KR20030004985A - 오류 정정 터보 부호의 복호기 - Google Patents

오류 정정 터보 부호의 복호기 Download PDF

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Abstract

충분한 오류 정정 능력을 확보하면서 연산 처리량을 저감함으로써 소비 전력을 저감시킨 터보 복호기를 제공하기 위해, 터보 부호화된 수신 데이터를 저장하는 입력 신호 메모리와, SOVA 복호를 행하는 복호기와 복호 결과를 저장하는 복호 결과 메모리와, 반복 복호를 실행하는 제어부와 인터리브 패턴을 저장한 메모리와, 복호 결과의 신뢰도를 판정하는 판정 수단을 포함하는 구성으로 하고, SOVA 복호기로부터 출력되는 연판정값에 기초하여 복호 결과의 신뢰도를 판정하여, 그 판정 결과에 원하는 신뢰도를 충족시키고 있는 경우에는 반복 복호를 종료한다.

Description

오류 정정 터보 부호의 복호기{DECODER OF ERROR CORRECTION TURBO CODE}
본 발명은, 통신 시스템에서 오류 정정을 위해 터보 부호화된 데이터를 수신하고, 전송 오류를 정정하여 복호하는 터보 복호기에 관한 것이다.
통신 시스템에서, 데이터의 전송 오류를 구제하기 위해 다양한 오류 정정 부호화 방식이 채용되고 있다. 예를 들면, 1998년 7월 13일 발행 닛케이 일렉트로닉스지 제721호 제163페이지∼제177페이지「샤논 한계에 육박하는 새로운 부호화 방식(터보 부호)」에 기록되어 있는 바와 같이, 오류 정정 능력이 높은 부호화 방식으로서 터보(turbo) 부호화 방식이 알려져 있다.
도 18에 도시한 터보 부호화 방식을 채용한 통신 시스템에서는, 터보 부호기(201)에 재귀적 조직 컨볼루션 부호기를 2개 준비하고, 제1 컨볼루션 부호기(204)에서는 정보원의 신호를 입력 순으로 부호화한다. 제2 컨볼루션 부호기(206)에 입력하기 전에, 정보원의 신호를 한번 메모리에 저장하고, 이것을 임의의 패턴에 따른 순서로 추출하는 인터리버(205: interleaver)에 의해 데이터 순서를 교반하고, 컨볼루션 부호기(206)에 의해 부호화한다. 상기, 2개의 부호화 출력으로부터 터보 부호인 부호화 데이터 UT, YT1, YT2가 1채널로 다중화되어 통신로(202)로 송출된다. 통신로(202)를 거친 부호화 데이터 UR, YR1, YR2가 터보 복호기(203)에 입력되고, 터보 부호의 복호 처리가 행해짐으로써 복호 데이터 UO이복원된다.
터보 복호기(203)는 복호기(207, 209)와, 인터리버(208, 211)와 디인터리버(210: deinterleaver)를 포함한다. 복호기(207)는 송신 데이터 UR, YR1을 입력하여 연판정(軟判定) 복호를 행한다. 또한 YR2는 원신호 X를 인터리브하여 컨볼루션 부호화한 송신 데이터 YT2에 상당하며, 인터리버(208)는 복호기(207)의 복호 데이터를 YR2에 대응하도록 인터리브하여 복호기(209)에 입력하고, 연판정 복호가 행해진다. 디인터리버(210)는 복호 결과 출력이 원래의 데이터순이 되도록 디인터리브하여 복호 출력 U0을 얻는다. 복호 출력 UO은 수신 데이터 UR로서 재차 복호기(207)에 입력되고, 상술한 바와 같이 동일한 동작이 반복된다. 이 복호 처리를 복수회 반복함으로써, 랜덤하게 발생하는 오류나 버스트 형상으로 발생하는 오류를 정정하는 것이 가능해진다. 복호기(207, 209)의 복호 방식으로서, MAP(최대 사후 확률) 복호화 방식이나 SOVA(연판정 비터비 알고리즘) 복호화 방식이 알려져 있다. 또, 복호기(207, 209)는 동일한 것으로 되므로, 실제로는, 1개의 복호기를 복호기(207)용(예를 들면 홀수회째용)과 복호기(209)용(예를 들면 짝수회째용)으로 교대로 전환하여 사용하는 경우가 많다.
상기한 터보 복호기는, 복호 처리의 반복 횟수를 많게 함으로써 오류 정정 능력이 향상되어, 보다 품질이 나쁜 통신로에서도 오류를 적게 할 수 있다. 그러나, 반복 횟수를 많게 하면 연산 처리량이 증가하고, 보다 높은 클럭 주파수가 필요해져, 소비 전력이 증가한다.
특히 휴대 단말 기기에서는 소비 전력은 극력 적게 억제하고, 전지에 의한 장시간의 구동을 확보하는 것이 중요하다. 이동 통신 방식의 국제 표준인 IMT-2000(International Mobile Telecommunication systems)에서는 터보 부호의 적용이 정해져 있으며, IMT-2000에 대응한 휴대 단말 기기에서, 충분한 오류 정정 능력을 구비하면서 소비 전력이 적은 터보 복호기가 요망된다.
본 발명의 목적은, 충분한 오류 정정 능력을 확보하면서, 처리량을 저감함으로써 소비 전력을 저감시킨 터보 복호기를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터보 복호기의 발명의 실시예를 설명하기 위한 구성도.
