KR20110057906A - 이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템 - Google Patents

이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20110057906A
KR20110057906A KR1020090114525A KR20090114525A KR20110057906A KR 20110057906 A KR20110057906 A KR 20110057906A KR 1020090114525 A KR1020090114525 A KR 1020090114525A KR 20090114525 A KR20090114525 A KR 20090114525A KR 20110057906 A KR20110057906 A KR 20110057906A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
adder
data
shift register
encoder
Prior art date
Application number
KR1020090114525A
Other languages
English (en)
Inventor
김진영
구성완
박찬형
Original Assignee
광운대학교 산학협력단
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 광운대학교 산학협력단 filed Critical 광운대학교 산학협력단
Priority to KR1020090114525A priority Critical patent/KR20110057906A/ko
Publication of KR20110057906A publication Critical patent/KR20110057906A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M13/00—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes
    • H03M13/29—Coding, decoding or code conversion, for error detection or error correction; Coding theory basic assumptions; Coding bounds; Error probability evaluation methods; Channel models; Simulation or testing of codes combining two or more codes or code structures, e.g. product codes, generalised product codes, concatenated codes, inner and outer codes
    • H03M13/2957—Turbo codes and decoding
    • H03M13/2978—Particular arrangement of the component decoders
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/502—LED transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

본 발명의 가시광 통신 시스템은 데이터를 입력받아 부호화하여 송신하고, 데이터를 두 번 인코딩하는 방식으로 부호화하는 이중 이진 터보 인코더를 포함하는 송신 장치, 광 대역을 통해 상기 송신장치에서 부호화된 신호를 전송하기 위한 무선 광 채널 및 상기 무선 광 채널을 통해 상기 부호화된 신호를 수신하고, 상기 이중 이진 터보 인코더에 의하여 상기 부호화된 신호를 복호화하기 위한 이중 이진 터보 디코더를 포함하는 복호화하는 수신 장치를 포함한다. 본 발명에 의하면 가시광 통신 시스템에서 이중 이진 터보 인코딩 방식을 사용함으로써 BER 성능을 향상시키고, 다른 광 잡음에 의해 영향을 받는 BER 성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
가시광 통신, 부호화, 인코딩, 디코딩, BER, 부호화, 이중 이진, LED.

Description

이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템 {Double binary turbo encoder, double binary turbo decoder and visible light communication system including the same}
본 발명은 가시광 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비트오류율(Bit Error Rate) 성능을 개선하기 위한 이중 이진 터보 인코더 및 이중 이진 터보 디코더를 포함하는 가시광 통신 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 LED(Light Emitting Diode)의 발광 효율이 개선되고 가격이 하락함에 따라 휴대기기, 디스플레이, 자동차, 신호등, 광고판 등의 특수 조명 시장뿐만 아니라 형광등 백열등과 같은 일반 조명 시장에서도 LED가 보편화 되어가고 있다.
또한 최근에는 RF(Radio Frequency) 대역 주파수 고갈, 여러 무선 통신 기술 간의 혼선 가능성, 통신의 보안성 요구 증대, 4G 무선 기술의 초고속 유비쿼터스(Ubiquitous) 통신 환경 도래 등으로 인하여 RF 기술과 상호 보완적인 광 무선 기술에 대한 관심이 증가하고 있어 가시광 LED를 이용한 가시광 통신에 대한 연구 가 여러 기업 및 연구소 등에서 진행되고 있다.
현재 형광등이나 백열등을 사용하고 있는 가정이나 사무실 및 공공장소의 조명등은 향후 성능이 좋고 수명이 긴 LED로 대체될 것이다. 조명등으로 사용되는 LED에 인가하는 전류를 변조하면 조명 LED를 통신용 광원으로 활용할 수 있다. 즉, 추가적인 광원 없이 조명 LED만으로 방송 및 데이터 전송이 가능해 진다.
이처럼 눈에 보이는 빛을 이용해서 정보를 전달하는 가시광 통신은 그 사용 대역이 넓고 전파 통신과는 달리 규제를 받지 않고 자유롭게 사용할 수 있다는 장점 외에도 통신 링크를 눈으로 확인할 수 있는 시감성(示感性)이 있으며, 보안 측면에서도 신뢰할 수 있다는 장점이 있다. 또한 가시광 통신은 조명 기능과 통신 기능을 동시에 수행할 수 있다. 즉 일반적인 조명기를 사용하여 조명의 역할을 수행함과 동시에 가시광 통신 송수신기로서 정보를 송수신하는 것이 가능하다.
