질의 데이터를 고속으로 전송할 때 프레임 오율이 시스템의 성능을 좌우하는 지침이 된다. 즉, 모든 데이터가 한 프레임 단위로 전송되기 때문에 프레임 오율이 높다는 것은 그만큼 프레임 재 전송 횟수가 많아진다는 것을 의미한다.

따라서, 종래의 직렬 연쇄 부호기는 프레임 오율을 낮추기 위한 연구가 절실하게 요구되고 있는 실정에 있다.

이와 같이 종래 기술에 의한 직렬 연쇄 길쌈 부호기에 있어서는 서로 동일한 구조의 외부 길쌈 부호기와 내부 길쌈 부호기를 사용하고 있어 높은 프레임 오율을 나타내는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 소정의 부호율을 갖는 두개의 길쌈 부호기를 펑처링 디바이스와 인터리버 사이에 두고 직렬로 연결하여 사용하는 시스템에서 높은 전송 품질을 요구하는 데이터를 보다 효과적으로 전송하는 무선통신 시스템의 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 병렬 연쇄 길쌈 부호기의 블록도.

도 2는 종래 기술에 의한 직렬 연쇄 길쌈 부호기의 블록도.

도 3은 도 2에서 외부 및 내부 길쌈 부호기의 상세 블록도.

도 4는 본 발명에 의한 무선통신 시스템의 부호화 장치의 일실시 예시 블록도.

도 5는 도 4에서 펑처링 디바이스의 펑처링 패턴 설명도.

도 6은 본 발명에 의한 직렬 연쇄 실쌈 부호기의 부호화 과정 설명도.

도 7은 본 발명에 의한 무선통신 시스템의 부호화 방법의 신호 흐름도.

도 8은 본 발명의 부호기에 대응되는 복호기의 블록도.

도 9는 도 8에서 외부 복호기에 적용되는 SISO 모듈의 설명도.

도 10은 본 발명에 의한 프레임 오율의 개선 정도를 나타낸 비교 그래프.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

41 : 외부 길쌈 부호기 41A,41B : 메모리

41C,41D : 익스클루시브오아 게이트 42 : 펑처링 디바이스

43 : 인터리버 44 : 내부 길쌈 부호기

본 발명의 제1특징은, 두 개의 길쌈 부호기를 직렬로 연결하여 하나의 부호기를 구성할 때 외부의 길쌈 부호기와 내부의 길쌈 부호기는 서로 다른 형태로 구현하는 것이다.

본 발명의 제2특징은, 외부의 부호기를 통해 부호화된 비트열을 펑처링 디바이스를 통해 내부의 길쌈 부호기로 전달하는 것이다.

본 발명의 제3특징은, 제2특징에서 펑처링 디바이스를 통해 인터리버의 입력을 제공할 때 전체 비트 중에서 일부의 비트는 인터리버로 전달하지 않는 것이다.

도 4는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 무선통신 시스템의 부호화 장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 후술할 내부 길쌈 부호화기와 다른 구조로 이루어져 입력 시퀀스를 소정의 부호율로 부호화 처리하고, 소정 비트의 테일비트를 이용하여 트렐리스를 제로로 처리하는 외부 길쌈 부호기(41)와; 상기 외부 길쌈 부호기(41)로부터 입력되는 비트열을 펑처링하여 주어진 부호율에 상응되게 비트열을 발생하는 펑처링 디바이스(42)와; 상기 펑처링 디바이스(42)로부터 입력되는 비트열에 대해 부호화된 비트를 소정의 패턴으로 섞어서 출력하는 인터리버(43)와; 상기 인터리버(43)로부터 입력되는 비트열을 소정의 부호율로 부호화 처리하고, 소정 비트의 테일비트를 이용하여 트렐리스를 제로로 처리하는 내부 길쌈 부호기(44)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

직렬 연쇄 길쌈 부호기는 두 개의 길쌈 부호기(41),(44)가 직렬로 연결된 구조를 갖는데, 도 4에서와 같이 외부 길쌈 부호기(41)와 내부 길쌈 부호기(44)는 서로 다른 형태로 이루어져 있음을 알 수 있다.

데이터 블록이 상기 1/2 부호율을 갖는 외부 길쌈 부호기(41)를 통해 펑처링 디바이스(42)에서 2/3의 부호율로 변환된다. 이때, 펑처링 패턴을 도 5에 도시하였는데, 여기서 빗금친 부분의 비트들이 인터리버(42)로 전달되지 않는 비트를 의미한다. 상기 인터리버(42)는 랜덤 인터리버가 사용되고, 내부 길쌈 부호기(44)는 1/2 부호율을 갖고 있기 때문에 전체적인 부호율은 2/3×1/2 = 1/3이 된다.

결국, 도 4에서와 같이 일정한 길이를 갖는 하나의 데이터 블록이 외부 길쌈 부호기(41)를 통해 부호율이 1/2로 변환된 후 다시 펑처링 디바이스(42)를 통해 부호율이 2/3로 변환된다. 이렇게 부호율이 변환된 데이터 블록이 인터리버(43)에 의해 부호화된 비트가 섞인 후 내부 인터리버(44)에 입력되어 부호화 처리된다.