도 2는 도 1에 도시한 터보 복호기에 이용하는 신뢰도 판정부의 제1예를 설명하기 위한 구성도.
도 3은 복호의 반복 횟수에 대한 연판정 부호 결과와 신뢰도의 관계를 설명하기 위한 곡선도.
도 4는 복호의 반복 횟수와 신뢰도의 관계를 설명하기 위한 곡선도.
도 5는 도 1에 도시한 터보 복호기에 이용하는 신뢰도 판정부의 제2예를 설명하기 위한 구성도.
도 6은 도 1에 도시한 터보 복호기에 이용하는 신뢰도 판정부의 제3 예를 설명하기 위한 구성도
도 7의 (a)는 도 1에 도시한 터보 복호기의 반복 복호 홀수회째의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7의 (b)는 도 1에 도시한 터보 복호기의 반복 복호 짝수회째의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 1에 도시한 터보 복호기의 반복 복호 동작의 타이밍을 설명하기위한 도면.
도 9는 도 1에 도시한 터보 복호기에 이용하는 ACS(Add-Compare-Select) 회로의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10은 도 1에 도시한 터보 복호기에 이용하는 트레이스백 회로를 설명하기 위한 구성도.
도 11은 트레이스백 회로에서의 최대 우도 패스 플래그 결정 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도.
도 12는 트레이스백 회로에서의 경합 패스 플래그 결정 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도.
도 13은 트레이스백 회로에서의 우도 정보 결정 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도.
도 14의 (a)는 트레이스백 회로에서의 경판정값 결정 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 14의 (b)는 트레이스백 회로에서의 연판정값 결정 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도.
도 15는 본 발명의 터보 복호기를 도입한 이동 통신 시스템의 예를 설명하기 위한 구성도.
도 16은 본 발명의 터보 복호기를 이용한 이동 단말의 실시예를 설명하기 위한 구성도.
도 17은 본 발명의 터보 복호기를 이용한 기지국의 실시예를 설명하기 위한 구성도.
도 18은 터보 부호를 이용한 통신 시스템 및 종래의 터보 복호기를 설명하기 위한 구성도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
3 : 기지국
5 : 이동 단말
8 : 신호 처리 회로
10 : 터보 부호기
13 : 송신기
14 : 고주파 회로
15 : 안테나
18, 201, 203 : 터보 복호기
19 : 수신기
24 : 인터페이스
104 : 트레이스부
105 : 출력 선택부
202 : 통신로
204 , 206 : 재귀적 컨볼루션 부호기
205, 208, 211 : 인터리버
207, 209 : 복호기
210 : 디인터리버
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보 복호기는, 복호기에서의 연판정 복호 결과의 통계량에 기초하여 복호 결과의 신뢰도를 판정하는 수단과, 그 신뢰도를 판정하는 수단의 신뢰도 판정 결과가 원하는 신뢰도에 충족되지 않는 경우에는 계속해서 반복 복호 동작을 행하고, 원하는 신뢰도에 도달한 경우에는 복호 동작을 정지하여 복호 결과를 출력하도록 복호기를 제어하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
종래는 신뢰도의 유무에 관계없이 소정 횟수 계속하여 행해지고 있던 복호 동작이 원하는 신뢰도에 도달한 도중의 단계에서 정지하도록 되기 때문에, 처리량이 저감되어, 그에 따라 소비 전력이 저감된다.
이하, 본 발명에 따른 터보 복호기를 도면에 도시한 발명의 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1에서, 본 실시예의 터보 복호기는 통신로를 통해 수신된 부호화 데이터 UR, YR1, YR2를 입력하여 그 정보 길이만큼을 저장하는 입력 신호 메모리(601)와, 입력 신호 메모리(601)로부터 판독한 부호화 데이터 UR, YR1, YR2를 입력하고, 연판정 비터비 알고리즘에 의해 복호 동작을 하는 SOVA 복호기(602)와, 복호화에 따라 얻는 연판정과 경판정(硬判定)의 복호 결과를 SOVA 복호기(602)의 복호 출력으로서 저장하는 복호 결과 메모리(603)와, SOVA 복호기(602)로부터의 연판정 복호 결과의 통계량으로부터 복호 결과의 신뢰도를 판정하는 신뢰도 판정부(612)와, 반복 연산의 실행 횟수를 제어하고, 반복 횟수에 따라서 각부의 동작을 제어하는 제어부(604)와, 인터리브 패턴을 저장한 인터리브 패턴 메모리(605)를 구비하고 있다.
입력 신호 메모리(601)에 저장된 수신 터보 부호 데이터 UR, YR1, YR2는, 제어부(604)의 제어에 의해 순차적으로 판독되거나, 또는 인터리브 패턴 메모리(605)에 저장되는 인터리브 규칙에 따라 판독된다. 또한, 반복 복호의 첫회 이외에는 복호 결과 메모리(603)에 저장되어 있는 전회의 복호 결과가 SOVA 복호기(602)에 입력된다. SOVA 복호기(602)는 입력 신호 메모리(601)로부터의 데이터, 및 복호 결과 메모리(603)로부터의 데이터에 기초하여 새로운 복호 결과를 출력한다.
