KR20040086872A - 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040086872A
KR20040086872A KR1020030017971A KR20030017971A KR20040086872A KR 20040086872 A KR20040086872 A KR 20040086872A KR 1020030017971 A KR1020030017971 A KR 1020030017971A KR 20030017971 A KR20030017971 A KR 20030017971A KR 20040086872 A KR20040086872 A KR 20040086872A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
decoding
value
soft decision
output
turbo
Prior art date
Application number
KR1020030017971A
Other languages
English (en)
Inventor
김환용
정대호
심병섭
Original Assignee
김환용
정대호
심병섭
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김환용, 정대호, 심병섭 filed Critical 김환용
Priority to KR1020030017971A priority Critical patent/KR20040086872A/ko
Publication of KR20040086872A publication Critical patent/KR20040086872A/ko

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/20—Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/205—Barrages controlled by the variations of the water level; automatically functioning barrages
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/20—Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/26—Vertical-lift gates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/20—Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/40—Swinging or turning gates
    • E02B7/44—Hinged-leaf gates

Abstract

본 발명은 터보부호(Turbo Codes)의 복호기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터보 복호기의 연판정(Soft Decision) 출력값에 대한 LLR(Log Likelihood Ratio)의 분산(Variance)값을 판정 함수로 이용하여 소정 판정함수의 판정 결과에 따라 복호 지연시간을 단축시킬 수 있는 장치를 구비함으로써 소정의 반복복호 후에 정지 기준에 따라 반복복호를 중단할 수 있는 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다. 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치는 터보 부호화된 데이터를 반복복호하여 연판정값을 출력하고, 반복복호 중지 신호에 의해서 반복복호를 중단하는 연판정값 출력수단, 상기 연판정값 출력수단에서 출력되는 연판정값에 대한 LLR의 분산값을 사용하여 상기 터보 복호기의 반복복호 횟수를 제어하기 위한 반복복호 횟수 제어수단, 상기 반복복호 횟수 제어수단의 반복복호 수행여부에 따라 상기 연판정값 출력수단의 출력값을 경판정하여 복호화된 결과를 출력하는 경판정값 출력수단을 포함한다.

Description

터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법{Its methods and control apparatus of iterative decoding number for turbo decoder}
본 발명은 터보부호(Turbo Codes)의 복호기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터보 복호기의 연판정(Soft Decision) 출력값에 대한 LLR(Log Likelihood Ratio)의분산(Variance)값을 판정 함수로 이용하여 소정 판정함수의 판정 결과에 따라 복호 지연시간을 단축시킬 수 있는 장치를 구비함으로써 소정의 반복복호 후에 정지 기준에 따라 반복복호를 중단할 수 있는 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
차세대 이동통신 시스템의 오류 정정 부호(Error Correction Codes)로 알려져 있는 터보부호(Turbo Codes)는 입력 순서를 바꾸어 주는 인터리버(Interleaver)와 재귀적 조직형 길쌈부호(RSCC : Recursive Systematic Convolutional Codes)를 병렬로 연결한 부호이다. 이러한 터보부호의 성능은 가우시안(AWGN) 채널에서 샤논 한계에 근접한 비트오율(BER : Bit Error Rate) 성능을 나타내며 현재 이동통신 환경에서 많이 사용되고 있는 길쌈부호(Convolutional Codes)의 BER 성능보다도 더 우수한 것으로 알려져 있다.
종래의 터보부호에 대한 터보 부호기와 터보 복호기의 동작을 설명하기에 앞서서 몇 가지 용어 즉, LLR과 그 구성 성분인 채널정보값, 사전정보 값, 외부정보 값 등을 정의하고자 한다.
LLR(Log Likelihood Ratio)이란 입력 정보비트 dk가 1(one)일 사후확률(APP : a posteriori probability)값과 입력 정보비트 dk가 0(zero)일 사후확률 값의 비율에 대한 로그(logarithm)값을 의미하며 터보 복호기에서 출력되는 LLR에 대한 정의식은 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
수학식 1에 의해서, L(dk) 값이 (＋)이면 정보비트 dk는 1(one)로, L(dk) 값이 (－)이면 정보비트 dk는 0(zero)으로 추정할 수 있으며, LLR 값이 클수록 이러한 추정의 신뢰성은 더욱 높아진다고 할 수 있다. 이러한 LLR 값은 수학식 2와 같이 세 가지 성분으로 분류할 수 있다.