이처럼 가시광 통신(Visible Light Communication, VLC)이란 눈에 보이는 전파를 이용하여 통신하는 것으로 가시광 파장 영역내의 빛을 이용한 무선 통신 기술이다. 이러한 가시광 통신은 무선 주파수를 기반으로 한 통신 방식을 대체할 수 있는 통신 방식으로, LED(Light Emitting Diode)의 확산과 더불어 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 게다가 유비퀴터스 네트워크에 의한 정보통신 서비스의 다양화로 최근 조명용 LED를 이용한 실내 근거리 통신 기술 응용이 확대되어짐에 따라 기술의 중요성이 더욱 높아지고 있다.
도 1은 일반적인 가시광 통신 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면 가시광 통신 시스템은 크게 송신단(10)과 수신단(20)으로 구분할 수 있다.
도 1을 참조하면, 가시광 통신 시스템은 입력 데이터(11)가 S/P(Serial to Parallel) 컨버터(12)를 통해 병렬신호로 변환되고, 변환된 병렬신호는 모듈레이터(13), E/O(Electrical/Optical) 컨버터(14)를 통해 광신호로 변환되며, 이 광신호는 LED(15)를 통해 송신된다. 송신된 신호는 수신단(21)의 PD(Photo Diode)에서 수신되고, O/E(Optical/Electrical) 컨버터(22)를 통해 전기적 신호로 변환되며, 변환된 전기적 신호는 디모듈레이버(23) 및 P/S(Parallel to Serial) 컨버터(24)를 통해 복조되어 출력 데이터(25)가 된다.
이처럼 가시광 통신 시스템이 일반적인 RF 시스템과 다른 점은 LED(15)와 PD(21)를 사용하여 통신한다는 점이다. 따라서 가시광 통신 시스템은 RF 시스템과는 다른 통신 채널 모델을 가지고 있다.
도 2는 확산형 LOS(Line of Sight) 채널 모델을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서는 반사를 고려하지 않고 LOS(Line of Sight) 만을 고려하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 수신단의 크기 AR은 송·수신단의 거리 R2에 비해 상당히 작다고 가정할 수 있다. 채널 임펄스 응답은 디락 델타 함수(Dirac delta function)로 간략히 표현할 수 있다.
[수학식1]
Figure 112009072488046-PAT00001
Figure 112009072488046-PAT00002
여기서, dΩ은 수신단의 미소 면적의 입체각이다.
[수학식2]
Figure 112009072488046-PAT00003
,
θ는
Figure 112009072488046-PAT00004
과 (rs-rR) 사이의 각도로,
[수학식3]
Figure 112009072488046-PAT00005
,
ψ는
Figure 112009072488046-PAT00006
와 (rR-rs) 사이의 각도로,
[수학식4]
Figure 112009072488046-PAT00007
,
n은 모드 넘버로 송신단의 Half-angle αH로 계산할 수 있다.
[수학식5]
Figure 112009072488046-PAT00008
Figure 112009072488046-PAT00009
.
일반적으로 무선 광 채널에서는 전송 품질은 산탄 잡음에 의존한다. 하지만, 수신단에서 협대역 광 필터를 사용하기 때문에 높은 차수를 가지는 산탄 잡음을 무시할 수 있다. 따라서 무선 광 통신 채널 모델은 다음과 같이 표현한다.
[수학식6]
Figure 112009072488046-PAT00010
,
여기서, y(t)는 수신된 신호, x(t)는 입력 신호, n(t)는 AWGN, r은 O/E(Optical/Electrical) 변환 효율,
Figure 112009072488046-PAT00011
은 컨볼루션 연산이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 주변 광 잡음에 의한 정보 손실을 겪는 가시광 통신 시스템은 악화된 BER(Bit Error Rate) 성능을 나타내게 된다. 따라서 가시광 통신 시스템에서 오류 정정기능이 강화된 채널코딩이 사용될 필요성이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, BER 성능을 향상시키기 위한 인코딩 기법이 적용된 인코더를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 BER 성능을 향상시키기 위한 디코딩 기법이 적용된 디코더를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 BER 성능을 향상시키기 위한 이중 이진 터보 인코더 및 이중 이진 터보 디코더를 포함하는 가시광 통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가시광 통신 시스템은 데이터를 입력받아 부호화하여 송신하고, 데이터를 두 번 인코딩하는 방식으로 부호화하는 이중 이진 터보 인코더를 포함하는 송신 장치, 광 대역을 통해 상기 송신장치에서 부호화된 신호를 전송하기 위한 무선 광 채널 및 상기 무선 광 채널을 통해 상기 부호화된 신호를 수신하고, 상기 이중 이진 터보 인코더에 의하여 상기 부호화된 신호를 복호화하기 위한 이중 이진 터보 디코더를 포함하는 복호화하는 수신 장치를 포함한다.