한편, 입력 신호 메모리(601)로부터의 데이터, 및 복호 결과 메모리(603)로부터의 데이터는 상호 가산되고, 지연기(606)에 의해 SOVA 복호기(602)의 복호 지연 시간만큼 지연된다. 계속해서, SOVA 복호기(602)의 복호 결과로부터 지연기(606)의 출력값이 감산되고, 제어부(604)의 제어에 의해 순차적으로, 또는 인터리브 패턴 메모리(605)에 저장되는 인터리브 규칙에 따라 복호 결과 메모리(603)에 저장된다.
또한, SOVA 복호기(602)의 복호 결과는 신뢰도 판정부(612)에 입력되고, 복호 결과의 신뢰도가 판정되며, 그 판정 결과가 제어부(604)에 입력된다. 제어부(604)는, 그 판정 결과에 기초하여 계속해서 반복 복호를 행하거나, 복호 동작을 종료할지 중 어느 하나를 결정한다. 즉, 제어부(604)는, 상기 판정 결과가 원하는 신뢰도를 충족하는 결과일 때에는 복호를 정지시키고, 상기 판정 결과가 원하는 신뢰도에 충족되지 않을 때에는 복호 동작을 계속시킨다. 또, 상기 판정 결과가 원하는 신뢰도에 충족되지 않은 경우라도, 소정의 복호 횟수에 도달한 경우에는 복호를 정지시킨다.
도 2에 본 실시예에서의 신뢰도 판정부(612)의 제1 구성예를 나타낸다. SOVA 복호기(602)로부터 출력되는 연판정 복호 결과가 신뢰도 판정부(612)에 입력되고, 절대값 연산부(301)에서 절대값화된다. 그 후, 평균값 측정부(302), 2승부(2乘部: 303)에서 연판정 복호 결과의 평균값의 2승이 연산된다. 본 연산 결과는, 연판정 복호 결과를 일종의 신호라고 간주하였을 때, 그 신호의 전력에 대응하게 된다. 또한, 절대값 연산부(301)가 출력하는 절대값화된 연판정 복호 결과는, 분산 측정부(304)에서 분산값이 더욱 측정된다. 본 연산 결과는 마찬가지로 잡음 전력에 대응한 것으로 된다.
측정된 분산값은, K배부(305)에 의해 원하는 신뢰도에 따라 결정되는 계수(K)배되고, 상기 평균값의 2승과 비교부(306)에 의해 비교된다. 평균값의 2승이 분산의 K배보다 큰 경우, 원하는 신뢰도에 도달한 것을 나타내는 판정 결과를 출력한다. 그 이외의 경우, 원하는 신뢰도에 충족되지 않은 것을 나타내는 판정 결과를 출력한다.
이상의 연산에 의해 얻는 복호 결과의 추이를 도 3에 도시한다. 횡축에 연판정 복호 결과의 값, 종축에 확률 분포를 취하면, 도 3의 (a)에 도시한 복호의 개시시점에서는, 반복 횟수가 부족하기 때문에 평균값 A에 대하여 분산값 σ가 크며, 따라서 신뢰도가 낮고, 데이터의 "1", "0"의 구별이 명백하지는 않다. 도 3의 (b)의 중간 단계를 거쳐, 충분한 반복 횟수가 있었던 도 3의 (c)에서는, 평균값 A에 대하여 분산값 σ가 매우 작고, 따라서 신뢰도가 높아져서, 데이터의 "1", "0"의 구별이 명확하게 된다.
어느 정도의 반복 횟수로 도 3의 (c)에 도시한 높은 신뢰도가 될지는, 통신로의 신호 대 잡음비나 데이터에 관한 케이스 등에 의해 일률적으로 정해지지 않는다. 그 모습을 도 4에 도시한다. 도 4의 (a)는, 통신로의 신호 대 잡음비가 작은 경우를 나타내며, 횡축에 반복 횟수, 종축에 신뢰도를 취하면, 신호 대 잡음비가 작으면 원하는 신뢰도 R을 얻기 위해 반복 횟수를 많게 할 필요가 있는 것을 나타내고 있다. 도 4의 (b)는, 통신로의 신호 대 잡음비가 큰 경우를 나타내며, 적은 반복 횟수로 원하는 신뢰도 R을 얻을 수 있는 것을 나타내고 있다.
종래에는, 일어날 수 있는 최악의 케이스를 상정하여, 그 케이스에서 필요로하는 반복 횟수 N을 설정하고, 케이스나 신호 대 잡음비의 여하에 관계없이 반복 횟수를 N으로 고정하고 있었다. 본 발명은, 반복 횟수를 신뢰도 R을 얻었는지의 여부로 결정하는 것으로, 평균적으로 반복 횟수를 대폭 내리는 것이 가능하게 된다.
신뢰도 판정부(612)는, 상기한 구성 외에, 도 5에 도시한 제2 구성예로 하는 것이 가능하다. 절대값 연산 회로(301), 평균값 측정부(302)는 도 2와 마찬가지로 작용한다. 최소값 검출부(307)는, 연판정 복호 결과의 절대값 중의 최소값을 검출한다. 검출된 최소값은 K배부(305)에 의해 원하는 신뢰도에 따라 결정되는 계수(K)배되고, 평균값 측정부(302)가 출력하는 평균값과 비교부(306)에 의해 비교된다. 이 경우, 최소값이 평균값에 비교하여 작을수록 복호 결과의 신뢰도가 낮다고 생각되기 때문에, 최소값의 K배가 평균값보다 큰 경우, 원하는 신뢰도에 도달한 것을 나타내는 판정 결과를 출력한다. 그 이외의 경우, 원하는 신뢰도에 충족하지 않은 것을 나타내는 판정 결과를 출력한다.