[수학식 2]
여기서, 우변의 첫 번째 항 L(dk) = Lcxk정보비트 dk의 채널정보 값을 의미하며 Lc는 채널의 신뢰도(the reliability of the channel)를 의미한다. 두 번째 항 La(dk)는 정보비트 dk에 대한 사전정보(a Priori Information) 값이고, 세 번째 항 Le(dk)는 사전정보 값과 채널출력 값을 이용하여 얻어지는 외부정보(EI : Extrinsic Information) 값으로서 제1 복호화기(도 2의 204)에서 제2 복호화기(도 2의 208)로 전달되고 갱신되어 다시 이 외부정보 값은 제1 복호화기(도 2의 204)로 전달되어 다음 반복복호의 사전정보 값으로 사용된다.
도 1은 종래의 터보 부호기의 구성을 보이는 블록도 이다. 이하 도 1의 터보 부호기를 참조하여 일반적인 터보 부호기의 부호화 과정을 설명한다.
터보부호는 도 1에서와 같이 N개의 정보비트가 하나의 프레임(Frames)으로 이루어져 있으며 이러한 입력 정보비트 dk를 이용하여 패리티(Parity)비트를 만드는 두 개의 간단한 RSC(Recursive Systematic Convolutional) 부호기 즉, 제1 및 제2 부호화기(101, 105)가 인터리버(103)를 통해서 병렬로 연결된 구조로 되어있다.
도 1에서와 같이 터보 부호기는 입력 정보비트 dk를 하나의 정보신호 Xk(100)로 출력하고 입력 정보비트 dk를 제1 부호화기(101)에 통과시켜 y1k(102)를 얻는다. 그리고, 입력 정보비트 dk를 N개의 정보비트의 프레임과 동일한 크기를 갖는 인터리버(103)에 통과시켜 얻은 신호(104)를 또 다른 제2 부호화기(105)에 통과시켜 y2k(106)를 얻는다.
따라서, 터보부호의 부호화는 제1 부호화기(101)의 출력뿐만 아니라 인터리버(103)를 통해서 변형된 정보를 이용한 제2 부호화기(105)의 출력으로 각각 부호화되며 터보부호의 출력은 원래의 정보신호 Xk(100)와 제1 부호화기(101) 및 제2 부호화기(105)를 통해 생성된 이중의 패리티비트(y1k,y2k)를 지니게 된다.
또한, 터보 부호기에서 원하는 부호율(Coding Rate)을 얻기위해 y1k(102)와 y2k(106)를 천공기(107)를 통해서 출력신호를 천공(Puncturing)한다. 이렇게 천공하여 최종적으로 얻은 패리티비트 Yk(108)를 원래의 정보신호 Xk(100)와 함께 채널을 통해서 수신단에 전송한다.
터보부호에 의해서 부호화된 부호어(Codeword)를 수신단에서 복호하는데는 도 2와 같은 구조의 복호기 두 개를 직렬로 연결하여 복호한다. 이러한 복호기는 MAP (Maxi0mum a Posteriori)과 SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm) 복호기를 사용하며 일반적인 BER 성능은 MAP 복호기가 더 우수한 것으로 알려져 있다.
터보부호의 복호기는 기존의 연접부호(Concatenated Codes)등과 같은 다단계 부호의 복호기와는 달리 두 복호기 사이에 외부정보의 교환이 이루어져서 복호 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 그리고 반복횟수의 증가에 따라서 BER 성능도 향상된다.
도 2는 종래의 터보 복호기의 구성을 보이는 블록도 이다. 이하 도 2의 터보 복호기를 참조하여 일반적인 터보 복호기의 복호화 과정을 설명한다.
