KR20070031206A - 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서버스트의 복호 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직교주파수분할다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치에 있어서, 수신 버스트를 입력받아 소정 횟수 결합하는 제1 결합기와, 상기 제1 결합기의 출력을 디인터리빙하여 반복된 구조의 버스트를 출력하는 디인터리버와, 상기 반복된 구조의 버스트를 소정 횟수 결합해서 복호기의 입력으로 전달하는 제2 결합기와, 상기 결합된 버스트를 복호화하여 복호화된 데이터를 출력하는 디코더와, 상기 복호화된 데이터에서 첫 번째 복호 비트 추출시의 상기 디코더 내부 메메모리 상태 값을 저장하고, 마지막 번째 복호 비트의 추출시의 상기 디코더 내부 메모리 상태 값을 저장하고, 저장된 디코더 내부 메모리 상태 값들이 동일한 경우, 특정 비트의 패턴을 만족하는가를 판단하고, 만족할 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최상으로 설정하는 순환 상태 검출기를 포함함을 특징으로 한다.
복호, 버스트, IEEE 802.16e 기반의 OFDMA 시스템, 와이브로 시스템

Description

직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DECODING A BURST IN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}
도 1은 일반적인 OFDMA 방식의 이동통신 시스템의 블록 구성도,
도 2는 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용하는 OFDMA 시스템의 프레임 구조도,
도 3a 및 도 3b는 일반적인 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 송수신기에서 FCH 버스트의 부호화/복호화 과정을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 4는 일반적인 길쌈 부호화기의 블록 구성도,
도 5는 일반적인 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 수신기에서의 복호된 데이터 구조도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 송수신기에서 FCH 버스트의 부호화/복호화하는 과정을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 6c는 본 발명의 다른 실시 예에 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 수신기에서 FCH 버스트의 복호화하는 과정을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 테일 비트 길쌈 부호화기의 메모리의 초기 화 과정을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트에 대한 테일 비트 길쌈 부호화기의 입/출력을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트 복호 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트 복호 방법과 종래의 복호 방법의 성능 비교도,
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트 복호 방법을 설명하기 위한 흐름도.
본 발명은 이동통신 시스템에서 버스트 복호 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 버스트 복호 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선랜(Wireless Local Area Network: WLAN)은 도달거리가 짧아서 단말이 이동 중일 때나 AP(Access Point)에서 멀어지면 성능이 떨어지고, 제3세대 이동통신 시스템을 기반으로 하는 무선 인터넷은 무선랜과 같은 문제점은 없지만 가격이 비싼 단점이 있다. 휴대 인터넷으로도 불리는 와이브로(Wireless Broadband Internet: WiBro)는 휴대폰처럼 언제 어디서나 이동하면서 초고속 인터넷을 이용할 수 있는 서비스로, 무선 인터넷과 무선랜의 중간영역에 위치한다. 와이브로는 2.3GHz의 주파수 대역을 사용하고 인터넷 속도(즉 서비스 대역폭)는 1Mbps 정도이다. 상기 와이브로 시스템은 IEEE 802.16e 기반으로 하는 직교주파수분할다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭함) 방식의 이동통신 시스템이다.
도 1은 전형적인 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 네트워크 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, OFDMA 방식의 이동통신 시스템은 단말에 해당하는 PSS(Portable Subscriber Station)(102), 기지국에 해당하는 RAS(Radio Access Station)(104), 제어국에 해당하는 ACR(Access Control Router)(106), 홈 에이전트(Home Agent: HA)(108), 인증 서버(Authentication, Authorization and Accounting server: AAA 서버)(110)로 구성된다. 단말(102)은 가입자가 휴대 인터넷 서비스를 제공받기 위해 사용하는 기기이다. 기지국(104)은 유선 네트워크 종단에서 무선 인터페이스를 통해 상기 단말(102)과 송수신하며, 제어국(106)은 단말(102)과 기지국(104)를 제어하고 IP 패킷을 라우팅한다. HA(108)은 홈 네트워크에서 단말의 IP 이동성을 지원하며, AAA 서버(110)는 적법한 사용자에 한해 휴대 인터넷의 접속을 허용하고, 휴대 인터넷 서비스를 제공하기 위해 사용자 및 기기에 대한 인증, 권한 검증 및 과금을 수행한다. 사업자 IP 네트워크(112)는 상기 제어국(106)을 HA(108)와 AAA 서버(110) 및 공용 IP 네트워크(114)로 연결한다.