상기 송신 장치는, 상기 이중 이진 터보 인코더에서 부호화된 신호를 복조하기 위한 모듈레이터(modulator), 상기 모듈레이터에서 나온 복조된 전기적 신호를 광 신호로 변환하기 위한 E/O(Electric/Optical) 컨버터 및 상기 E/O 컨버터에서 나온 광 신호를 송신하기 위한 발광부를 포함할 수 있다.
상기 발광부는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다.
상기 수신 장치는, 상기 무선 광 채널을 통해 광 신호를 수신하기 위한 수광부, 상기 수광부에서 수신한 광 신호를 전기적 신호로 변환하기 위한 O/E(Optical/Electric) 컨버터 및 상기 O/E 컨버터에서 나온 전기적 신호를 복조하여 상기 이중 이진 터보 디코더에 전달하기 위한 디모듈레이터(demodulator)를 포함한다.
상기 수광부는 PD(Photo Diode)일 수 있다.
상기 이중 이진 터보 인코더는, 입력단에 입력되는 데이터를 인코딩하기 위한 제1구성 인코더, 입력단에 입력되는 데이터를 컨볼루셔널 터보 코드(Convolutional Turbo Code, CTC)로 인터리브(interleave)하기 위한 CTC 인터리버, 상기 CTC 인터리버에 연결되어 상기 CTC 인터리버에서 나온 인터리브된 데이터를 인코딩하기 위한 제2구성 인코더, 입력단을 상기 제1구성 인코더에 연결시키거나 또는 입력단을 상기 CTC 인터리버에 연결시키도록 스위칭동작을 수행하는 스위칭부 및 상기 제1구성 인코더부 및 상기 제2구성 인코더부에서 출력되는 신호에 펑쳐링(puncturing) 패턴을 적용하기 위한 펑쳐링부를 포함할 수 있다.
상기 제1구성 인코더 및 제2구성 인코더는, 제1데이터와 제2데이터를 가산하기 위한 제1가산기, 상기 제1가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제1시프트 레지스터, 상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터 를 가산하기 위한 제2가산기, 상기 제2가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제2시프트 레지스터, 상기 제2시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터를 가산하기 위한 제3가산기, 상기 제3가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제3시프트 레지스터, 상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제1가산기에서 나온 신호를 가산하기 위한 제4가산기 및 상기 제4가산기에서 나온 신호와 상기 제2시프트 레지스트에서 나온 신호를 가산하기 위한 제5가산기를 포함할 수 있다.
상기 제1가산기에는 상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력될 수 있다.
상기 제1가산기에는 상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력될 수 있다.
상기 이중이진 터보 디코더는, 입력된 신호를 디모듈레이팅(demodulating)하고 디멀티플렉싱(demultiplexing)하기 위한 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부, 상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제1 패리티 신호 및 시스테마틱 정보(Systematic information)를 SISO(Soft Input Soft Output) 방식으로 디코딩하기 위한 제1 SISO 디코더, 상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제2 패리티 신호 및 시스테마틱 정보를 SISO 방식으로 디코딩하기 위한 제2 SISO 디코더, 상기 제1 SISO 디코더에서 나온 신호를 인터리브하여 상기 제2 SISO 디코더에 전달하기 위한 인터리버 및 상기 제2 SISO 디코더에서 나온 신호를 디인터리브하기 위한 디인터리버를 포함할 수 있다.
상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부는 트렐리스(trellis) 멀티플렉서를 통해 제1/제2 패리티 비트와 시스테마틱 정보 비트를 구분할 수 있다.
상기 이중이진 터보 디코더는 맥스 로그 맵(Max log-MAP) 알고리즘을 이용하여 신호를 복호화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 이진 터보 인코더는 입력단에 입력되는 데이터를 인코딩하기 위한 제1구성 인코더, 입력단에 입력되는 데이터를 컨볼루셔널 터보 코드(Convolutional Turbo Code, CTC)로 인터리브(interleave)하기 위한 CTC 인터리버, 상기 CTC 인터리버에 연결되어 상기 CTC 인터리버에서 나온 인터리브된 데이터를 인코딩하기 위한 제2구성 인코더, 입력단을 상기 제1구성 인코더에 연결시키거나 또는 입력단을 상기 CTC 인터리버에 연결시키도록 스위칭동작을 수행하는 스위칭부 및 상기 제1구성 인코더부 및 상기 제2구성 인코더부에서 출력되는 신호에 펑쳐링(puncturing) 패턴을 적용하기 위한 펑쳐링부를 포함한다.