도 1의 터보 부호기에서 출력된 신호 즉, 정보비트 Xk(200)와 패리티비트 Yk(201)를 채널을 통해서 수신한 후, 수신된 패리티비트 Yk(201)를 디펑쳐링(Depuncturing)하여 제1 부호화기(101)에서 출력된 패리티비트 y1k(202)는 제1 복호화기(204)로, 제2 부호화기(105)에서 출력된 패리티비트 y2k(203)는 제2 복호화기(208)로 보낸다. 그 후에, 상기 제1 복호화기(204)에서는 Xk(200)와 y1k(202)를 이용하여 복호한 다음, 상기 제1 복호화기(204)의 출력(205)을 다시 인터리빙(Interleaving)한 신호(207)와 y2k(203)를 이용하여 상기 제2 복호화기(208)에서 복호화한다.
이 때, 반복복호를 원하지 않을 경우에는 상기 제2 복호화기(208)의 출력신호(209)를 디인터리빙(Deinterleaving)한 다음 경판정기(212)를 통해 경판정한 신호(213)를 복호 신호로 내보낸다. 그러나, 반복복호를 하기 위해서는 상기 제2 복호화기(208)의 출력신호(214)를 디인터리빙한 신호(216)와 수신신호 Xk(200)와 yk(202)를 이용하여 상기 제1 복호화기(204)로 다시 복호한다. 이러한 반복복호는 원하는 성능을 얻을 수 있을 때까지 할 수 있다.
이러한 터보부호의 성능을 결정하는 요소들은 터보 부호기의 구조, 인터리버의 구조 및 크기, 그리고 복호방법 및 반복복호 횟수 등이 있다.
먼저, 가장 좋은 성능을 나타내는 터보 부호기는 모의실험을 통해서 구할 수 있으며 터보 복호기는 MAP 복호기의 성능이 가장 좋은 것으로 알려져 있다. 또한, 인터리버는 랜덤 인터리버가 가장 우수하며 인터리버의 크기가 클수록 더 좋은 성능을 나타낸다. 마지막으로, 반복복호 횟수가 커질수록 BER 성능이 좋아진다.
종래에 이동통신 등의 무선통신 분야에서 전파지연 및 다중 전파경로 수신에 의한 페이딩 등으로 인한 채널잡음 때문에 많은 전송 오류가 발생한다. 이러한 문제점을 개선하고 데이터의 신뢰도를 높이기 위하여 사용되는 오류 정정 부호는 디지탈 이동통신 시스템에서 중요한 요소로 자리잡고 있다.
최근에 발표된 터보부호는 RSC 부호를 병렬로 연결하여 부호화하며 반복복호를 통하여 복호 동작을 수행하게 된다. 또한 터보부호는 인터리버의 크기가 크고 반복복호가 충분히 수행되었을 때 BER 관점에서 샤논 리미트(Shannon Limit)에 근접하는 우수한 성능을 보였다.
그러나, 종래의 방법은 많은 연산량에 따른 복잡도의 증가, 인터리버와 반복복호에 따른 복호 지연 및 실시간 처리에 대한 여러가지 문제점이 있다.
반복복호는 반복복호 횟수가 증가함에 따라서 추가적인 계산량과 복호지연 등의 문제를 일으키므로 이를 해결하기 위해서 소정의 반복복호 후에 복호를 중단하기위한 정지기준을 필요로 하게 된다. 최근까지, 하겐워(Hagenauer)가 제안한 교차 엔트로피(CE : Cross Entropy)에 의한 정지기준(Stop Criterion)을 많이 사용하고 있으나, 이 방식은 다소 복잡한 계산을 포함하고 있어서 많은 연산량으로 인한 복잡도의 증가 및 하드웨어 구현상의 어려움 등의 많은 문제점이 있다.
이동통신 시스템에서는 임의의 반복복호 횟수를 거친 후에 얻어낸 최종출력인 LLR 값에 대해서 0(zero)을 임계값으로 하여 경판정(Hard-Decision)하므로써 터보 부호기의 입력 정보비트 dk값을 추정하게 된다. 이러한 경우에 반복복호 횟수가 증가할수록 BER은 점점 좋아지나 데이터 전송의 지연시간이 제한되어 있고 터보 부호의 복호기에서는 반복복호 횟수가 증가하더라도 부호이득(Coding Gain)이 더 이상 좋아지지 않는 현상이 발생하게 된다. 또한 BER 성능의 향상을 위한 반복복호 횟수의 증가는 복호화 시간의 증가를 초래하므로 실제 시스템에서 원하는 BER 성능을 얻기위해 반복복호 횟수를 계속해서 증가시킬 수가 없다는 문제점이 발생한다.
