KR960008984B1 - 소프트 결정 방법 및 장치 - Google Patents

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에드워드 보쓰 데이빗
데이빗 라스키 필립
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빈센트 죠셉 로너
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    • H04L25/03318—Provision of soft decisions

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]
소프트 결정 방법 및 장치
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 블럭도이다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 소프트 결정 디코딩(soft decision decoding)에 관한 것이다.
특히, 시-분산 신호(time-dispersed signals)를 가진 통신 회로망에 있어서, 본 발명은 등화 과정(equalization)동안의 소프트 결정 디코딩에 관한 것이다.
본 발명은, 특히 소정의 심볼 세트에서의 심볼 수 보다 큰 다수의 가능 값들을 가진 회수된 신호에 따라 동작하는 에러 보정 또는 검출 디코더를 사용함으로써 소정의 심볼 세트가 전송되었던 수신기에서의 결정(소프트 결정 디코딩으로 불림)에 관한 것으로서, 특히, 시-분산 신호를 가진 통신 회로망에 있어서, 본 발명은 등화 과정 동안 얻은 정보를 사용하는 소프트 결정 디코딩에 관한 것이다.
[발명의 배경]
페이딩 무선 채널(fading radio channel)과 같이 훼손되기 쉬운 매체를 통한 디지탈 전송에 있어서, 나선형(convolutional) 에러 보정 코딩이 약간의 훼손에도 불구하고 정보가 여전히 재구성될 수 있도록 시간이 경과함에 따라 전송된 정보를 분류하는데 사용된다. 비터비(Viterbi) 알고리즘 채널 디코딩과 같은 에러 보정 디코딩 기술이 훼손된 신호로부터 최초에-전송된 정보를 재구성하는데 사용된다.
디지탈 무선 전화 시스템이 있어서, 고속 데이타 디지탈 무선 전송은 빌딩으로부터의 다중 반사 및 에코와 전송 경로에 있어서의 기타 방해물로 인한 심각한 심볼 사이의 간섭(ISI : intersymbol interference)을 일으키다. 상기 ISI는 특히 심볼 시간의 상당부가 비교할만한 량만큼 지연되어 수신기에 여러 반사가 도달하게 되는 심한 지연-확장 채널에서 특히 심각하다. 따라서, 적응성 등화, 즉 신호상에서의 이들 다중 경로, 시-분산 효과를 설명하고 때맞춰 상기 에코를 재정렬하고자 시도하는 적응성 등화가 에러 보정 또는 검출에 앞서 사용된다. 문제점은 상기 등화 과정이 수신된 각각의 심볼에 관한 명확한 결정(하으(hard)결정)에 대해 합성된 다중 경로 신호로 전달된 정보를 추출해내려 한다는 것이다. 예컨대, 단지 2개의 심볼중 하나가 송출될 수 있는 이진수에 있어서, 이퀄라이저의 출력은 2개의 값중 단자 하나를 취할 수 있다(이들 값은 이퀄라이저의 하드 결정으로 지칭됨).
비교적 양호한 결정이 소프트 정보의 유효성을 가진 개별적으로 전송된 심볼 값에 대해 이루어질 수 있음이 잘 인지된다. 즉, 에러 보정동안일 경우, 심볼이 수신될때 신호의 품질이 어떠한지 디코더에 알려질 수도 있으며, 결국 전송된 심볼의 참값이 실제로 무었이었는지에 관한 비교적 양호한 결정이 이루어질 수 있다. 이 소프트 정보는 임의의 주어진 심볼 검출시 포착된 신뢰도의 판단 기준을 나타낸다. 그러나, 이러한 소프트 정보는 통상적으로 등화 과정에 의해 제기되어 왔다.