상기 제1구성 인코더 및 제2구성 인코더는, 제1데이터와 제2데이터를 가산하기 위한 제1가산기, 상기 제1가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제1시프트 레지스터, 상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터를 가산하기 위한 제2가산기, 상기 제2가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제2시프트 레지스터, 상기 제2시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터를 가산하기 위한 제3가산기, 상기 제3가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제3시프트 레지스터, 상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제1가산기에서 나온 신호를 가산하기 위한 제4가산기 및 상기 제4가산기 에서 나온 신호와 상기 제2시프트 레지스트에서 나온 신호를 가산하기 위한 제5가산기를 포함할 수 있다.
상기 제1가산기에는 상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력될 수 있다.
상기 제1가산기에는 상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 이진 터보 디코더는 입력된 신호를 디모듈레이팅(demodulating)하고 디멀티플렉싱(demultiplexing)하기 위한 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부, 상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제1 패리티 신호 및 시스테마틱 정보(Systematic information)를 SISO(Soft Input Soft Output) 방식으로 디코딩하기 위한 제1 SISO 디코더, 상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제2 패리티 신호 및 시스테마틱 정보를 SISO 방식으로 디코딩하기 위한 제2 SISO 디코더, 상기 제1 SISO 디코더에서 나온 신호를 인터리브하여 상기 제2 SISO 디코더에 전달하기 위한 인터리버 및 상기 제2 SISO 디코더에서 나온 신호를 디인터리브하기 위한 디인터리버를 포함한다.
상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부는 트렐리스(trellis) 멀티플렉서를 통해 제1/제2 패리티 비트와 시스테마틱 정보 비트를 구분할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 맥스 로그 맵(Max log-MAP) 알고리즘을 이용하여 신호를 복호화할 수 있다.
본 발명에 의하면 가시광 통신 시스템에서 이중 이진 터보 인코딩 방식을 사용함으로써 BER 성능을 향상시키고, 다른 광 잡음에 의해 영향을 받는 BER 성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 블록도이다.
도 3을 참조하면 가시광 통신 시스템은 송신 장치(100), 무선 광 채널(160), 수신 장치(200)를 포함한다.
송신 장치(100)는 데이터(110)를 입력받아 부호화하여 송신하고, 데이터를 두 번 인코딩하는 방식으로 부호화하는 이중 이진 터보 인코더(120)를 포함한다. 보다 상세하게는 송신 장치(100)는 이중이진 터보 인코더(120), 모듈레이터(130), E/O 컨버터(140), LED(150)를 포함한다.
무선 광 채널(160)은 광 대역을 통해 송신장치(100)에서 부호화된 신호를 전 송하기 위한 가시광 통신 채널이다.
수신 장치(200)는 무선 광 채널(160)을 통해 부호화된 신호를 수신하고, 이중 이진 터보 인코더(120)에 의하여 부호화된 신호를 복호화하기 위한 이중 이진 터보 디코더(240)를 포함한다. 보다 상세하게는 수신 장치(200)는 PD(210), O/E 컨버터(220), 디모듈레이터(230), 이중 이진 터보 디코더(240)를 포함한다.
이중 이진 터보 인코더(110)는 입력 데이터(110)를 부호화하는 역할을 한다. 이중 이진 터보 인코더(110)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
모듈레이터(modulator)(130)는 이중 이진 터보 인코더(110)에서 부호화된 신호를 복조하는 역할을 한다.
E/O(Electrical/Optical) 컨버터(140)는 모듈레이터(130)에서 나온 복조된 전기적 신호를 광 신호로 변환하는 역할을 한다.
LED(150)는 E/O 컨버터(140)에서 나온 광 신호를 송신하는 역할을 한다. 본 발명에서는 LED(150)가 광 신호를 송신하기 위한 발광부로 사용되었으나, 실시예에 따라서 다양한 소자가 발광부로 사용될 수 있음은 당연하다.
PD(210)는 무선 광 채널(160)을 통해 광 신호를 수신하는 역할을 한다. 본 발명에서는 PD(210)가 광 신호를 수신하기 위한 수광부로 사용되었으나, 실시예에 따라서 다양한 소자가 수광부로 사용될 수 있음은 당연하다.
O/E(Optical/Electrical) 컨버터(220)는 PD(210)에서 수신한 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 역할을 한다.
디모듈레이터(demodulator)는 O/E 컨버터(220)에서 나온 전기적 신호를 복조 하여 이중 이진 터보 디코더(240)에 전달하는 역할을 한다.
이중 이진 터보 디코더(240)는 O/E 컨버터(220)에서 나온 신호를 복호화하여 출력데이터(250)를 출력한다. 이중 이진 터보 디코더(240)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 이진 터보 인코더의 블록도이다. 이중 이진 터보 인코더(120)는 스위칭부(310), CTC 인터리버(320), 제1구성 인코더(330), 제2구성 인코더(340), 펑쳐링부(250)를 포함한다.