따라서, 이러한 반복복호 기술은 비효율적일 뿐만 아니라 데이터 전송을 지연시키는 문제점을 가지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 터보 복호기의 연판정(Soft Decision) 출력값에 대한 LLR(Log Likelihood Ratio)의 분산(Variance)값을 판정 함수로 이용하여 소정 판정함수의 판정 결과에 따라 복호 지연시간을 단축시킬 수 있는 장치를 구비함으로써 소정의 반복복호 후에 정지 기준에 따라 반복복호를 중단할 수 있는 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 터보 부호기의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 종래의 터보 복호기의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 4는 도 3중 반복복호 제어기 및 주변 장치의 상세도 이다.
도 5는 입력 블록당 비트에러 수와 LLR의 분산값을 나타낸 테이블 이다.
도 6은 본 발명에 따른 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.
도 7은 정지기준과 교차 엔트로피에 의한 정지기준의 평균 반복복호 횟수를 비교하여 나타낸 테이블 이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치는 터보 부호화된 데이터를 반복복호하여 연판정값을 출력하고, 반복복호 중지 신호에 의해서 반복복호를 중단하는 연판정값 출력수단; 상기 연판정값 출력수단에서 출력되는 연판정값에 대한 LLR의 분산값을 사용하여 상기 터보 복호기의 반복복호 횟수를 제어하기 위한 반복복호 횟수 제어수단; 및 상기 반복복호 횟수 제어수단의 반복복호 수행여부에 따라 상기 연판정값 출력수단의 출력값을 경판정하여 복호화된 결과를 출력하는 경판정값 출력수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제를 해결하기 위한 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어방법은 (a) 터보 부호화된 데이터를 반복복호하여 출력된 연판정값에 대한 LLR의 분산값을 계산하는 단계; 및 (b) 상기 LLR의 분산값을 기설정된 임계값과 비교하고 비교 결과값에 따라 상기 터보 복호기의 반복복호 횟수를 제어하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 터보부호의 터보 복호기에서 복호시 반복복호가 충분히 수행되었을 때 우수한 성능을 얻지만 실제적으로 가변적 채널 환경에 따라 어느 정도의 반복복호 후에는 반복복호 횟수가 증가해도 부호이득이 계속 증가하지 않음을 동기로 삼아 시스템에서 요구하는 성능을 얻었을 경우 적응적으로 반복복호를 제어하는 정지기준(Stop Criterion)을 고려하였다. 이하, 첨부된 도를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치의 구성을 보이는 블록도 로서, 반복복호 횟수 제어기(317)를 제외한 구성은 도 2와 동일하여 설명을 생략한다.
도 4는 도 3중 반복복호 제어기(317) 및 주변 장치의 상세도 로서, 연판정값 출력부(400), 카운터(401), 경판정값 출력부(402) 및 연판정값 저장부(317-1), 분산값 계산부(317-2), 반복복호 횟수 제어부(317-3)를 포함하는 반복복호 횟수 제어기(317)로 구성된다. 본 발명에서 반복복호 횟수 제어부(317-3)는 임계값 저장부(317-32), 비교부(317-31), 반복복호 중단신호 출력부(317-33)로 구성된다.
상기 구성에 따른 동작은 다음과 같다.
반복복호 중단 기능을 갖는 터보 복호기에서 복호화 동작을 수행하는 연판정값 출력부(400)는 터보 부호기에서 부호화된 데이터를 수신하고 복호하여 i 번째출력 정보비트에 대해서 LLR을 출력한다. 여기서 LLR은 상기 수학식 1과 같다. 연판정값 출력부(400)의 출력신호는 제2 복호화기(308)의 출력신호와 동일하다. 연판정값 출력부(400)로는 기존의 MAP(Maximum a Posteriori) 알고리즘이나 SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)을 수행하는 터보 복호기를 사용한다.
반복복호 횟수 제어기(317)에서 저장수단인 연판정값 저장부(317-1)는 연판정값 출력부(400)에서 현재 출력된 연판정값들을 저장한다.