종래의 지식은 무선 복조기(RF, IF 또는 판별기 스테이지)에서 또는 그에 앞서, 즉 신호의 품질을 나타내는 정보(신호 강도, 노이즈 및 왜곡)가 풍부한 한점에서 소프트 정보가 전개될 수 있음을 설명해준다. 예컨대, Tadashi Matsumoto의 제6도와; LEEE Journal on Selected Areas in Comm, 1989년 1월호, 제7권, 제1호인 디지탈 이동 라디오 내에서 수신된 신호 인벨로프를 사용한 블럭 코드의 소프트 결정 디코딩 또는 1985년 2월 5-7, 핀란드의 Espoo에서 있었던 디지탈 육상 이동 무선 통신에 관한 Nordic Seminar의 학회지, PP219 내지 227의 디지탈 이동 무선 기술에 있어서의 변조 및 채널 코딩을 참조하면 된다. 합성 신호 인벨로프가 심하게 지연-확장된 채널에서 잘못된 정보를 발생시킨다는 사실이 아직도 널리 인지되어 있지 않다. 이것은 다른 신호 인벨로프 변화를 초래하는 각 신호 경로의 현상(이후 마이크로 페이딩(microfading)이란 말로 용어화됨)으로 가능해질 수 있으며, 주어진 수신기 속도에서의 종래의 레일리 페이딩(Rayleigh fading)에 대해 공지된 것보다 훨씬 빨리 변화가 일어날 수 있다.
본 발명은 이러한 결점을 극복하고 이하의 장점을 실현하는 것을 목적으로 하며, 페이딩, 마이크로페이딩 및 심볼 사이의 간섭이 합성 신호 인벨로프가 소프트 정보를 전개하기 위한 불량한 선택이 되는 것을 개선한다.
[발명의 요약]
시-분산 신호를 가진 통신 회로망에 있어서, 소프트 결정 디코딩을 위한 메카니즘이 제공된다. 이 메카니즘은 시-분산 신호의 무선 수신과, 상기 시-분산 효과를 최소한 부분적으로 등화시키는 것과, 상기 신호 안에 포함된 정보를 회수하는 것과, 상기 회수된 정보와 최소한-부분적으로-등화된 신호(최소한 회수될 정보의 일부분이 분배되는 동안의 신호로부터 취해진 수만큼 축적되었음)의 절대값을 곱하는 것 및 에러보정의 비터비 알고리즘 채널 디코딩계에 의해 상기 곱해진 정보를 에러-보정하는 것을 포함한다. 따라서, 소프트 결정 정보가 등화 과정 자체로부터 발생된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원 명세서를 보다 상세히 설명하겠다.
[상세한 설명]
제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 블럭도이다. 이것은 직렬로 연결된 수신기(RF/IF), 이퀄라이저(EQ) 및 채널 디코더(DECODER)를 가진 라디오를 도시하며, 상기 수신기는 무선 주파수(RF), 중간 주파수(IF) 및 복조(DEMOD) 스테이지를 갖고, 상기 이퀄라이저(EQ)는 채널 정합 필터(MF) 및 최대 가능 시퀀스 에스티메이터(maximum likelihood seqence estimators, MLSE)를 가지는데, 이들 모두는 통상적으로 이 분야에 숙련된 사람들에 의해 잘 이해된다(IEEE Trams, Comm., 1974년 5월호 Vol. COM-22, 제5번, 페이지 624 내지 636에 G. Ungerboeck의 캐리어-변조 데이타-전송 시스템에 적합한 최대 가능 수신기, IEEE Journal on Selected Areas in Comm, 1989년 1월호, 제7권, 제1번, 페이지 122 내지 129의 D'Avella, Moreno와 Sant'Agostino의 제2도를 참조하여라). 복잡한 동기화 상관기(모토로라사에 양도된 US 4,829,543 및 US 4,852,090와 다르지 않게)가 정합 필터(MF)에 대한 계수를 제공해준다.
통상적으로, 지연-확장 특성을 나타내는 무선 주파수 신호가 수신되어, 중간 주파수로 변환되고 심볼당 n 샘플로 복조된다. 상기 정합 필터(MF)가 다중 경로 채널 특성으로 정합되고, MLSE가 수신된 심볼에 관해 하드(±1) 한번에 한 심볼 결정(hard(±1) one-symbol-at-a time decision)을 이루는 동안 다중 경로 에코를 책임지며 재정렬한다.