도 2는 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용하는 OFDMA 시스템의 프레임 구조의 예를 보여 준다. Downlink(DL) 구간과 Uplink(UL) 구간을 시간상에서 분리하여 사용함을 볼 수 있다. Downlink 프레임의 첫 심볼(symbol)은 프리엠블(Preamble)이다. 단말기에서는 프리엠블을 이용하여 동기 획득, 기지국 ID 획득(Base Station ID Acquisition), 채널 추정 등에 사용한다. 기지국 ID는 scrambling, subcarrier permutation 등의 시드(seed) 값으로 사용되므로, DL 데이터 버스트를 복호화하기 위해서는 기지국 ID 획득이 반드시 필요하다. 프리엠블 다음에는 FCH(Frame Control Header)(200)가 오게 되는데, FCH(200)에는 DL-MAP decoding에 필요한 정보가 들어 있다. 즉, FCH에는 DL-MAP길이, DL-MAP의 coding 방식 등의 내용이 들어 있다. DL-MAP에는 이번 프레임의 DL data burst decoding에 필요한 정보들이 들어 있게 되는데, 즉, 각 burst별 위치 및 크기정보, burst들의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 정보 등의 내용이 포함된다. 상향링크 전송은 제어 심볼로부터 시작되며, 상하향 전송 시간을 구반하기 위한 보호 시간이 상향링크 프레임의 중간과 마지막에서 하향링크 및 상향링크 사이에 삽입된다. IEEE 802.16e 기반의 OFDMA 방식의 단말은 하향링크에서 전송받은 프리앰블을 측정한후 FCH 버스트를 복호한후 복호된 결과에서 DL-MAP 정보를 이용하여 DL-MAP 복호를 수행하고 일반 데이터 버스트를 복호하는 방식으로 수신 과정을 진행하게 된다.
OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트는 24 비트 정보(bit information)로 구성된다. FCH 버스트를 구성하는 24 비트의 데이터는 MAC 규격에 의해 정의되게 되며 전송되는 현재 프레임에 대한 DL-MAP의 길이정보 8 비트와 DL- MAP 반복형태 정보 2 비트, 기타 프레임정보 10 비트, reserved 4 비트로 구성된다. 802.16e 규격에 의하면 FCH 정보내의 reserved 4 bit은 '0'으로 고정되어 있다.
상기 FCH 버스트의 부호화/복호화하는 과정은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a를 살펴보면, OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 송신 장치에서 수신 장치로 전송할 24 비트의 데이터는 이중화기(310)로 입력된다. 상기 이중화기(310)에서는 상기 24 비트의 데이터를 두 번 반복하여 48 비트의 데이터를 출력한다. 상기 이중화기(310)에서 24 비트의 데이터를 두 번 반복하는 이유는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 최소 부호화 단위인 48 비트로 만들어 주기 위함이다.
상기 48 비트의 데이터는 길쌈 부호화기(Convolutional Encoder)(320)에 입력된다. 상기 길쌈 부호화기(320)는 1/2의 코딩율을 가진 길쌈 부호화기이므로 48 비트의 데이터가 입력되면 부호화되어 96 비트의 코드워드(codeword)를 출력한다. 상기 길쌈 부호화기(320)에서 출력된 96 비트의 코드워드는 버스트 에러(burst error)를 방지해 주는 인터리버(330)에 입력된다. 상기 인터리버(330)는 96 비트의 코드워드를 인터리빙한 후 출력한다. 상기 인터리버(330)에서 인터리빙된 96 비트의 코드워드는 반복기(340)에 입력된다. 상기 반복기는 96 비트의 코드워드를 4 번 반복한 후, 매퍼(mapper)로 전달된다. 매퍼는 변조기(Demodulator)를 의미하며, 데이터 레이트(data rate)에 따라 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK(Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등을 사용한다. FCH 버스트에는 QPSK 변조방식이 적용된다.
한편, 상기 길쌈 부호화기(320)는 일반적으로 에러 정정을 위한 채널 부호화 중에 대표적인 것이다. 상기 길쌈 부호화기(320)는 현재의 비트를 앞에 있는 여러 비트를 이용하여 서로의 관계식을 만들어 새로운 비트 패턴을 생성하는 방법으로 전송 도중에 한 비트에 에러가 발생하더라도 앞 비트를 조사하여 에러가 발생한 비트를 검출하고 수정한다. 이때, 새로운 비트패턴을 만들 때, 원래의 신호 1 비트에 대해서 몇 비트로 코딩하느냐에 따라서 2 비트로 코딩하면 '1/2 길쌈 부호화기', 3 비트로 코딩하면 '1/3 길쌈 부호화기'라 한다.
도 4는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에 적용되는 길쌈 부호화기 구조를 간략화된 예를 나타낸 것이다.