반복복호 횟수 제어기(317)에서 계산수단인 분산값 계산부(317-2)는 연판정값 저장부(317-1)에 저장되어 있는 연판정값들에 대한 분산값을 계산한다. 본 발명에서는 연판정값들에 대해서 반복복호 중단을 판정하는 판정함수로서 연판정값들에 대한 분산값을 사용한다. 터보 복호기의 연판정값들에 대한 분산을 구하는 식은 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
여기서, N은 한 프레임의 총 길이를 의미하고, i는 반복복호 횟수를 의미하며, dk는 터보 복호기에서 출력되는 k번째 출력 정보비트를 의미한다.
반복복호 횟수 제어부(317-3)에서 비교부(317-31)는 분산값 계산부(317-2)에서 현재 출력된 분산값과 임계값 저장부(317-32)에 저장된 소정의 임계값을 비교하여 현재 출력된 분산값이 상기 임계값보다 큰 경우에는 1, 현재 출력된 분산값이 상기 임계값보다 작거나 같은 경우에는 0을 출력한다.
반복복호 횟수 제어부(317-3)에서 저장수단인 임계값 저장부(317-32)는 반복복호 중단을 판정하는 소정의 임계값을 저장하고 있는 저장소(Memory)이다.
임계값 저장부(317-32)에 저장된 임계값은 시스템이 요구하는 BER에 부합하는 상수값으로써, 시스템의 요구사항에 따라 결정되는 터보부호의 연판정값에 대한 분산값을 저장한다. 이것은 복호된 정보 비트의 오류 확률(Error Probability)이 시스템에서 요구하는 오류 확률보다 작아질때는 반복복호를 중단하라는 것을 의미한다.
반복복호 횟수 제어부(317-3)에서 제어수단인 반복복호 중단신호 출력부(317-33)는 비교부(317-31)가 제1 레벨 신호를 출력하거나 연판정값 출력부(400)가 소정의 횟수동안 반복복호를 수행했다면, 연판정값 출력부(400)에 반복복호 중단신호를 출력한다. 반복복호 중단신호 출력부(317-33)는 논리합(OR)연산기로써 이것은 비교부(317-31)의 출력과 카운터(401)로부터 소정의 반복복호 횟수동안 반복복호를 수행하였음을 나타내도록 출력되는 MAX_CNT 신호를 논리합(OR)하고 그 결과를 연판정값 출력부(400)에 출력한다. 즉, 논리합(OR) 연산기는 터보부호의 연판정값에 대한 분산값이 임계값 저장부(317-32)에 저장되어 있는 소정의 임계값보다 클 경우 혹은 MAX_CNT가 정해진 횟수에 도달한 경우 제1 레벨 신호를 반복복호 중지 신호로 출력한다.
본 발명에서 터보부호의 연판정값에 대한 분산값이 임계값 저장부(317-32)에 저장되어 있는 소정의 임계값보다 작은 상태에서도 MAX_CNT까지 반복복호가 진행 되었을 때 반복복호를 중단하는 이유는 반복복호 횟수를 늘리더라도 복호 데이터가특정한 값으로 수렴(Converge)하지 않고 복호되는 데이터에 오류(Error)가 존재하며 그 오류의 위치가 반복복호 횟수에 따라 달라진다고 간주하기 때문이다. 따라서 MAX_CNT까지 반복복호를 수행하였다면 반복복호를 중단하도록 한다. 연판정값 출력부(400)는 논리합(OR) 연산기인 반복복호 중단신호 출력부(317-33)의 출력에 따라서 반복복호를 계속할 것인가 아니면 중단할 것인가를 결정한다.
도 3의 경판정기(315)와 동일한 도 4의 경판정값 출력부(402)는 반복복호 중단신호 출력부(317-33)에서 출력되는 반복복호 중지 신호(318)에 의해서 턴온(Turn on) 된다. 즉, 반복복호 횟수가 최대이거나 터보부호의 연판정값에 대한 분산값이 임계값 저장부(317-32)에 저장되어 있는 소정의 임계값보다 클 경우 반복복호를 중단하고 복호화된 정보비트(316)를 출력한다.