제1구성 인코더(330)는 입력단에 입력되는 데이터를 인코딩하는 역할을 한다.
CTC 인터리버(320)는 입력단(A,B)에 입력되는 데이터를 컨볼루셔널 터보 코드(Convolutional Turbo Code, CTC)로 인터리브(interleave)하는 역할을 한다.
제2구성 인코더(340)는 CTC 인터리버(320)에 연결되어 CTC 인터리버(320)에서 나온 인터리브된 데이터를 인코딩하는 역할을 한다.
스위칭부(310)는 입력단(A,B)을 제1구성 인코더(330)에 연결시키거나 또는 입력단(330)을 CTC 인터리버(320)에 연결시키도록 스위칭동작을 수행한다.
펑쳐링부(350)는 제1구성 인코더부(330) 및 제2구성 인코더부(340)에서 출력되는 신호에 펑쳐링(puncturing) 패턴을 적용하여 출력하는 역할을 한다.
이제 제1구성 인코더(330) 및 제2구성 인코더(340)의 내부구조에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 본 발명에서 제1구성 인코더(330)와 제2구 성 인코더(340)의 구조는 동일하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 인코더의 내부구조를 보여주는 블록도이다.
구성 인코더(310)는 제1가산기(410), 제1시프트 레지스터(420), 제2가산기(430), 제2시프트 레지스터(440), 제3가산기(450), 제3시프트 레지스터(460), 제4가산기(470), 제5가산기(480)를 포함하여 이루어진다.
제1가산기(410)는 제1데이터(A)와 제2데이터(B)를 가산하는 역할을 한다. 본 발명에서 제1가산기(410)에는 제1시프트 레지스터(420)에서 나온 신호와 제3시프트 레지스터(460)에서 나온 신호가 피드백되어 입력될 수 있다.
제1시프트 레지스터(420)는 제1가산기(410)에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하는 역할을 한다.
제2가산기(430)는 제1시프트 레지스터(420)에서 나온 신호와 제2데이터(B)를 가산하는 역할을 한다.
제2시프트 레지스터(440)는 제2가산기(430)에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하는 역할을 한다.
제3가산기(450)는 제2시프트 레지스터(440)에서 나온 신호와 제2데이터(B)를 가산하는 역할을 한다.
제3시프트 레지스터(460)는 제3가산기(450)에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하는 역할을 한다.
제4가산기(470)는 제3시프트 레지스터(460)에서 나온 신호와 제1가산기(410) 에서 나온 신호를 가산하는 역할을 한다. 도 5의 실시예에서 제4가산기(470)에서는 W1 또는 W2의 신호가 출력된다.
제5가산기(480)는 제4가산기(470)에서 나온 신호와 제2시프트 레지스트(440)에서 나온 신호를 가산하는 역할을 한다. 도 5의 실시예에서 제5가산기(480)에서는 Y1 또는 Y2의 신호가 출력된다.
본 발명에서 이중 이진 터보 인코더(120)는 A, B 데이터가 직접 구성 인코더(310)에 입력되는 첫번째 인코딩과, A, B 데이터가 CTC 인터리버(320)를 거쳐서 구성 인코더(320)에 입력되는 두번재 인코딩이 이루어진다. 즉, 하나의 데이터 스트림에 대하여 2번의 인코딩이 이루어지는 구조이다.
본 발명에서 이중 이진 터보 인코더(120)는 모두 제로 상태로 초기화된 다음, 증가하는 어드레스를 갖는 원래 신호의 시퀀스에 의해 데이터가 입력된다. 이때, 데이터 시퀀스는 한번 인코딩된다. 순환 상태 Sc 값은 다음 [수학식3]과 같다.
[수학식 3]
Figure 112009072488046-PAT00012
여기서, I는 단위행렬, GM은 코드의 행렬 발생기이다. 수학식 3에서 M과 SM 0의 서로 다른 값에 대한 Sc의 값의 변화가 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 상태 응답표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 이진 터보 디코더(240)의 블록도이다. 이중 이진 터보 디코더(240)는 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부(610), 제1 SISO 디코더(620), 인터리버(630), 제2 SISO 디코더(640), 디인터리버(650)를 포함하여 이루어진다.
디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부(610)는 입력된 신호를 디모듈레이팅(demodulating)하고 디멀티플렉싱(demultiplexing)하는 역할을 한다. 본 발명에서 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부(610)는 트렐리스(trellis) 멀티플렉서를 통해 제1/제2 패리티 비트와 시스테마틱 정보 비트를 구분할 수 있다. 시스테마틱 정보는 dw={00, 01, 10, 11}의 채널값이다.