도시한 바와 같이, 입력 비트들은 직렬 연결된 6개의 레지스터들(410-460)에 매 클럭마다 한 비트씩 순차적으로 쉬프트하면서 입력된다. 제1 가산기(470)는 입력 비트, 제1 레지스터(410)의 출력 비트, 제2 레지스터(420)의 출력 비트, 제3 레지스터(430)의 출력 비트, 마지막 레지스터(460)의 출력 비트를 가산하여 부호화된 비트열 X를 출력한다. 제2 가산기(480)는 입력 비트, 제2 레지스터(420)의 출력 비트, 제3 레지스터(430)의 출력 비트, 제5 레지스터(450)의 출력 비트, 마지막 레지스터(460)의 출력 비트를 가산하여 부호화된 비트열 Y를 생성한다. 상기 제1 및 제2 가산기(470, 480)는 각 입력들을 더한 후 모듈로 2 연산을 수행하여 각각 1 비트의 결과를 출력한다.
만약, 1/2 길쌈 부호화기에 초기 레지스터의 값이 '00'이라 하고, 데이터 '11010'이 입력되면, 처음 '1'이 입력되면 출력은 '11', 레지스터는 '10'으로 변하고, 다음 '1'이 입력되면, 출력은 '01'이 되고, 레지스터는 다시 '11'로 된다. 이와 같은 과정을 반복하여 출력 데이터를 구해보면, 출력 데이터는 '1101010010'이 된다.
한편, 도 3b를 살펴보면, 수신 장치에서는 디매퍼(demapper)로부터 출력된 FCH 버스트에 대한 384개의 LLR 값이 결합기(350)에 입력된다. 상기 결합기(combiner)(350)는 4 번의 결합(combining)을 통해 96개의 LLR값을 출력한다. 상기 96개의 LLR값은 디인터리버(360)로 입력된다. 상기 디인터리버(360)는 96개의 LLR값을 디인터리빙한 후, 비터비 복호기(370)로 입력한다. 상기 비터비 복호기(370)는 96개의 LLR값을 복호화한 후, 48 비트의 복호된 데이터(decoded data)를 출력한다. 여기서, LLR(Log Likelihood Ratio)은 로그 근사율이라 한다.
상기 48 비트의 복호화된 데이터는 도 5의 참조부호 501과 같이 도시하였고, 상기 이중화기(310)에서 24 비트의 데이터가 두 번 반복되어 출력된 48 비트의 데이터는 참조부호 502, 503에 도시하였다. 상기 비터비 복호기(370)에서 출력된 복호된 데이터는 상기 이중화기(310)에서 출력된 48 비트와 동일하게 두 번 반복된 구조를 가지게 된다.
상기한 바와 같은 반복 구조를 가지는 형태의 FCH 버스트의 복호 방법은 복호화 시간이 길어져서 결과 값의 출력 시간이 지연되는 문제점이 있으며 FCH 버스트의 복호 결과가 반복되는 구조를 가지기 때문에 추가적인 결합을 적용한 성능 이득을 얻을 수 없다.
또한, FCH 24 비트 정보에는 FCH 버스트의 품질(이하, 'quality'라 칭함)을 나타내는 버스트 품질 지시자(Burst Quality Indicator, 이하 'BQI'라 칭함)가 포함되어 있지 않다. 버스트 품질 지시자란 FCH 버스트의 복호과정후 FCH 버스트의 복호 성공여부를 확인할 수 있는 특정 비트를 의미하고, 일반적인 경우 CRC 비트를 많이 사용한다. 그러나 FCH 버스트의 구조를 이용하여 BQI를 측정 할 수 있다. 즉, 복호된 데이터는 부호화 과정에서 언급하였듯이 24개의 데이터가 2번 반복되어 있다. 따라서 반복되어 있는 24 비트의 복호 데이터를 상호 비교하여 BQI를 얻게 된다. 상호 비교하여 일치하는 경우 FCH 버스트 복호가 성공하여 quality가 높은 것으로 간주되며 일치하지 않은 경우는 FCH 버스트 복호가 실패하여 quality가 낮은 것으로 간주된다. 이때, BQI 값은 여러 레벨(level)의 값을 가질 수 있으며 quality가 높을수록 높은 값을 가진다고 가정한다. OFDMA 방식의 단말은 FCH 복호후 quality 값은 상위계층으로 보고되며 상기 상위계층에서는 quality 값을 참고하여 상위 알고리즘을 진행하게 된다.