경판정값 출력부(402)가 반복복호 중단신호 출력부(317-33)에서 출력되는 반복복호 중지 신호에 의해서 턴-온(Turn-on)되면 소정 반복복호 횟수동안 반복복호의 수행여부에 따라 연판정값 출력부(400)의 출력값을 경판정하여 복호화된 결과를 출력한다. 경판정값은 상기 연판정값 출력부(300)에서 현재 출력된 연판정값이 양수일 때는 1(one)로, 음수일 때는 0(zero)으로 경판정하며 경판정값에 대한 식은 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
여기서,는 출력 정보비트에 대한 판정(추정)값을 의미한다. 본 발명에서는 LLR(i)에 대해서 반복복호 중단을 판정하는 판정함수로 LLR(i)의 분산값을 사용하고 판정함수 값과 임계값 저장부(317-32)에 저장되어 있는 소정의 임계값을 비교하여 반복복호 중단을 결정하였다. 반복복호 중단을 판정하는 임계값은 시스템의 요구사항에 따라 결정되는 터보부호의 연판정값에 대한 분산값의 함수로 정할 수 있다.
도 5는 입력 블록당 비트에러 수와 LLR의 분산값을 나타낸 테이블 이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모의실험은 인터리버의 크기가 1024(32??32)이고, 신호대 잡음비(SNR)를 0.4dB(Decibel)로 가정한 결과이며, 반복복호 횟수가 증가할수록 비트에러(Bit Error) 수가 적어지며 비트에러 수가 적어질수록 LLR의 분산값이 커지는 결과를 볼 수 있다. 특히, 임의의 반복복호 횟수에서는 에러(Error)가 더 이상 발생하지 않으며, 더 이상의 반복복호를 수행하여도 부호이득(Coding Gain)을 얻을 수 없음을 알 수 있다. 또한 LLR의 분산값이 임의의 반복복호 횟수에서는 어떤 값에 수렴하고 있음을 보여주고 있다.
이에 근거하여, 반복복호를 제어하기 위한 정지기준(Stop Criterion)을 식으로 표현하면 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
여기서, i는 반복복호의 횟수이며, TH는 반복복호를 제어하기 위한 임계값이다. 본 발명에서는 일 실시 예로, 임계값을 600으로 설정한다. 즉, 각각의 반복복호마다 터보 복호기의 출력단에서 측정한 LLR의 분산값과 임계값을 비교하여 상기 임계값보다 클 경우에는 반복복호를 중단한다.
도 6은 본 발명에 따른 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어방법의 동작을 보이는 흐름도 이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 터보부호의 복호 지연시간을 단축시키기 위해서 터보 부호기에 의해서 부호화된 코드워드(Codeword)를 제1 복호화기(304)로 복호화하고(601단계), 제2 복호화기(308)로 복호화한다(602단계).
이어서, 반복복호 과정이 수행되면 복호 지연시간을 단축시키기 위해서 연판정값들에 대한 분산값을 계산한다(603단계).
현재 출력된 분산값과 소정의 임계값을 비교한다(604단계).
비교결과, 반복복호를 수행한 후 계산된 분산값이 상기 임계값보다 크지 않으면 다음 반복복호를 수행하는 단계로 귀환하고(601단계), 반복복호를 수행한 후 계산된 분산값이 임계값보다 크면 반복복호를 멈춘다.
도 7은 정지기준과 교차 엔트로피(Cross Entropy)에 의한 정지기준의 평균 반복복호 횟수를 비교하여 나타낸 테이블 이다. 도 7은 연판정 출력값들에 대한 분산값과 교차 엔트로피(Cross Entropy)를 사용했을 때의 평균 반복복호 횟수를 비교하여 나타내었다.