제1 SISO 디코더(620)는 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부(610)에서 나온 제1 패리티 신호 및 시스테마틱 정보(Systematic information)를 SISO(Soft Input Soft Output) 방식으로 디코딩하는 역할을 한다.
인터리버(630)는 제1 SISO 디코더(620)에서 나온 신호를 인터리브하여 제2 SISO 디코더(640)에 전달하는 역할을 한다.
제2 SISO 디코더(640)는 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부(610)에서 나온 제2 패리티 신호 및 시스테마틱 정보를 SISO 방식으로 디코딩하는 역할을 한다.
디인터리버(650)는 제2 SISO 디코더(640)에서 나온 신호를 디인터리브하는 역할을 한다.
Figure 112009072488046-PAT00013
는 i=1,2,3에 대한 사후확률의 로그 우도비(log-likelihood ratio, LLR)이다.
Figure 112009072488046-PAT00014
는 외부 정보이다.
본 발명에서 이중이진 터보 디코더(240)는 맥스 로그 맵(Max log-MAP) 알고리즘을 이용하여 신호를 복호화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 코딩기법에 따른 BER 성능을 도시한 그래프이다. 도 8의 실시예에서는 부호율을 1/3로 부호화한 BER 성능과, 채널 부호 기술을 사용하지 않은 상태의 BER 성능을 비교한 것이다.
도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에서는 이중 이진 터보 부호를 적용함으로써, 약 5[dB] 이상의 성능 개선 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 이중 이진 터보 부호화 기술은 가시광 통신 시스템에 있어서 성능 향상에 효과적임을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반복 복호 횟수에 따른 BER 성능을 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 반복 복호 횟수가 증가함에 따라 BER 성능도 개선됨을 확인할 수 있다.
그러나, 일정 반복 횟수 이상이 되면, 아무리 반복 복호를 수행하더라도 성능 개선 효과를 기대할 수 없다. 이러한 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 부호율이 증가할수록 성능 개선 효과가 오히려 떨이지고 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 효과를 극대화하기 위해서는 실험에 따라 적절한 반복 복호 횟수를 설정하여 구현하는 것이 바람직하다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 일반적인 가시광 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 확산형 LOS(Line of Sight) 채널 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 이진 터보 인코더의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 인코더의 내부구조를 보여주는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 상태 응답표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 이진 터보 디코더의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 코딩기법에 따른 BER 성능을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반복 복호 횟수에 따른 BER 성능을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화율에 따른 BER 성능을 도시한 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 송신 장치 120 이중 이진 터보 인코더
130 모듈레이터 140 E/O 컨버터
150 LED 160 무선 광채널
200 수신 장치 210 PD
220 O/E 컨버터 230 디모듈레이터
240 이중 이진 터보 디코더 310 스위칭부
320 CTC 인터리버 330 제1 구성 인코더
340 제2 구성 인코더 350 펑쳐링부
410 제1가산기 420 제1 시프트 레지스터
430 제2가산기 440 제2 시프트 레지스터
450 제3가산기 460 제3 시프트 레지스터
470 제4가산기 480 제5가산기
490 펑쳐링부 620 제1 SISO 디코더
630 인터리버 640 제2 SISO 디코더
650 디인터리버
610 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부

Claims (19)

  1. 데이터를 입력받아 부호화하여 송신하고, 데이터를 두 번 인코딩하는 방식으로 부호화하는 이중 이진 터보 인코더를 포함하는 송신 장치;
    광 대역을 통해 상기 송신장치에서 부호화된 신호를 전송하기 위한 무선 광 채널; 및
    상기 무선 광 채널을 통해 상기 부호화된 신호를 수신하고, 상기 이중 이진 터보 인코더에 의하여 상기 부호화된 신호를 복호화하기 위한 이중 이진 터보 디코더를 포함하는 복호화하는 수신 장치를 포함하는 가시광 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 장치는,
    상기 이중 이진 터보 인코더에서 부호화된 신호를 복조하기 위한 모듈레이터(modulator);
    상기 모듈레이터에서 나온 복조된 전기적 신호를 광 신호로 변환하기 위한 E/O(Electric/Optical) 컨버터; 및
    상기 E/O 컨버터에서 나온 광 신호를 송신하기 위한 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광부는 LED(Light Emitting Diode)인 것임을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 무선 광 채널을 통해 광 신호를 수신하기 위한 수광부;
    상기 수광부에서 수신한 광 신호를 전기적 신호로 변환하기 위한 O/E(Optical/Electric) 컨버터; 및
    상기 O/E 컨버터에서 나온 전기적 신호를 복조하여 상기 이중 이진 터보 디코더에 전달하기 위한 디모듈레이터(demodulator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수광부는 PD(Photo Diode)인 것임을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이중 이진 터보 인코더는,