상기한 바와 같은 방법을 통해 FCH 버스트의 성능개선과 개선된 BQI를 얻을 수 있지만 약 50% 정도의 FCH 버스트는 실제 오류가 있음에도 불구하고 정상으로 판단되는 문제가 발생한다. 단말에서 FCH 버스트가 오류가 있으나 정상으로 판단되면 오류가 발생한 FCH 버스트의 내용을 근거로 DL-MAP의 복호 과정을 진행하게 된다. 실제로 DL-MAP에는 BQI 비트인 CRC가 삽입되어 있기 때문에 FCH 버스트가 오류가 있을 경우 DL-MAP에서 BQI 비트에 의해 오류가 발생했음을 알 수 있게 된다. 그러나 단말에서 필요없는 DL-MAP 복호 과정을 진행한다는 문제가 발생한다. 특히 FCH 버스트 내부 정보 중 DL-MAP 정보에 해당하는 DL-MAP 길이와 반복형태 정보의 오류가 발생했을 경우는 잘못된 DL-MAP복호 과정에 소요되는 시간이나 전력이 매우 커지는 문제점이 있다. 예를 들어, DL-MAP길이에 해당하는 8 비트의 값이 10 정도의 값으로 전송되었는데 최상위비트(MSB) 비트인 8번째 비트가 0에서 1로 전송오류가 발생하였을 경우 DL-MAP 길이가 138값이 되기 때문에 실제 복호해야 하는 정보의 14배 정도의 시간과 전력을 소비하게 된다. 또한 DL-MAP 복호 오류시 DL-MAP수신에 오류가 있는것인지 FCH 수신에 오류가 발생한 것이 판단할 수 없게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트 복호화 과정에서 복호 시간을 감소시킬 수 있는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트에 복호화 성능을 향상시킬 수 있는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 FCH 버스트의 구조를 이용한 결합(combine)을 통한 FCH 버스트의 성능 이득을 얻을 수 있는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 FCH 버스트에 적용되는 길쌈부호화기(Convolutional Encoder)의 구조를 이용하여 기존 복호방식에 비해 추가적인 FCH 버스트의 성능의 이득을 얻으면서 동시에 BQI 값을 얻을 수 있는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 FCH 버스트 내부에 복호 결과 중 특정 비트 패턴을 이용하여 FCH 버스트 자체 복호 결과에 대한 BQI 값의 정확도를 높이는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단말이 필요없는 DL-MAP 복화 과정을 수행하지 않도록 한 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 장치는 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 복호 장치에 있어서, 수신 버스트를 입력받아 소정 횟수 결합하는 제1 결합기와, 상기 제1 결합기의 출력을 디인터리빙하여 반복된 구조의 버스트를 출력하는 디인터리버와, 상기 반복된 구조의 버스트를 소정 횟수 결합해서 복호기의 입력으로 전달하는 제2 결합기와, 상기 결합된 버스트를 복호화하여 복호화된 데이터를 출력하는 디코더와, 상기 복호화된 데이터에서 첫 번째 복호 비트 추출시의 상기 디코더 내부 메메모리 상태 값을 저장하고, 마지막 번째 복호 비트의 추출시의 상기 디코더 내부 메모리 상태 값을 저장하고, 저장된 디코더 내부 메모리 상태 값들이 동일한 경우, 특정 비트의 패턴을 만족하는가를 판단하고, 만족할 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최상으로 설정하는 신호검출기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 버스트의 복호 방법은 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 복호 방법에 있어서, 수신 버스트를 입력받아 소정 횟수 결합하는 과정과, 상기 결합된 출력을 디인터리빙하여 반복된 구조의 버스트를 출력하는 과정과, 상기 반복된 구조의 버스트를 소정 횟수 결합하는 과정과, 상기 결합 결과를 복호기의 입력으로 전달하는 과정과, 상기 결합된 버스트를 복호화하여 복호화된 데이터를 출력하는 과정과, 상기 복호화된 데이터에서 첫 번째 복호 비트 추출시의 상기 디코더 내부 메메모리 상태 값을 저장하고, 마지막 번째 복호 비트의 추출시의 상기 디코더 내부 메모리 상태 값을 저장하는 과정과, 상기 저장된 디코더 내부 메모리 상태 값들이 동일한 경우, 특정 비트의 패턴을 만족하는가를 판단하는 과정과, 상기 특정 비트의 패턴을 만족할 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최상으로 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트의 부호화/복호화하는 과정은 도 6a 내지 6c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서에서의 송신기에서는 도 6a에 나타낸 바와 같이, 도 3a의 길쌈 부호화기(320) 대신에 테일 비트 길쌈 부호화기(620)를 사용한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 수신기에서는 도 6b에 나타낸 바와 같이, 도3b의 디인터리버(360)와 비터비 복호기(370) 사이에 결합기(670)가 추가되었음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수신기에서는 도 6c에 나타낸 바와 같이, 도 6b의 비터비 디코더(680) 출력단에 신호검출기(682)가 추가되었음을 알 수 있다.
우선, 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에 적용되는 테일 비트 길쌈 부호화기(620)에 대해서 설명하기로 한다. 상기 테일 비트 길쌈 부호화기(620)는 도 6a에 나타낸 바와 같이, 테일 비트(tail bit)를 이용한 부호화 방법을 사용한다.