BER=10-4영역에서 부호율이 1/3이고 16-상태(State)를 가지는 터보부호에 대하여 모의실험한 결과로서 제안된 LLR의 분산방식은 기존의 CE 방식과 비교하여 약 0.65회∼0.85회 정도의 평균 반복복호 횟수의 감소 효과가 있음을 확인하였다.또한, 제안된 LLR의 분산방식은 기존의 CE 방식과 비교하여 약 7%∼15.5% 정도의계산량의 감소 효과가 있음을 확인하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이고, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 터보부호의 문제점 중의 하나인 반복복호로 인한 계산량과 복호 지연시간을 단축시킬 수 있고, 반복복호의 수를 결정하는데 이용할 수 있는 효과가 있는데 이를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 따르면, 터보 복호기의 연판정 출력값에 대한 LLR의 분산값을 판정함수로 이용하여 상기 판정함수가 소정 조건을 만족하면 반복복호를 중단시키고, 복호 결과가 수렴하지 않을 경우에도 지정된 반복복호 횟수동안 진행한 후에 중단시킴으로써 데이터의 전송지연을 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명에 따르면, 복호 지연시간 단축으로 인하여 전력소모를 줄일 수 있고 시스템 전체의 용량증가를 도모하며 양질의 고속 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명에 따르면, 터보 복호기의 연판정값에 대한 LLR의 분산값을 사용하여 터보 복호화 장치의 반복복호 횟수를 제어하므로써 종래의 반복복호 기법인 하겐워(Hagenauer)의 교차엔트로피 방식에서 필요로 하는 지수(Exponential)의 계산이 불필요하여 비교적 간단한 계산을 수행하므로 계산량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 터보 복호기로서,
    터보 부호화된 데이터를 반복복호하여 연판정값을 출력하고, 반복복호 중지 신호에 의해서 반복복호를 중단하는 연판정값 출력수단;
    상기 연판정값 출력수단에서 출력되는 연판정값에 대한 LLR의 분산값을 사용하여 상기 터보 복호기의 반복복호 횟수를 제어하기 위한 반복복호 횟수 제어수단;및
    상기 반복복호 횟수 제어수단의 반복복호 수행여부에 따라 상기 연판정값 출력수단의 출력값을 경판정하여 복호화된 결과를 출력하는 경판정값 출력수단를 포함하는 반복복호 횟수 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 반복복호 횟수 제어장치는
    상기 연판정값 출력수단, 반복복호 횟수 제어수단 및 경판정 출력수단에 각각 제어신호를 출력하는 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반복복호 횟수 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 반복복호 횟수 제어수단은
    상기 연판정값 출력수단에서 현재 출력된 연판정값들을 저장하는 연판정값저장부;
    상기 연판정값 저장부에 저장되어 있는 연판정값들에 대한 LLR의 분산값을 계산하는 분산값 계산부; 및
    상기 분산값 계산부에서 출력된 분산값을 사용하여 상기 터보 복호기의 반복복호 횟수를 제어하는 반복복호 횟수 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반복복호 횟수 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 반복복호 횟수 제어부는
    반복복호 중단을 판정하는 소정의 임계값을 저장하고 있는 임계값 저장부;
    상기 분산값 계산부에서 현재 출력된 분산값과 상기 임계값 저장부에 저장된 소정의 임계값을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부가 제1 레벨 신호를 출력하거나 상기 연판정값 출력수단이 소정의 횟수동안 반복복호를 수행한 경우, 상기 연판정값 출력수단에 반복복호 중단신호를 출력하는 반복복호 중단신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반복복호 횟수 제어장치.
  5. 반복복호 중단 기능을 갖는 터보 복호기에 적용되는 반복복호 제어방법으로서,
    (a) 터보 부호화된 데이터를 반복복호하여 출력된 연판정값에 대한 LLR의 분산값을 계산하는 단계; 및
    (b) 상기 LLR의 분산값을 기설정된 임계값과 비교하고 비교 결과값에 따라 상기 터보 복호기의 반복복호 횟수를 제어하는 단계를 포함하는 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 (b)단계에서
    비교 결과값이 제 1 레벨 신호를 출력하거나 반복복호 횟수가 기설정된 횟수 이상인 경우 반복복호를 중단하는 것을 특징으로 하는 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어방법.
