KR20020058913A

KR20020058913A - 채널 영향에 따라 입력신호를 보정하는 비터비 디코더

Info

Publication number: KR20020058913A
Application number: KR1020000087047A
Authority: KR
Inventors: 노재승
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2000-12-30
Publication date: 2002-07-12
Also published as: KR100682245B1

Abstract

본 발명은 전자 회로 기술에 관한 것으로, 특히 채널 코딩에 응용되는 FEC(foward error correction)을 위한 비터비 디코더에 관한 것이며, 하드웨어 크기의 증대를 유발하지 않으면서 채널 특성에 따른 입력신호의 열화에 의한 성능 저하를 방지할 수 있는 비터비 디코더를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 특징적인 비터비 디코더는, 비터비 디코딩 수단; 상기 비터비 디코딩 수단의 출력을 인코딩하기 위한 인코딩 수단; 상기 인코딩 수단의 출력신호를 입력신호와 비교하여 차이율을 계산하기 위한 비교 수단; 및 상기 비교 수단으로부터 출력된 이득 제어신호에 응답하여 상기 입력신호의 이득을 조절하기 위한 이득 조절 수단을 구비한다. 본 발명은 채널 특성에 따라 변동되는 BER(bit error rate) 특성을 세심히 고려하여 상황에 따른 입력신호의 이득의 자동제어를 수행하도록 한다. 즉, 채널 상황에 따른 입력신호의 최상-최악(from best to worst) 조건에 따라 이득만을 자동제어함으로써 불필요한 하드웨어 크기의 증대를 방지하면서 요구되는 BER 특성에 근접하는 조건을 얻을 수 있도록 하였다.

Description

채널 영향에 따라 입력신호를 보정하는 비터비 디코더{A Viterbi decoder correcting input signal in response to effect of channel}

본 발명은 전자 회로 기술에 관한 것으로, 특히 채널 코딩에 응용되는 FEC(foward error correction)을 위한 비터비 디코더에 관한 것이다.

비터비 디코더(Viterbi Decoder)는 디지털 이동통신 시스템에서 수신된 신호에 포함된 잡음, 채널 페이딩 등으로 인한 데이터의 손실을 줄이기 위하여 길쌈 부호화된 이진 심볼 스트림으로부터 원래의 심볼과 데이터 비트를 디코딩하는 장치이다.

종래에는 비터비 디코더는 그의 입력신호를 일정한 이득(gain)으로 고정시켜 증폭하였다. 이처럼 고정된 이득을 사용할 때는, 채널 특성에 따른 입력신호의 열화(degradation) 영향에 의한 비터비 디코더의 성능 저하를 막기 위하여 트레이스-백 깊이(trace-back depth)를 최악 조건(worst case)에 맞도록 최대한 늘이거나, 입력신호의 비트 길이(bit-length)를 증가시키는 방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 방법들은 하드웨어 크기의 증대를 유발하게 되며, 채널 특성이 좋은 경우, 이러한 하드웨어 크기의 증대는 불필요한 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 특히 하드웨어 크기의 증대를 유발하지 않으면서 채널 특성에 따른 입력신호의 열화에 의한 성능 저하를 방지할 수 있는 비터비 디코더를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비터비 디코더의 블록 구성도.

도 2는 상기 도 1의 재인코딩부의 예시도.

도 3은 이득 조절에 따른 I/Q 특성 변화를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 비터비 디코딩부

110 : 재인코딩부

120 : 비교부

130 : 이득 조절부

I, Q : 입력신호

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 비터비 디코더는, 비터비 디코딩 수단; 상기 비터비 디코딩 수단의 출력을 인코딩하기 위한 인코딩 수단; 상기 인코딩 수단의 출력신호를 입력신호와 비교하여 차이율을 계산하기 위한 비교 수단; 및 상기 비교 수단으로부터 출력된 이득 제어신호에 응답하여 상기 입력신호의 이득을 조절하기 위한 이득 조절 수단을 구비한다.

바람직하게, 상기 비교 수단은 상기 차이율이 높을수록 상기 이득 제어신호의 값을 크게 발생시킨다.

바람직하게, 상기 비교 수단은 상기 인코딩 수단의 출력신호와 상기 입력신호를 비교하여 상기 차이율을 범주화하며, 상기 차이율의 범주화는 실험에 의하는 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명은 채널 특성에 따라 변동되는 BER(bit error rate) 특성을 세심히 고려하여 상황에 따른 입력신호의 이득의 자동제어를 수행하도록 한다. 즉, 채널 상황에 따른 입력신호의 최상-최악(from best to worst) 조건에 따라 이득만을 자동제어함으로써 불필요한 하드웨어 크기의 증대를 방지하면서 요구되는 BER 특성에 근접하는 조건을 얻을 수 있도록 하였다.

이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.

첨부된 도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비터비 디코더의 블록 구성을 도시한 것으로, 이하 이를 참조하여 설명한다.

본 실시예에 따른 비터비 디코더는 이득이 곱해진 입력신호(gI, gQ)를 입력으로 하는 비터비 디코딩부(100)와, 비터비 디코딩부(100)의 출력신호를 다시 인코딩하기 위한 재인코딩부(110)와, 재인코딩부(110)의 출력신호(I', Q')를 입력신호(I,Q)와 샘플 비교하여 차이율(different rate)을 계산하기 위한 비교부(120))와, 비교부(120)로부터 출력된 이득 제어신호에 응답하여 입력신호(I, Q)의 이득(g)을 조절하기 위한 이득 조절부(130)를 구비한다.