일반적인 길쌈 부호화기는 부호화 이전과 이후에 도 4의 레지스터들(410 내지 460)의 메모리 상태를 일치시킴으로써, 부호화된 비트들의 복호를 용이하게 한다. 상기 직렬 연결된 레지스터들(410 내지 460)은 부호화 이전에 모두 0으로 초기화된다. N개의 입력 비트들 b0, b1, b2, ... bN -1의 순서대로 상기 레지스터들(410 내지 460)에 쉬프트하면서 입력되면서, 상기 가산기들(470, 480)에 의해 부호화 비트들이 출력된다. 마지막 비트 bN-1이 입력된 이후에는, 레지스터 개수만큼의 테일 비트들이 순차적으로 상기 레지스터들(410 내지 460)에 입력되어, 최종 메모리 상태 는 초기와 마찬가지로 0이 된다. 즉 상기 테일 비트들은, 최종 메모리 상태가 초기 메모리 상태와 동일하게 되도록 정해진다.
상기 테일 비트들은 정보를 담고 있지 않으므로 테일 비트 부호화는, 상기 테일 비트들의 개수만큼 전송율을 감소시킨다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서는 입력 데이터를 이용하여 최종 메모리 상태를 초기 상태와 동일하게 만드는 테일 비팅 부호화(tail-biting coding)를 사용한다. 이것은 부호기 메모리 상태를 입력 비트들을 이용하여 초기화하여 최종 메모리 상태가 초기 메모리 상태와 동일하도록 만드는 것이다. 이러한 테일-비팅을 이용하여 테일 비트들에 의한 전송율의 손실 없이, 성능 열화가 없는 길쌈 부호를 생성할 수 있다.
길쌈 부호기에서 테일 비팅은, 부호화 하고자 하는 정보 블록의 마지막 K-1개의 비트들(여기서 K는 부호기의 구속장(constraint length)로, 메모리 상태를 초기화함으로써 간단하게 구현 할 수 있다. 도 7의 테일 비트 길쌈 부호화기(tail-bited convolutional coder)의 초기화 예를 나타내었다.
도시한 바와 같이 N개의 입력 비트들 b0, b1, b2, ... bN-1으로 구성된 정보 블록이 주어지면, 직렬 연결된 6개의 레지스터들(710 내지 760)은 부호화 이전에 bN-1, bN-2, bN-3, bN-4, bN-5, bN-6으로 각각 초기화된다. N개의 입력 비트들이 순서대로 상기 레지스터들(710 내지 760)에 쉬프트하면서 입력되면서, 도 4에 도시한 바와 같은 가산기들에 의해 부호화가 이루어진 후, 마지막 비트 bN-1이 입력된 이후의 메 모리 상태는 초기 메모리 상태와 동일하게 된다. 따라서, 초기 상태와 마지막 상태가 동일한 값을 가지게 하기 위해서는 b0값이 부호화기에 입력되기 전에 길쌈 부호화기의 메모리 상태를 bN-1, bN-2, bN-3, bN-4, bN-5, bN-6으로 초기화시킴으로써 순환 상태를 가지게 된다.
한편, FCH 버스트에 대한 테일 비트 길쌈 부호화기의 입/출력은 도 8에 도시되어 있다. 앞서 언급한대로 FCH 버스트는 도 6a의 이중화기(610)에서 24 비트의 정보가 2번 반복되어 48 비트로 길쌈 부호화기(620)의 입력으로 주어지고, 상기 길쌈 부호화기(620)를 통과하게 되면 96 비트의 코드워드를 출력된다. 96 비트의 코드워드는 테일 비트 길쌈부호화되기 때문에 48 비트 코드워드가 2번 반복되어 있는 구조를 가지게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 수신기의 동작은 도 6b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6b를 참조하면, OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 송신기로부터 전송된 디매퍼 출력 384비트의 LLR값은 제1 결합기(650)로 입력된다. 상기 제1 결합기(650)는 384 LLR값을 96 단위로 4번 결합한 후, 출력한다. 제1 결합기(650)의 출력으로 얻어진 96 LLR값은 디인터리버(660)로 입력된다. 상기 디인터리버(660)는 디인터리빙 후, 96 LLR을 출력한다. 디인터리버(660)를 통과한 후 96 LLR값은 48 LLR이 2번 반복되어 있는 구조를 가지게 된다. LLR이 반복되기 때문에 96비트의 LLR이 제2 결합기(670)로 입력되면, 상기 제2 결합기(670)는 96 LLR값을 48 단위로 2번 결합한 값을 비터비 복호기(680)로 출력한다. 비터비 복호기(680)는 48비트의 2번 결합된 LLR값으로부터 24비트의 복호된 데이터(decoded data)를 출력한다.