KR1020030017971A 2003-03-22 2003-03-22 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법 KR20040086872A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030017971A KR20040086872A (ko) 2003-03-22 2003-03-22 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030017971A KR20040086872A (ko) 2003-03-22 2003-03-22 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040086872A true KR20040086872A (ko) 2004-10-13

Family

ID=37369134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030017971A KR20040086872A (ko) 2003-03-22 2003-03-22 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20040086872A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100738250B1 (ko) * 2005-06-28 2007-07-12 원광대학교산학협력단 Ｌｌｒ의 부호 비교를 이용한 터보 복호기의 반복복호제어장치 및 방법
KR100791228B1 (ko) * 2006-11-14 2008-01-03 한국전자통신연구원 Ｂｉｐ를 이용한 반복복호 중단 장치 및 그 방법과, 그를이용한 터보 디코더
KR100823727B1 (ko) * 2006-05-16 2008-04-21 원광대학교산학협력단 터보 복호기에서 잡음 분산값을 이용한 반복중단 제어장치및 그 방법
CN113131947A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 华为技术有限公司 译码方法、译码器和译码装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100738250B1 (ko) * 2005-06-28 2007-07-12 원광대학교산학협력단 Ｌｌｒ의 부호 비교를 이용한 터보 복호기의 반복복호제어장치 및 방법
KR100823727B1 (ko) * 2006-05-16 2008-04-21 원광대학교산학협력단 터보 복호기에서 잡음 분산값을 이용한 반복중단 제어장치및 그 방법
KR100791228B1 (ko) * 2006-11-14 2008-01-03 한국전자통신연구원 Ｂｉｐ를 이용한 반복복호 중단 장치 및 그 방법과, 그를이용한 터보 디코더
CN113131947A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 华为技术有限公司 译码方法、译码器和译码装置
US11750219B2 (en) 2019-12-30 2023-09-05 Huawei Technologies Co., Ltd. Decoding method, decoder, and decoding apparatus
CN113131947B (zh) * 2019-12-30 2023-11-10 华为技术有限公司 译码方法、译码器和译码装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8443265B2 (en) Method and apparatus for map decoding and turbo decoder using the same
KR100860733B1 (ko) 디코딩 디바이스, 디코딩 방법, 및 수신 장치
TW550889B (en) Iteration terminating using quality index criteria of turbo codes
JP4709119B2 (ja) 復号装置及び復号方法
KR100512668B1 (ko) 터보 부호들의 품질 지수 기준을 사용한 반복 종료
EP1383246A2 (en) Modified Max-LOG-MAP Decoder for Turbo Decoding
US20010010089A1 (en) Digital transmission method of the error-correcting coding type
JP2002111512A (ja) 復号装置及び方法、並びにデータ受信装置及び方法
US7886209B2 (en) Decoding device, decoding method, and receiving apparatus
US7027521B2 (en) Digital transmission method of the error correcting coding type
US10461776B2 (en) Device and method of controlling an iterative decoder
KR100738250B1 (ko) Ｌｌｒ의 부호 비교를 이용한 터보 복호기의 반복복호제어장치 및 방법
KR100530339B1 (ko) 터보 복호기의 복호 지연시간 감소장치 및 그 방법
US6614858B1 (en) Limiting range of extrinsic information for iterative decoding
Fowdur et al. Performance of LTE turbo codes with joint source channel decoding, adaptive scaling and prioritised QAM constellation mapping
KR20040086872A (ko) 터보 복호기의 반복복호 횟수 제어장치 및 그 방법
Beeharry et al. Performance of Bit Level Decoding Algorithms for Binary LTE Turbo Codes with Early Stopping
AlMahamdy et al. Early termination of turbo decoding by identification of undecodable blocks
US7333419B2 (en) Method to improve performance and reduce complexity of turbo decoder
KR100823727B1 (ko) 터보 복호기에서 잡음 분산값을 이용한 반복중단 제어장치및 그 방법
Fowdur et al. Performance of Turbo coded 64-QAM with joint source channel decoding, adaptive scaling and prioritised constellation mapping
KR100662076B1 (ko) 연판정 출력의 차이값에 대한 절대평균값을 이용한 반복중단 제어장치 및 그 방법
KR100776910B1 (ko) 비이진부호에서의 ｓｃｒ/ｓｄｒ을 이용한 반복 복호 장치및 그 동작 방법
KR100611095B1 (ko) 터보 코드의 복호지연 감소 장치 및 그 방법
TWI569584B (zh) 採用動態調整因子的解碼方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application