도 3에서, Mi가 최소값으로서, 최소값은 (a), (b)에서는 0으로 되어 있지만, (c)에서는 커져서, 신뢰도가 높은 것을 알 수 있다.
또한, 신뢰도 판정부(612)는, 상기한 구성 외에, 도 6에 도시한 제3 구성예로 하는 것이 가능하다. 절대값 연산 회로(301), 최소값 검출부(307), K배부(305), 비교부(306)는 도 3과 마찬가지로 작용한다. 본 구성에서는, 도 3의 평균값 대신에 최대값 검출부(308)에 의해 검출되는 연판정 복호 결과의 절대값 중의 최대값이 이용된다. 상기 제2 구성예와 마찬가지로, 최소값이 최대값에 비교하여 작을수록 복호 결과의 신뢰도가 낮다고 생각되기 때문에, 최소값의 K배가 최대값보다 큰 경우, 원하는 신뢰도에 도달한 것을 나타내는 판정 결과를 출력한다. 그 이외의 경우, 원하는 신뢰도에 충족되지 않은 것을 나타내는 판정 결과를 출력한다.
도 3에서, Ma가 최대값으로서, (a), (b)에서는 최소값 Mi가 최대값 Ma에 비하여 작지만, (c)에서는 최소값 Mi와 최대값 Ma가 접근하여, 신뢰도가 높은 것을 알 수 있다.
이상, 연판정 복호 결과의 평균값, 분산값, 최소값, 최대값 등의 통계량을 판정에 이용하였지만, 연판정 복호 결과 값의 확률 분포를 대표하는 그 밖의 통계량을 이용하여 판정하는 것도 가능하다.
계속해서, 도 7의 (a), (b)를 이용하여 상기 제어부(604)에 의해 제어되는 데이터의 흐름을 설명한다. 도 7의 (a)에 도시한 반복 복호 홀수회째의 처리에서는, 통신로를 통해 수신된 터보 부호화 데이터를 저장한 입력 신호 메모리(601)로부터, UR을 어드레스 순으로 판독한 값이 SOVA 복호기(602) 입력의 C0으로서 사용되고, YR1을 어드레스 순으로 판독한 값이 C1로서 사용된다. 또한, 복호 결과 메모리(603)의 판독 결과(사전 우도(尤度) 정보)가 C2로서 사용된다. SOVA 복호기(602)의 출력 L(UR)_n은, 사전 우도 정보 Le(UR)_(n-1)과 통신로 값 UR을 감산한 후, 외부 정보 우도 Le(UR)_n=β×{L(UR)_n-UR-Le(UR)_(n-1)}로서 복호 결과 메모리(603)에 어드레스 순으로 기입된다. 반복 복호의 첫회는, 사전 우도 정보Le(UR)_(n-1)을 0으로 한다. 여기서, β는 연판정 값에 대한 신뢰도를 웨이티드하는 계수이며, 오류 정정 능력의 특성에 영향을 준다. 이 β는 오류 정정 능력의 비트 오류 레이트로부터 통신로의 노이즈 상태를 측정하고, 적응적으로 제어하는 것이 가능한 것이다.
다음에, 도 7의 (b)에 도시한 반복 복호 짝수회째의 처리에서는, 입력 신호 메모리(601)로부터, UR을 인터리브 규칙에 따라 판독한 값이 SOVA 복호기 입력의 C0으로서 사용되며, YR2를 어드레스 순으로 판독한 값이 C1로서 사용된다. 사전 우도 정보 Le(UR)_(n-1)로서, 전회의 복호로 얻어진 외부 정보 우도를 복호 결과 메모리(603)로부터 인터리브 규칙에 따라 판독한 값이 사용된다. 이 사전 우도 정보는, SOVA 복호기 입력의 C2로서 사용된다. SOVA 복호기(602)의 출력 L(UR)_n은, 사전 우도 정보 Le(UR)_(n-1)과 통신로 값 UR을 감산한 후, 외부 정보 우도 Le(UR)_n=β×{L(UR)_n-UR-Le(UR)_(n-1)}로서 복호 결과 메모리(603)에 인터리브 규칙에 따른 어드레스로 기입되고, 그것에 의해 디인터리브된다. 지연기(606)는, SOVA 복호기(602) 입력의 C0과 C2를 가산한 것을, SOVA 복호기(602)의 출력 L (UR)_n이 구해질 때까지 지연시키는 회로로서, 반복 복호 최종회에는 0을 고정 출력한다.
본 실시예의 터보 복호기는, 이와 같은 복호 홀수회째와 복호 짝수회째의 동작을 제어부(604)의 제어에 의한 횟수만큼 교대로 반복한다.
계속해서, 도 1에 도시한 제어부(604)와 인터리브 패턴 메모리(605)의 반복 복호 실행 시의 동작을, 도 8을 참조하여 설명한다. 반복 복호 홀수회 시에는, 입력 신호 메모리의 판독 어드레스, 복호 결과 메모리의 판독 어드레스 및 기입 어드레스는 1씩 인크리먼트하는 어드레스 순으로 되기 때문에, 제어부(605)는 신호 처리의 타이밍에 맞춰 어드레스 생성을 행한다. 반복 복호 짝수회 시에는, 인터리브패턴 메모리의 어드레스 순으로 인터리브 패턴을 판독한 값이, 입력 신호 메모리의 판독 어드레스, 복호 결과 메모리의 판독 어드레스 및 기입 어드레스로서 사용된다. 제어부(605)는 각 메모리에 대한 신호 처리 타이밍에 맞춰 어드레스를 생성한다.