즉, OFDMA 방식의 단말에서 복호시 디인터리버를 통과한 96개의 LLR값은 48개의 LLR이 반복되어 있는 구조를 가지게 된다. LLR이 반복되어 있기 때문에 96개의 LLR을 48개의 LLR 단위로 결합하게 되면 결합에 의한 성능이득을 얻을 수 있게 된다. 일반적으로 결합에 의한 성능 이득은 SNR 3dB 정도이다. 이때 비터비(Viterbi) 복호기(680)는 결합된 48개의 LLR을 입력으로 24 비트의 복호된 데이터를 얻게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 FCH 버스트의 복호 방법은 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 제1 결합기(650)는 901 단계에서 FCH 버스트 즉, 디매퍼 출력 384 비트의 LLR 값을 수신한다. 그러면, 제1 결합기(650)는 903 단계에서 384 LLR값을 96 단위로 4번 결합한 후, 96 LLR값을 디인터리버(660)로 출력한다. 상기 디인터리버(660)는 905 단계에서 디인터리빙 후, 96 LLR을 출력한다. 디인터리버(660)를 통과한 후 상기 96 LLR 값은 48 LLR이 2번 반복되어 있는 구조를 가지게 된다. 상기 96비트의 LLR이 제2 결합기(670)로 입력되면, 상기 제2 결합기(670)는 907 단계에서 96 LLR값을 48 개의 2번 결합한 후, 비터비 복호기(680)로 출력한다. 상기 비터비 복호기(680)는 909 단계에서 48비트의 2번 결합된 LLR값으로부터 복호화하여 24비트의 복호된 데이터(decoded data)를 출력한다.
한편, 도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예의 효과를 검증하기 위하여 종래 의 FCH 버스트 복호 장치 및 방법과 본 발명의 실시 예에서 제안한 FCH 버스트 복호 장치 및 방법에 따라 AWGN 환경과 페이딩(Fading) 환경(VecA, 60km/h)하에서 Frame Error Rate(FER)과 Bit Error Rate(BER)을 측정한 결과이다.
도 10 및 도 11에서 wComb는 본 발명에서 제안한 LLR 결합이 추가된 복호 장치 및 방법을 실행한 결과를 나타낸 것이고, w/oComb는 LLR 결합이 추가되지 않는 종래 기술에서의 복호 및 장치를 실행한 결과를 나타낸 것이다.
도 10 및 도 11을 통해서 본 발명은 종래 기술에 비해 AWGN 환경하에서는 SNR 2.0 dB이상의 성능이득(10-2 FER기준)을 얻을 수 있고, 페이딩(Fading) 환경하에서는 SNR 2.0dB이상의 성능 이득(10-2 FER기준)을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
한편, 상기 비터비 복호기(680)는 복호 과정에서 순환 상태(Circular State)를 검사함으로써 BQI를 추출한다. 이때, 테일 비트 길쌈 부호화기(620)에서의 메모리 상태가 순환 상태가 되도록 부호화되어 있기 때문에 비터비 복호기(680)의 복호 과정 중 순환 상태를 검출함으로써 BQI를 얻을 수 있다. 이때, BQI가 높은 경우는 채널 상태가 나쁜 상황에도 불구하고 우연히 순환상태를 가지는 경우와 복호가 성공하여 순환상태를 가지는 경우로 구분할 수 있다. 하기 <표 1>과 <표 2>는 각각 도 10과 도 11의 실험결과 얻어진 순환 상태 검출의 정확도이다. 상기 정확도는 각 실험에서 실제 에러(error)가 있는 100개 프레임에 대한 순환 상태 검출시, 에러가 있는 프레임으로 판단한 경우의 비율로 정의한다. 전송된 채널과 각 채널별 SNR에 따라 차이가 있지만 SNR이 높은 경우 정확도가 증가하였으며 약 50%정도의 정확도 를 가지는 것으로 판단된다. 다시 말해서 50%의 버스트가 순환 상태를 검사함으로써 정확한 BQI를 얻게 된다.
Figure 112005067351382-PAT00001
Figure 112005067351382-PAT00002
상기한 바와 같은 방법을 통해 FCH 버스트의 성능개선과 개선된 BQI를 얻을 수 있지만 50% 정도의 FCH 버스트는 실제 오류가 있음에도 불구하고 정상으로 판단되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 다른 실시 예에서는 FCH 버스트 내부의 특정 비트의 패턴을 이용하여 FCH 버스트 자체 복호 결과에 대한 BQI 값의 정확도를 높일 수 있는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에서는 단말이 필요없는 DL-MAP 복호 과정을 수행하지 않게 하는 BQI 값을 얻는 방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서의 수신기의 동작은 도 6c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6c를 참조하면, 상기에서도 언급한 바와 같이, 도 6b에서의 비터비 복호기(681) 출력단에 신호검출기(682)가 추가되었음을 알 수 있다.