한편, BER을 측정하기 위해서는 첨부된 도면 도 2에 도시된 바와 같이 비터비 디코딩부(100)의 출력 데이터를 다시 인코딩하기 위한 재인코딩부(110)를 구비해야 하며, 재인코딩부(110)의 스펙(spec.)은 모든 트렐리스 디코더(trellis decoder)에 따라 결정되어 있기 때문에 설계자는 그 스펙을 알고 있다. 도면에서 재인코딩부(110)는 (171,133)방식으로 구성하였으나, 응용에 따라 변경할 수 있다.

그리고, 재인코딩부(110)에서 얻어진 출력신호(I', Q')는 비교부(120)에서 입력신호(I,Q)와 비교된다. 일정 샘플(sample) 수에서 비교한 결과로 두 신호의 차이율을 얻을 수 있다.

비터비 디코딩 처리 성능을 나타내며 BER 특성과 선형(linear) 관계를 가진다. 즉, 차이율이 크면 클수록 비터비 처리 성능이 떨어졌다는 것을 의미하며, 차이율이 작으면 작을수록 비터비 디코딩 처리 성능이 좋다는 것을 의미한다. 즉, 같은 비터비 디코더를 사용할 때, 성능의 변화가 있다는 것은 입력신호(I, Q)가 채널상에서 얼마나 노이즈(noise)에 의한 열화(degradation)가 발생했는가를 의미한다고 할 수 있다. 따라서, 차이율이 크다는 것은 채널에 의한 신호 열화가 커서 BER이 커진다라고, 반대로 차이율이 작다는 것은 채널에 의한 신호 열화가 작으므로 BER이 작아진다라고 말할 수 있는 것이다.

한편, 차이율은 실험치에 의하여 분류할 수 있다. 즉, 차이율이 0.1×10^-4보다 작은 경우에는 채널 특성이 최상(best), 0.1×10^-4∼0.5×10^-4인 경우에는 양호(good), 0.5×10^-4∼1.0×10^-4인 경우에는 보통, 1.0×10^-4∼1.5×10^-4인 경우에는 불량(bad), 1.5×10^-4이상에서는 최악(Worst) 이런 방식으로 신호의 특성을 분류하는 것이다. 물론, 이러한 분류는 응용분야에 따라, 설계자의 의도에 따라 달라질 수 있으며, 차이율의 스케일(scale) 뿐 아니라 분류하는 해당도(resolution)도 변경할 수 있다.

여기서, 차이율은 채널의 특성 및 이득 제어의 범주(boundary)를 결정하며, 결정된 범주에 따라 비교부(120)는 이득 제어신호를 발생시킨다. 비교부(120)는 차이율이 낮을수록 작은 이득 제어신호값을 발생시키며, 차이율이 높을수록 큰 이득 제어신호값을 발생시킨다.

예컨대, 차이율이 최상 모드(best mode)인 경우에는 1.0, 양호 모드(good mode)에서는 1.25, 보통 모드(normal mode)에서는 1.5, 불량 모드(bad mode)에서는 1.75, 최악 모드(Worst mode)에서는 2.0의 이득값(g)을 선택한다. 즉, 신호 상태가나쁠수록 입력신호(I, Q)를 증폭하는 결과를 가져온다. 증폭된 신호는 첨부된 도면 도 3에서와 같이 (I, Q)의 좌표를 (gI, gQ)로 이동시키게 되며, 이는 비터비 디코딩부(100) 내부의 경로 메트릭(path metric) 간의 차를 크게 함으로써 최소 거리(minimum distance)를 이용하여 처리하는 비터비 디코더의 성능을 증대시키는 결과를 가져온다. 한편, 이득에 따른 입력신호(I, Q)의 증폭은 노이즈의 증폭을 수반하며, 이것이 실험에 의한 범주 설정이 필요한 이유이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 본 발명은 우선 기본적으로 채널 특성에 의한 비터비 디코더의 성능 저하를 시스템이 자동적으로 BER을 계산하여 상황에 맞는 이득을 찾아 입력신호를 변화시킴으로서 그 성능을 개선할 수 있다. 또한, 채널 특성에 따른 비터비 디코더 입력신호의 특성 변화가 일정치 않는 경우, 최악의 케이스(worst case)에 따라 설계함으로써 하드웨어량의 증대가 가져오는 단점들, 즉 복잡도 증가, 시스템 사이즈 증가, 단가 상승 등 여러 문제를 내포하고 있는 종래의 장치와 달리 각각의 신호 특성에 맞는 이득값만을 조절함으로써 월등한 성능을 얻을 수 있다. 한편, 본 발명은 응용분야에 따라 차이율 분류를 세분화할 수 있다는 점을 이용하여 그 이용도를 조정할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims

비터비 디코딩 수단;

상기 비터비 디코딩 수단의 출력을 인코딩하기 위한 인코딩 수단;

상기 인코딩 수단의 출력신호를 입력신호와 비교하여 차이율을 계산하기 위한 비교 수단; 및

상기 비교 수단으로부터 출력된 이득 제어신호에 응답하여 상기 입력신호의 이득을 조절하기 위한 이득 조절 수단

을 구비하는 비터비 디코더.
제1항에 있어서,

상기 비교 수단은,

상기 차이율이 높을수록 상기 이득 제어신호의 값을 크게 발생시키는 것을 특징으로 하는 비터비 디코더.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 비교 수단은,

상기 인코딩 수단의 출력신호와 상기 입력신호를 비교하여 상기 차이율을 범주화하는 것을 특징으로 하는 비터비 디코더.
제3항에 있어서,

상기 차이율의 범주화는,

실험에 의하는 결정하는 것을 특징으로 하는 비터비 디코더.