여기서, SOVA 복호기(602)의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다. SOVA 복호기(602)는 모든 상태 천이에 대하여 천이의 확률(메트릭값)과, 천이 정보(패스값)와, 임의의 상태에 이르기까지의 천이의 확률의 차분에 상당하는 우도 정보(우도값)를 구하는 ACS(Add-Compare-Select) 회로(607)와, ACS 회로(607)가 구한 메트릭값, 패스값 및 우도값을 기억하는 각각 메트릭 메모리(608), 패스 메모리(609) 및 우도 메모리(610)와, 패스 메모리(609)가 출력하는 패스값으로부터 가장 확률이 높은 천이의 궤적을 추적하는 트레이스백 회로(611)를 구비하고 있다.
우선, ACS 회로(607)의 동작의 예를 도 9에 도시한다. ACS 회로(607)는, 상태 천이의 기본 구조(버터플라이)에 대하여, 천이 브랜치마다 브랜치의 확률 b_met을 SOVA 복호기 입력의 C0, C1, C2의 함수로서 구한다. 이 함수는, 부호기의 구성에 따른 함수로 되며, 예를 들면, 국제 위원회 3GPP(Third GenerationPartnership)에 의해 제안된 Release'99의 터보 부호기의 사양을 예로 한 경우, 다음의 수학식 1로 표현된다.
여기서, 상태(State) 번호를 이진수로 표기하고, LSB(Least Significant Bit)의 1비트째를 State[0], 2비트째를 State[1]로 하고, ^는 배타 논리합을 나타내는 것으로 한다.
ACS 회로(607)는, 도 1에 도시한 메트릭 메모리(608)로부터, 1 비트 전의 상태에 대하여 ACS 회로(607)에서 계산된 메트릭값 MET_P0, MET_P1을 로드하고, 각각의 상태에서의 메트릭값으로 한다. 임의의 상태에서, 천이할 가능성이 있는 2개의 브랜치(도 9에서의 (0, 1)로부터 (0)으로의 천이, (0, 1)로부터 (4)로의 천이)에 대하여 행해지는 브랜치의 메트릭값의 갱신은, 각각, A=MEL_P0+b_met, B=MET_P1-b_met, 및 C=MET_P0-b_met, D=MET_P1+b_met에 의해 이루어진다. 이 경우, 각각 큰 쪽의 값 Max{A, B}, 및 Max{C, D}를 메트릭값으로서 남기고, 가장 확실한 천이를 나타내는 브랜치를 패스값으로서 기억한다. 이 2개의 천이 브랜치에 대한 메트릭값의 차분의 절대값, (각각,｜A-B｜/2, 및｜C-D｜/2)를, 그 상태에서의 우도값으로 한다.
ACS 회로(607)는, 상술한 바와 같이 모든 상태에 대하여 메트릭값, 패스값 및 우도값을 구하고, 각각 메트릭 메모리(608), 패스 메모리(609) 및 우도 메모리(610)에 저장한다. 단, 메트릭값의 포화를 회피하기 위해, ACS 회로(607)는 1 비트 전의 처리에서 최대값을 갖는 메트릭값을 기억해 놓고, 각 메트릭값으로부터 기억한 메트릭값을 감산하고 나서 메트릭 메모리(608)에 저장한다.
도 10에 트레이스백 회로(611)의 구성예를 나타낸다. 트레이스백 회로(611)는, 트레이스백 개시 신호 TR_LD를 트리거로서 트레이스백 개시시 상태 TR_ST를 초기 상태로 하고, 패스 메모리(609)로부터 판독한 패스값과 우도 메모리(610)의 우도값을 사용하여, 경판정값 SIGN과 연판정값 WGT를 구하는 것이다.
트레이스백 회로(611)는, 패스 메모리(609)로부터 입력하는 패스값(PATH)의 상태수분(P[0]∼P[7])에 대응하는 트레이스부(104a∼104h)와 출력 선택부(105)로 구성된다. 트레이스부(104)는, 가장 확실한 천이를 나타내는 최대 우도 패스 플래그 SF와, 다음에 확률 천이를 나타내는 경합 패스 플래그 CF와, 최대 우도 패스와 경합 패스의 확률의 차분을 나타내는 우도 정보 W를 각 상태에 대하여 구하는 회로이다. 각 트레이스부(104)에서 구해진 정보는, 1 비트 전의 정보로서 트레이스부(104)에 격자 구조 상태 천이(부호화기의 상태 천이)에 따라서 피드백을 거는 구조로 되어 있다. 출력 선택부(105)는, 각 상태의 트레이스부(104)의 출력 결과로부터 경판정값 SIGN과 연판정값 WGT를 계산한다.
도 11에 트레이스백 회로(611)의 트레이스부(104)에서의 최대 우도 패스 플래그 SF를 결정하는 알고리즘을 나타낸다. 트레이스백 개시시, ACS 회로(607)는 가장 메트릭값이 큰 상태를 트레이스백 개시시 상태 TR_ST로 하고, 상태 TR_ST에 대응하는 트레이스부(104)의 최대 우도 패스 플래그 SF가 1이 되도록 플래그를 설정한다.