    입력단에 입력되는 데이터를 인코딩하기 위한 제1구성 인코더;
    입력단에 입력되는 데이터를 컨볼루셔널 터보 코드(Convolutional Turbo Code, CTC)로 인터리브(interleave)하기 위한 CTC 인터리버;
    상기 CTC 인터리버에 연결되어 상기 CTC 인터리버에서 나온 인터리브된 데이터를 인코딩하기 위한 제2구성 인코더;
    입력단을 상기 제1구성 인코더에 연결시키거나 또는 입력단을 상기 CTC 인터리버에 연결시키도록 스위칭동작을 수행하는 스위칭부; 및
    상기 제1구성 인코더부 및 상기 제2구성 인코더부에서 출력되는 신호에 펑쳐링(puncturing) 패턴을 적용하기 위한 펑쳐링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1구성 인코더 및 제2구성 인코더는,
    제1데이터와 제2데이터를 가산하기 위한 제1가산기;
    상기 제1가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제1시프트 레지스터;
    상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터를 가산하기 위한 제2가산기;
    상기 제2가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제2시프트 레지스터;
    상기 제2시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터를 가산하기 위한 제3가산기;
    상기 제3가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제3시프트 레지스터;
    상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제1가산기에서 나온 신호를 가산하기 위한 제4가산기; 및
    상기 제4가산기에서 나온 신호와 상기 제2시프트 레지스트에서 나온 신호를 가산하기 위한 제5가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1가산기에는 상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1가산기에는 상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이중이진 터보 디코더는,
    입력된 신호를 디모듈레이팅(demodulating)하고 디멀티플렉싱(demultiplexing)하기 위한 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부;
    상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제1 패리티 신호 및 시스테마틱 정보(Systematic information)를 SISO(Soft Input Soft Output) 방식으로 디코딩하기 위한 제1 SISO 디코더;
    상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제2 패리티 신호 및 시스테마틱 정보를 SISO 방식으로 디코딩하기 위한 제2 SISO 디코더;
    상기 제1 SISO 디코더에서 나온 신호를 인터리브하여 상기 제2 SISO 디코더에 전달하기 위한 인터리버; 및
    상기 제2 SISO 디코더에서 나온 신호를 디인터리브하기 위한 디인터리버를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부는 트렐리스(trellis) 멀티플렉서를 통해 제1/제2 패리티 비트와 시스테마틱 정보 비트를 구분하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이중이진 터보 디코더는 맥스 로그 맵(Max log-MAP) 알고리즘을 이용하여 신호를 복호화하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신 시스템.
  13. 입력단에 입력되는 데이터를 인코딩하기 위한 제1구성 인코더;
    입력단에 입력되는 데이터를 컨볼루셔널 터보 코드(Convolutional Turbo Code, CTC)로 인터리브(interleave)하기 위한 CTC 인터리버;
    상기 CTC 인터리버에 연결되어 상기 CTC 인터리버에서 나온 인터리브된 데이터를 인코딩하기 위한 제2구성 인코더;
    입력단을 상기 제1구성 인코더에 연결시키거나 또는 입력단을 상기 CTC 인터리버에 연결시키도록 스위칭동작을 수행하는 스위칭부; 및
    상기 제1구성 인코더부 및 상기 제2구성 인코더부에서 출력되는 신호에 펑쳐링(puncturing) 패턴을 적용하기 위한 펑쳐링부를 포함하는 이중 이진 터보 인코더.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1구성 인코더 및 제2구성 인코더는,
    제1데이터와 제2데이터를 가산하기 위한 제1가산기;
    상기 제1가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제1시프트 레지스터;
    상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터를 가산하기 위한 제2가산기;
    상기 제2가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제2시프트 레지스터;
    상기 제2시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제2데이터를 가산하기 위한 제3가산기;
    상기 제3가산기에서 나온 신호를 디지털적으로 시프트하기 위한 제3시프트 레지스터;
    상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호와 상기 제1가산기에서 나온 신호를 가산하기 위한 제4가산기; 및
    상기 제4가산기에서 나온 신호와 상기 제2시프트 레지스트에서 나온 신호를 가산하기 위한 제5가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 이진 터보 인코더.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1가산기에는 상기 제1시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력되는 것을 특징으로 하는 이중 이진 터보 인코더.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1가산기에는 상기 제3시프트 레지스터에서 나온 신호가 피드백되어 입력되는 것을 특징으로 하는 이중 이진 터보 인코더.