도 6 및 도 7을 참조하여 직렬 연쇄 길쌈 부호기의 부호화 과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

프레임 길이가 X인 비트열이 직렬 연쇄 길쌈 부호기의 입력으로 제공되는데, 이 비트열로는 외부 부호기의 트렐리스를 제로로 만들 수 없기 때문에 여분의 비트를 필요로 하는데, 이러한 비트를 테일 비트(tail bit)라고 한다. 도 4의 외부 길쌈 부호기(41)에서 두 비트의 테일 비트가 추가되고, 이들은 모두 "0"의 값을 갖는다.

그 결과, 부호화된 비트열이 발생되고, 상기 펑처링 디바이스(42)에 의해 부호율이 2/3을 가진 비트열이 발생된다. 이 비트열이 랜덤 인터리버(43)에 의해 소정의 패턴으로 섞여진 다음 내부 길쌈 부호기(44)의 입력으로 제공된다.

상기 내부 길쌈 부호기(44) 또한 트렐리스를 제로 상태로 만들어 주기 위해 두 비트의 테일 비트를 필요로 하는데, 이를 위해 스위치(44A)를 두 번 오프시켜 준다.

상기의 부호화 과정을 통해 전체 부호율이 1/3로 부호화된 비트열은 잡음이 포함된 전송 채널을 통해 도 8과 같은 복호기에 전달된다. 도 8에서 외부 복호기(84)는 MAP(Maximum A Posteriori) 알고리즘을 사용하는 도 9의 SISO(SISO: Soft Input Soft Output) 모듈을 의미하며, 펑처링으로 삭제된 데이터의 복구하는 데이터 복구부(83)는 다음의 식에 따라 삭제된 데이터를 동일의 확률을 갖는 값으로 대체한다.

본 발명의 타당성을 검증하기 위해 입력 비트수가 320bit인 경우를 고려한다. 도 3의 형태를 갖는 기존의 직렬 연쇄 길쌈 부호기와 도 4의 형태를 갖는 개선된 직렬 연쇄 길쌈 부호기에 대해 몬테 카롤로 방식을 통해 각각의 프레임 오율을 얻어본 결과를 도 10에 나타내었다. 여기서, 본 발명에 의한 직렬 연쇄 길쌈 부호기는 프레임 오율 10E-5보다 낮은 부분에서 우수한 부호화 성능을 나타내고 있음을 알 수 있다. 즉, 외부와 내부의 길쌈 부호기를 본 발명이 제안한 형태로 바꾸어 사용하면 고품질을 요구하는 데이터를 전송할 때 도 10과 같이 프레임 오율에서 이들이 발생함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 외부 및 내부의 길쌈 부호기의 형태를 달리하여 사용함으로써, 고품질의 데이터를 전송할 때 프레임 오율에서 이득을 얻을 수 있는 효과가 있고, 이러한 프레임 오율에서의 이득에 의하여 프레임 재 전송 횟수가 줄어들기 때문에 제품의 신뢰성이 향상되고, 전력이 낭비되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 앞으로 멀티 미디어 서비스를 제공하는 차세대 이동 통신 시스템에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 후술할 내부 길쌈 부호화기와 다른 구조로 이루어져 입력되는 데이터 블록을 소정의 부호율로 부호화 처리하는 외부 길쌈 부호기와; 상기 외부 길쌈 부호기로부터 입력되는 비트열을 주어진 부호율에 상응되게 펑처링하는 펑처링 디바이스와; 상기 펑처링된 비트열에 대해 부호화된 비트를 소정의 패턴으로 섞어주는 인터리버와; 상기 인터리버로부터 입력되는 비트열을 소정의 부호율로 부호화 처리하는 내부 길쌈 부호기로 구성한 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 부호화 장치.
2. 제1항에 있어서, 외부 길쌈 부호기는 입력되는 비트열을 단위 비트만큼 순차적으로 지연시켜 출력하기 위해 직렬 접속된 메모리(41A),(41B)와; 상기 직렬 접속된 메모리(41A),(41B)를 통하는 각기 다른 타이밍의 3비트에 대해 익스클루시브 오아 연산하여 그 결과를 상기 펑처링 디바이스의 일측 입력으로 제공하는 제1익스클루시브오아 게이트(41C)와; 상기 직렬 접속된 메모리(41A),(41B)의 입력단 비트와 최종 출력단의 비트에 대해 익스클루시브 오아 연산하여 그 결과를 상기 펑처링 디바이스의 타측 입력으로 제공하는 제2익스클루시브오아 게이트(41D)로 구성된 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 부호화 장치.
3. 제1항에 있어서, 외부 길쌈 부호기는 입력 비트열을 1/2의 부호율로 부호화 처리하고, 테일비트를 추가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의부호화 장치.
4. 내부 길쌈 부호기와 상이한 구조를 갖는 외부 길쌈 부호기를 이용하여 입력 시퀀스를 소정의 부호율로 부호화 처리하고, 소정 비트의 테일비트를 이용하여 트렐리스를 제로로 처리하는 제1과정과; 상기 부호화 처리된 비트열을 주어진 부호율에 상응되게 펑처링하는 제2과정과; 상기 펑처링된 비트열에 대해 부호화된 비트열을 랜덤 인터리버를 이용하여 소정의 패턴으로 섞어주는 제3과정과; 인터리빙된 비트열을 내부 길쌈 부호기를 이용하여 소정의 부호율로 부호화 처리하고, 소정 비트의 테일비트를 이용하여 트렐리스를 제로로 처리하는 제4과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 부호화 방법.