우선, 트레이스백 개시시 즉, 트레이스백 개시 신호 TR_LD가 1인 경우 (단계 S1), 자기 상태가 트레이스백 개시시 상태 TR_ST이면 (단계 S2), 자기 상태는 최대 우도 패스로 되어, 최대 우도 패스 플래그 SF가 1이 된다 (단계 S3). 단계 S2에서 자기 상태가 트레이스백 개시시 상태 TR-ST가 아니면, 최대 우도 패스 플래그 SF는 0으로 된다 (단계 S4).
단계 1에서 트레이스백 개시 신호 TR_LD가 1이 아닌 경우, 트레이스백 처리중에서, 1 비트전 시점에서 최대 우도 패스 플래그 SF가 1인 상태 (단계 S5)로부터 자기 상태로 천이하여 오는 패스가, 패스 메모리로부터 판독한 패스값과 비교하여 올바른 천이를 나타내고 있으면 (단계 S6), 자기 상태가 최대 우도 패스로서 계승되어, 최대 우도 패스 플래그 SF가 1이 된다 (단계 S7). 단계 S5에서 1 비트 전 시점에서 최대 우도 패스 플래그 SF가 1이 아닌 경우, 및 단계 S6에서 자기 상태로 천이하여 오는 패스가 정확하지 않으면, 최대 우도 패스 플래그 SF는 0으로 된다 (단계 S8).
다음에, 도 12에 트레이스백 회로(611)의 트레이스부(104)에서의 경합 패스 플래그 CF를 결정하는 알고리즘을 나타낸다. 우선, 트레이스백 개시시 즉, 트레이스백 개시 신호 TR-LD가 1인 경우(단계 S10), 이전 전체 상태에 대하여 경합 패스가 존재하지 않기 때문에 경합 패스 플래그 CF는 0으로 리세트된다 (단계 S18). 또한, 트레이스백 개시 이후에 (단계 S10), 자기 상태가 최대 우도 패스인 경우에는(단계 S11), 경합 패스가 될 수 없기 때문에 경합 패스 플래그 CF는 0으로 된다(단계 S18). 단계 S11에서, 자기 상태가 최대 우도 패스가 아닌 경우 (단계 S11), 자기 상태가 경합 패스가 되는 조건으로서, 1 비트 전에서 최대 우도 패스인 상태 (단계 S12)로부터 자기 상태로 천이하는 패스에 대하여, 패스 메모리로부터 판독한 패스값과 비교하여 정확하지 않은 경우에 (단계 S13), 경합 패스 플래그 CF는 1로 된다 (단계 S14).
또한, 단계 S12에서 자기 상태가 1 비트 전에서 최대 우도 패스가 아닌 경우, 혹은, 단계 S13에서 자기 상태로 천이하는 패스값이 정확하지 않은 경우, 자기 상태가 1 비트 전에서 경합 패스일 때 (단계 S15), 그 상태에서 자기 상태로 천이하는 패스가 패스 메모리로부터 판독한 패스값과 비교하여 올바른 경우에 (단계 S16), 경합 패스가 계승되게 되어, 경합 패스 플래그 CF가 1로 된다 (단계 S17). 단계 S15에서 자기 상태가 1 비트 전에서 경합 패스가 아니거나, 혹은 단계 S16에서 자기 상태로 천이하는 패스가 정확하지 않은 경우에, 경합 패스 플래그 CF는 0으로 된다 (단계 S18).
상기한 최대 우도 패스 플래그 SF 및 경합 패스 플래그 CF를 각 상태에 대하여 구하면서 상기 트레이스백 알고리즘을 적용한 실제예를 도 10의 하부에 도시한다.
계속해서, 도 13에 트레이스백 회로(611)의 트레이스부(104)에서의 우도 정보 W를 결정하는 알고리즘을 나타낸다. 우선, 트레이스백 개시시 즉, 트레이스백 개시 신호 TR_LD이 1인 경우 (단계 S20), 우도 정보를 최대값으로 설정한다 (단계 S29). 또한, 트레이스백 개시 이후 (단계 S20), 자기 상태가 최대 우도 패스인 경우에도 (단계 S21), 우도 정보를 최대값으로 설정한다 (단계 S29). 단계 S21에서 자기 상태가 최대 우도 패스가 아닌 경우, 1 비트 전에서 최대 우도 패스인 상태 (단계 S22)로부터 자기 상태로 천이하는 패스가, 패스 메모리로부터 판독한 패스값과 비교하여 정확하지 않은 경우에는 (단계 S23), 최대 우도 패스인 상태의 우도 메모리로부터 판독한 우도값 DELTA를 우도 정보의 후보 W_1=DELTA로서 유지한다.
단계 S24에서 우도값 DELTA를 유지한 경우, 또는 단계 S22에서 자기 상태가 1 비트 전에서 최대 우도 패스가 아닌 경우, 또는 단계 S23에서 자기 상태로 천이하는 패스가 올바른 경우, 1 비트 전에서 경합 패스인 상태 (단계 S25)로부터 자기 상태로 천이하는 패스가, 패스 메모리로부터 판독한 패스값과 비교하여 올바를 때 (단계 S26), 경합 패스의 상태에서의 1 비트 전의 우도 정보 W(1 비트 전)를 우도 정보의 후보 W_2=W(1 비트 전)로서 유지한다 (단계 S27). 계속해서, 우도 정보의 후보 W_1, W_2를 비교하여 작은 쪽의 값을 자기 상태에서의 우도 정보 W=Min(W_1, W_2)로서 출력한다 (단계 S28). 단계 S25에서 1 비트 전이 경합 패스가 아닌 경우, 또는 단계 S26에서 자기 상태로 천이하는 패스가 정확하지 않은 경우, 우도 정보를 최대값으로 설정한다 (단계 S29).