  17. 입력된 신호를 디모듈레이팅(demodulating)하고 디멀티플렉싱(demultiplexing)하기 위한 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부;
    상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제1 패리티 신호 및 시스테마틱 정보(Systematic information)를 SISO(Soft Input Soft Output) 방식으로 디코딩하기 위한 제1 SISO 디코더;
    상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부에서 나온 제2 패리티 신호 및 시스테마틱 정보를 SISO 방식으로 디코딩하기 위한 제2 SISO 디코더;
    상기 제1 SISO 디코더에서 나온 신호를 인터리브하여 상기 제2 SISO 디코더에 전달하기 위한 인터리버; 및
    상기 제2 SISO 디코더에서 나온 신호를 디인터리브하기 위한 디인터리버를 포함하는 이중 이진 터보 디코더.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 디모듈레이터 및 디멀티플렉싱부는 트렐리스(trellis) 멀티플렉서를 통해 제1/제2 패리티 비트와 시스테마틱 정보 비트를 구분하는 것을 특징으로 하는 이중 이진 터보 디코더.
  19. 제17항에 있어서,
    맥스 로그 맵(Max log-MAP) 알고리즘을 이용하여 신호를 복호화하는 것을 특징으로 하는 이중 이진 터보 디코더.
KR1020090114525A 2009-11-25 2009-11-25 이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템 KR20110057906A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090114525A KR20110057906A (ko) 2009-11-25 2009-11-25 이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090114525A KR20110057906A (ko) 2009-11-25 2009-11-25 이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110057906A true KR20110057906A (ko) 2011-06-01

Family

ID=44393468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090114525A KR20110057906A (ko) 2009-11-25 2009-11-25 이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110057906A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130141336A (ko) * 2012-05-15 2013-12-26 삼성전자주식회사 명도 조절이 가능한 가시광 통신을 위한 오류 정정 방법 및 장치
US9136870B2 (en) 2012-05-15 2015-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus with error correction for dimmable visible light communication
CN113167677A (zh) * 2019-03-01 2021-07-23 华为技术有限公司 光学信号的多层编码

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130141336A (ko) * 2012-05-15 2013-12-26 삼성전자주식회사 명도 조절이 가능한 가시광 통신을 위한 오류 정정 방법 및 장치
US9136870B2 (en) 2012-05-15 2015-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus with error correction for dimmable visible light communication
CN113167677A (zh) * 2019-03-01 2021-07-23 华为技术有限公司 光学信号的多层编码
CN113167677B (zh) * 2019-03-01 2023-10-20 华为技术有限公司 光学信号的多层编码

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8418035B2 (en) Method and system of single carrier block transmission with parallel encoding and decoding
AU730832B2 (en) Apparatus, and associated method, for transmitting and receiving a multi-stage, encoded and interleaved digital communication signal
KR100763378B1 (ko) 다수의 안테나를 이용한 신호 송수신 방법 및 이를 위한시스템
US7251285B2 (en) Method and apparatus for transmitting and receiving using turbo code
US8555134B2 (en) Turbo coding for upstream and downstream transmission over a channel
CN101834672B (zh) 一种双码分层空时编码系统和基于该编码的光通信方法
US20120057641A1 (en) Transmitting method and a receiving method of a modulated data stream
KR100831178B1 (ko) 광대역 무선접속 통신시스템에서 프레임 제어 헤더를통신하기 위한 장치 및 방법
KR20110057906A (ko) 이중 이진 터보 인코더, 이중 이진 터보 디코더 및 이를 포함하는 가시광 통신 시스템
CN1197337A (zh) 高频谱效率传输cdma调制信号的方法和装置
US7116906B2 (en) Wireless optical system for high bandwidth communications
US8375260B2 (en) Apparatus and method for transmitting signal using bit grouping in wireless communication system
Vaz et al. Performance analysis of Forward Error Correcting Codes in a Visible Light Communication System
JP2001251199A (ja) 送信装置、通信システム及びその方法
KR20020046547A (ko) 통신 시스템에서의 신호 전송 방법
CN109547158B (zh) 一种Turbo码的编码方法及译码方法
US20090041097A1 (en) Apparatus and method for network-coding
KR100392638B1 (ko) 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 시스템의 송/수신 장치
KR100718608B1 (ko) 무선통신 시스템에서의 전송 신호 디코딩 방법 및 장치
WO2020062231A1 (zh) 信息处理方法、装置、载体及存储介质
Song et al. Code design for multiuser MIMO
CN105721055A (zh) 室内可见光通信方法
KR101216102B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 비트 그룹핑을 이용하여 신호를 전송하기 위한 장치 및 그 방법
KR100403086B1 (ko) 무선통신을 위한 스페이스-타임 트렐리스 부호의 생성방법
Lin et al. Turbo codes for 10-66Ghz WiMAX systems

Legal Events

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