상기 비터비 복호기(681)는 복호 과정 중 복호 데이터를 추출하는 과정에서 맨 첫 번째 복호 비트를 얻는 과정에서 복호기 내부 메모리 상태(S2)를 저장한다. 상기 비터비 복호기(681)는 다음 복호 비트에 대한 추출과정을 진행하다가 마지막 복호 비트를 추출하는 과정에서 복호기 내부 메모리 상태(S1)를 저장한다. 상기 신호 검출기(682)는 비터비 복호기(681)의 복호 과정 중 메모리 상태값인 S1, S2값이 동일하지 않은 경우 복호 실패로 간주하여 BQI값을 최하위 값으로 설정하여 상위 레벨로 전달한다. 그러나, 상기 신호 검출기(682)는 비터비 복호기(681)의 복호 과정 중 메모리 상태값인 S1, S2값이 동일한 경우 다시 복호 완료된 24 비트 중 특정 비트의 고정된 패턴을 확인한다. 예컨대, reserved 4bit의 값이 모두 '0'인지를 확인하다. 특정 비트의 패턴이 만족하면 복호 성공으로 간주하여 BQI값을 최상위 값으로 설정하고, 그렇지 않을 경우는 BQI값을 최하위로 설정하여 상위레벨에 전달하게 된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 복호 방법은 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비터비 복호 결과를 이용한 BQI 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
비터비 복호기(681)는 1201 단계에서 복호 과정에서 복호 데이터 추출 시, 맨 마지막 번째 복호 비트의 추출인가를 판단한다. 만약 맨 마지막 번째 복호 비트의 추출이 아닐 경우, 비터비 복호기(681)는 복호 데이터 추출시, 1203 단계에서 맨 첫 번째 복호 비트 추출인가를 판단한다. 만약, 맨 첫 번째 복호 비트 추출이 아닌 경우, 비터비 복호기(681)는 1205 단계에서 복호 비트를 추출한 후, 1201 단계로 귀환한다. 그러나, 맨 첫 번째 복호 비트 추출인 경우, 비터비 복호기(681)는 1207 단계에서 복호기 내부 메모리 상태(S2)값을 저장한다. 이후, 비터비 복호기(681)는 1205 단계에서 복호 비트를 추출한 후, 1201 단계로 귀환한다.
한편, 1201 단계에서 복호 데이터 추출시, 맨 마지막 번째 복호 비트의 추출인 경우 비터비 복호기(681)는 1209 단계에서 복호기 내부 메모리 상태(S1)를 저장한다.
즉, 비터비 복호기(681)는 복호 과정 중 복호 데이터를 추출하는 과정에서 맨 첫 번째 복호 비트를 얻는 과정에서 복호기 내부 메모리 상태(S2)를 저장한다. 상기 비터비 복호기(681)는 다음 복호 비트에 대한 추출과정을 진행하다가 마지막 복호 비트를 추출하는 과정에서 복호기 내부 메모리 상태(S1)를 저장한다. 실제로 복호 비트를 얻는 순서와 복호 데이터 내부 비트 순서는 복호 과정에 적용되는 알고리즘에 따라서 다름을 유의하여야 한다.
마지막 복호 비트를 얻고 난 후, 상기 신호 검출기(682)는 1211 단계에서 복호기 내부에 저장된 두 개의 메모리 상태 S1, S2를 비교하여 서로 동일한가를 판단한다. 만약, S1과 S2가 동일할 경우 1215 단계에서 상기 신호 검출기(682)는 복호 결과 중에서 특정 비트가 패턴(pattern)을 가지는지 검사한다. 예를 들어, Reserved bit가 모두 '0'의 값을 가지는지 검사한다. 만약, 특정 패턴을 가지는 경우, 상기 신호 검출기(682) 1217 단계에서 복호가 성공한 것으로 간주되어 BQI값을 최상으로 설정한다. FCH 버스트 정보에는 특정 비트의 패턴이 고정되어 있는 부분과 고정되어 있지 않은 부분이 있다. 예를 들어 reserved 4 bit이 삽입되어 있으며 현재 802.16e 규격상 모두 '0'값으로 고정되게 되어있다. 따라서 802.16e 규격이 closed된 상태이므로 reserved bit이 변경될 가능성은 거의 없다. 따라서 복호 과정을 완료한 후 복호된 24 비트의 FCH 버스트 정보 중 고정되어 있는 부분의 값을 확인함으로써 FCH 버스트 BQI의 정확도를 더욱 향상 시킬 수 있게 된다.
상기 BQI값을 최상으로 설정한 후, 신호 검출기(682)는 1219 단계에서 비터비 복호기(681)에서 복호 과정을 종료하면, BQI 값을 상위 레벨로 전달한다.
한편, 1213 단계에서 비터비 복호기 내부에 저장된 두 개의 메모리 상태 S1, S2를 비교하여 동일하지 않은 경우, 신호 검출기(682)는 1221 단계에서 복호가 실패한 것으로 간주되어 BQI값을 최하로 설정한다. 그런 후, 신호 검출기(682)는 1219 단계에서 비터비 복호기(681)에서 복호 과정을 종료하면, BQI 값을 상위 레벨로 전달한다.