마지막으로, 트레이스백 회로(611)의 출력 선택부(105)에서 경판정값 SIGN 및 연판정값 WGT를 구하는 알고리즘을 도 14의 (a), (b)에 도시한다. 경판정값 SIGN을 구하기 위해서는, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이 최대 우도 패스 플래그 SF=1인 상태 ST를 선택하고 (단계 S30), 1 비트 전의 최대 우도 패스의 상태에서 상태 ST로 천이할 때, 부호기에 입력된 부호를 경판정 SIGN으로서 출력한다 (단계S31). 패스값을 부호기에 입력된 부호로 하면, 상태 ST에서의 패스값이 경판정값 SIGN으로서 출력된다. 다음에, 연판정값 WGT를 구하기 위해서, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이 경합 패스 플래그 CF=1인 상태의 집합 U를 구한다 (단계 S32). 집합 U에 속하는 트레이스부(104)의 우도 정보 W의 최소값을 연판정값 WGT로서 출력한다 (단계 S33).
이와 같이 하여 얻어진 연판정값 WGT를 사용하여 신뢰도 판정(612)이 복호 결과의 신뢰도를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 제어부(604)의 반복 복호 동작의 계속, 종료의 제어를 행한다.
다음에, 본 발명의 터보 복호기를 이용하는 오류 정정 부호화 방식을 도입한 이동 통신 시스템의 기지국 및 이동 단말의 발명의 실시예를 설명한다. 우선, 이동 통신 시스템에서는, 도 15에 도시한 바와 같이, 기지국 제어국(2)을 통해 기지국(4)이 통신망(1)에 접속되고, 통화를 행할 때, 기지국(4)의 무선 존(4) 내의 이동 단말(5)과 기지국(4) 간에 무선 통신로가 설정된다.
무선 통신로에서는, 이동에 수반되는 페이징이나 빌딩으로 가려진 곳에 들어갔을 때의 급격한 전송 손실의 증대 등이 있기 때문에, 송수신하는 데이터는 부호 오류가 생기기 쉽다. 그와 같은 통신로를 갖는 통신 시스템에 터보 부호화를 적용하는 효과는 크다.
터보 부호화에 의한 오류 정정을 실시한 데이터의 송수신을 행하는 이동 단말(5)의 구성예를 도 16에 도시한다. 우선, 이동 단말(5)의 송신측은, 마이크로폰(6) 또는 키 입력부(7)로부터 입력된 신호에 신호 처리를 실시하여 송신데이터(9)를 생성하는 신호 처리 회로(8)와, 송신 데이터(9)를 터보 부호화하여 부호화 데이터를 출력하는 터보 부호기(10)와, 그 부호화 데이터의 데이터의 재배열을 행하는 인터리버(11)와, 인터리브된 부호화 데이터를 변조하여, 송신 신호를 출력하는 변조기(12)와, 그 송신 신호를 무선주파 신호로 변환하는 고주파 회로(14)와, 그 무선주파 신호를 기지국(3)을 향해 무선 존(4)으로 방사하는 안테나(15)를 구비하고 있다.
인터리버(11)는, 데이터의 전송 중에 연속적으로 오류가 생긴 경우에, 그 오류를 널리 분산시키기 위해 준비하는 것이지만, 통신로의 특성에 따라서는 불필요하게 된다. 또한, 변조기(12)는, 통신 방식이 예를 들면 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식인 경우에는, 부호화 데이터를 확산 부호에 의해 확산하는 확산기로 되어, 송신 신호는 확산 신호가 된다. 터보 부호기(10), 인터리버(11) 및 변조기(12)에 의해 송신기(13)가 구성된다.
이동 단말(5)의 수신측은, 안테나(15)에 의해 수신한 기지국(3)으로부터의 무선주파 신호를 수신 신호로 변환하는 고주파 회로(14)와, 그 수신 신호를 복조하여 인터리브된 부호화 데이터를 출력하는 복조기(16)와, 그 인터리브된 부호화 데이터를 원래의 순서로 재배열하는 디인터리버(17)와, 디인터리버(17)가 출력하는 부호화 데이터의 복호를 행하여 수신 데이터(20)를 출력하는 터보 복호기(18)와, 수신 데이터(20)의 신호 처리를 행하여 그 출력 신호를 표시기(21) 또는 스피커(22)에 공급하는 신호 처리 회로(8)를 구비하고 있다.
복조기(16)는, 통신 방식이 CDMA 방식인 경우 역 확산기로 되고, 수신 신호는 확산 신호로 된다. 터보 복호기(18)는, 도 1에 도시한 본 발명의 터보 복호기이다. 복조기(16), 디인터리버(17) 및 터보 복호기(18)에 의해 수신기(19)가 구성된다.
계속해서, 이동 단말(5) 간에서 무선 통신로를 형성하는 기지국(3)의 구성예를 도 17에 도시한다. 우선, 기지국(3)의 송신측은, 국간 인터페이스(24)를 통해 기지국 제어국(2)으로부터 송신된 복수의 송신 데이터를 송신 신호로 하는 송신기(13a, 13b∼13n)와, 각 송신기가 출력하는 송신 신호를 다중화하는 다중화 회로(25)와, 다중화된 송신 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 고주파 회로(26)와, 그 무선 주파수 신호를 복수의 이동 단말(5)을 향해 무선 존(4)으로 방사하는 안테나(27)를 구비하고 있다.
송신기(13a, 13b∼13n)의 각각은, 도 16에 도시한 송신기(13)와 동일한 구성의 것으로, 터보 부호기를 구비하고 있다. 송신기(13a, 13b∼13n) 및 다중화 회로(25)로 멀티 채널 송신기(28)가 구성된다.
기지국(3)의 수신측은, 안테나(27)에 의해 수신한 복수의 이동 단말(5)로부터의 무선 주파 신호를 수신 신호로 변환하는 고주파 회로(26)와, 고주파 회로(26)가 출력하는 복수의 수신 신호를 수신 데이터로 하는 복수의 수신기(19a, 19b∼19n)와, 그 복수의 수신 데이터를 기지국 제어국(2)을 통해 통신망(1)으로 송신하기 위한 국간 인터페이스(24)를 구비하고 있다.
수신기(19a, 19b∼19n)의 각각은, 도 16에 도시한 수신기(19)와 동일한 구성의 것으로, 도 1에 도시한 본 발명의 터보 복호기를 구비하고 있다. 수신기(19a,19b∼19n)에 의해 멀티 채널 수신기(29)가 구성된다.
본 발명에 따르면, 터보 복호에 필요한 반복 복호의 평균 횟수를 오류 정정 능력을 손상하지 않고 저감시킬 수 있다. 이 결과, 복호 처리량의 저감, 소비 전력의 저감이 가능해진다.

Claims (6)

  1. 터보 복호기에 있어서,
    오류 정정을 위해 터보 부호화한 데이터를 입력하여 연판정 복호를 반복하여 행함으로써 원래의 데이터를 복원하는 복호기와,
    연판정 복호에 의해 얻는 연판정 복호 결과의 신뢰도를 상기 연판정 복호 결과의 통계량으로부터 판정하는 판정 수단과,
    상기 신뢰도 판정 수단의 판정 결과에 기초하여 상기 연판정 복호의 반복 횟수를 제어하는 제어 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 복호기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판정 수단은, 신뢰도를 판정하기 위한 통계량으로서, 연판정 복호 결과의 평균값과 분산값을 이용하는 것을 특징으로 하는 터보 복호기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판정 수단은, 신뢰도를 판정하기 위한 통계량으로서, 연판정 복호 결과의 평균값과 최소값을 이용하는 것을 특징으로 하는 터보 복호기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판정 수단은, 신뢰도를 판정하기 위한 통계량으로서, 연판정 복호 결과의 최대값와 최소값을 이용하는 것을 특징으로 하는 터보 복호기.
  5. 이동 통신 시스템의 휴대 단말에 있어서,
    오류 정정을 위해 터보 부호화한 데이터의 무선 주파 신호를 안테나에 의해 수신하여 수신 신호를 출력하는 고주파 회로와,
    상기 수신 신호로부터 원래의 데이터를 수신 데이터로서 출력하는 수신기와,
    상기 수신 데이터에 신호 처리를 실시하는 신호 처리 회로를 포함하며,
    상기 수신기는, 상기 수신 신호를 구성하는 상기 터보 부호화한 데이터를 복호하여 상기 수신 데이터를 출력하는 터보 복호기를 구비하며,
    상기 터보 복호기는, 상기 터보 부호화한 데이터를 입력하여 연판정 복호를 반복하여 행함으로써 원래의 데이터를 복원하는 복호기와,
    연판정 복호에 의해 얻는 연판정 복호 결과의 신뢰도를 상기 연판정 복호 결과의 통계량으로부터 판정하는 판정 수단과,
    상기 신뢰도 판정 수단의 판정 결과에 기초하여 상기 연판정 복호의 반복 횟수를 제어하는 제어 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 휴대 단말.
  6. 이동 통신 시스템의 기지국에 있어서,
    오류 정정을 위해 터보 부호화한 데이터의 무선 주파 신호를 안테나에 의해수신하여 수신 신호를 출력하는 고주파 회로와,
    상기 수신 신호로부터 원래의 데이터를 수신 데이터로서 출력하는 수신기와,
    상기 수신 데이터를 통신망으로 송출하기 위한 국간 인터페이스를 포함하며,
    상기 수신기는, 상기 터보 부호화한 데이터를 복호하여 상기 수신 데이터를 출력하는 터보 복호기를 구비하며,
    상기 터보 복호기는, 상기 수신 신호를 구성하는 상기 터보 부호화한 데이터를 입력하여 연판정 복호를 반복하여 행함으로써 원래의 데이터를 복원하는 복호기와,
    연판정 복호에 의해 얻는 연판정 복호 결과의 신뢰도를 상기 연판정 복호 결과의 통계량으로부터 판정하는 판정 수단과,
    상기 신뢰도 판정 수단의 판정 결과에 기초하여 상기 연판정 복호의 반복 횟수를 제어하는 제어 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 기지국.
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