하기 <표 3>, <표 4>는 본 발명의 다른 실시 예에서 제안한 바와 같은 방법으로 FCH 버스트의 BQI를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 앞서 실험한 방법과 같이 각 주어진 SNR상황에서 100개의 FCH 복호 실패한 FCH 버스트에 대해서 복호 실패라고 판단한 비율을 측정하였다. 실험결과 90%이상의 정확도를 가진다. 따라서 단순 순환상태만을 검증했을 경우 50%정도였던 정확도가 90%이상으로 얻을 수 있게 됨으로써 FCH의 복호실패를 성공으로 간주하여 다음 과정을 수행할 확률이 줄어들게 된다. 또한, FCH 버스트 내부 정보중 DL-MAP 정보에 해당하는 DL-MAP길이와 반복형태 정보의 오류가 발생했을 경우는 잘못된 DL-MAP 복호 과정에 소요되는 시간이나 전력소모를 줄일 수 있게 된다.
Figure 112005067351382-PAT00003
Figure 112005067351382-PAT00004
이상에서 상세한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 FCH 버스트에 적용되는 테일 비트 길쌈 부호화기의 특징을 이용하고, 디인터리버의 출력을 결합하여 복호기의 입력으로 전달함으써 결합에 의한 FCH 버스트의 성능 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 비터비 복호기의 입력 개수가 기존의 반으로 줄어들기 때문에 종래 기술에 비해 상대적으로 빠른 복호 결과를 얻게 된다.
또한, 본 발명은 FCH의 복호 성공 여부를 정확하게 판단하게 됨으로써, 실패를 성공으로 간주하여 다음과정을 수행할 확률이 줄어들게 된다. 그로 인한 하드웨어적인 전력 소모나 시간 지연을 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 FCH 버스트 내부에 복호 결과 중 특정 비트의 패턴을 이용하여 FCH 버스트 자체 복호결과에 대한 BQI값의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단말이 필요없는 DL-MAP 복호 과정을 수행하지 않게 하여 하드웨어적인 전력 소모나 시간 지연을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 장치에 있어서,
    수신 버스트를 입력받아 소정 횟수 결합하는 제1 결합기와,
    상기 제1 결합기의 출력을 디인터리빙하여 반복된 구조의 버스트를 출력하는 디인터리버와,
    상기 반복된 구조의 버스트를 소정 횟수 결합해서 복호기의 입력으로 전달하는 제2 결합기와,
    상기 결합된 버스트를 복호화하여 복호화된 데이터를 출력하는 디코더와,
    상기 복호화된 데이터에서 첫 번째 복호 비트 추출시의 상기 디코더 내부 메메모리 상태 값을 저장하고, 마지막 번째 복호 비트의 추출시의 상기 디코더 내부 메모리 상태 값을 저장하고, 저장된 디코더 내부 메모리 상태 값들이 동일한 경우, 특정 비트의 패턴을 만족하는가를 판단하고, 특정 비트의 패턴을 만족할 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최상으로 설정하는 신호 검출기를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 버스트는 FCH(Frame Control Header) 버스트를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 검출기는 최상으로 설정된 버스트 품질 지시자(BQI)값을 상위 레벨로 전달함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 검출기는 특정 비트의 패턴을 만족하지 않을 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최하로 설정함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 검출기는 상기 저장된 디코더 내부 메모리 상태 값들이 동일하지 않은 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최하로 설정함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 장치.
  6. 직교주파수분할다중접속 방식의 이동통신 시스템에서의 복호 방법에 있어서,
    수신 버스트를 입력받아 소정 횟수 결합하는 과정과,
    상기 결합된 출력을 디인터리빙하여 반복된 구조의 버스트를 출력하는 과정과,
    상기 반복된 구조의 버스트를 소정 횟수 결합하는 과정과,
    상기 결합 결과를 복호기의 입력으로 전달하는 과정과,
    상기 결합된 버스트를 복호화하여 복호화된 데이터를 출력하는 과정과,
    상기 복호화된 데이터에서 첫 번째 복호 비트 추출시의 상기 디코더 내부 메메모리 상태 값을 저장하고, 마지막 번째 복호 비트의 추출시의 상기 디코더 내부 메모리 상태 값을 저장하는 과정과,
    상기 저장된 디코더 내부 메모리 상태 값들이 동일한 경우, 특정 비트의 패턴을 만족하는가를 판단하는 과정과,
    상기 특정 비트의 패턴을 만족할 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최상으로 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신 버스트는 FCH(Frame Control Header) 버스트를 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최상으로 설정하는 과정은,
    상기 최상으로 설정된 버스트 품질 지시자(BQI)값을 상위 레벨로 전달하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 특정 비트의 패턴을 만족하지 않을 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최하로 설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 저장된 디코더 내부 메모리 상태 값들이 동일하지 않은 경우, 버스트 품질 지시자(BQI)값을 최하로 설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교주파수분할다중접속방식의 이동통신 시스템에서의 복호 방법.
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