통상적으로, 비터비 알고리즘 채널 디코더(DECODER)가 하드 결정에 따라 에러 보정을 실행하며 전송된 정보를 디코딩 한다.
종래의 지식에 따라 무선 복조기에서의 합성 신호 인벨로프로부터 소프트 결정 정보를 전개하기 보다, 페이딩, 마이크로페이딩, 다중 경로 및 심볼 사이의 간섭의 효과가 최소한 채널 정합 필터링에 의해 설명된 후 신뢰 정보(confidence information)가 전개된다. 이 변화된 신호는 합성 인벨로프의 바람직하지 않은 몇몇 특성이 정합한 필터링을 통해 제거된다는 점에 있어서 합성 신호 인벨로프보다 믿을만하다. 따라서, MLSE(양호한 실시예에 있어서 ±1)의 하드 결정 출력이 정합된 필터(MF) 출력 절대값(ABS)에 의해 웨이팅(곱셈)되고, 비교적 양호한 에러 보정 평가가 비터비 알고리즘 채널 디코더(DECODER)에서 이루어지는 소프트 정보를 제공하기 위해 MLSE(DELAY)의 처리 시간동안 책임지도록 적절하게 지연된다. 정합된 필터 출력의 절대값은 그 크기만큼만 MLSE의 결정이 곱해지도록 취해지며, 정합 필터(MF)에 의해 출력되는 샘플의 사인과는 무관한다. 즉, MLSE의 출력 결정은 이들 각각의 결정에 대한 신뢰성에 의해 웨이팅되며, 이 경우 신뢰성은 주어진 심볼 샘플 시간에서 MLSE로의 입력의 진폭으로서 취해진다.
최근의 전류 전송 강도와 신호 강도의 평균에 의한 전류 전송에 대한 절대값을 점진적으로 축척(SCALE)하므로써 보다 개선된다. 유럽형 차세대 디지탈 셀 방식 시스템에 있어서, 260비트의 디지탈화된 음성 블럭이 코딩되고 재정렬되며, 8개의 TDMA 버스트에 걸쳐 대각으로 인터리브된다. 각 버스트에 대한 MLSE하드 결정(±1)이 소프트 결정 정보(SDn)에 의해 웨스팅 되며, 이는 현재는 버스트 및 여러 이전 버스트에 대해 정합된 필터 출력의 절대값 평균들에 대한 평균계수를 포함한다. 이것은 다음 방법에 의해 계산된다. 주어진 버스트 m에 대해, MLSE에 의해 결정되어 정합 필터의 출력에서의 심볼당 한 샘플의 비율로 디코딩될 N 심볼(양호한 실시예에 있어서 N=114)이 존재할 경우, 특정 샘플이 Xmn으로 표시될 수 있으며, 이때 n=1,…N이다. 정합 필터를 통한 각 버스트의 처리 종료시, 평균 Am은 다음과 같이 형성된다.
이들 M개의 평균은 균분될 수 있으며, 버스트 m에 대해 다음과 같은 Qm을 부여해준다.
버스트 m에 대한 MLSE 하드 결정이 dn(이때, n=1,…,N임)으로 주어질 경우, 각 샘플에 대해 나선형 디코더로 통과된 소프트 결정 정보는 다음과 같이 된다.
상기 계수 Qm는 페이딩된 채널장에서 특히 빈약한 버스트 및 심볼의 샘플을 두드러지게 하는 효과를 가지며, 이들의 소프트 결정값을 비축척된 경우에서 보다 훨씬 낮게 한다. 축척 계수 Qm가 나타내는 시간의 길이는 가변적일 수 있다. 양호한 실시예에서 시분할 다중 액세스(TDMA) 시스템에서의 버스트-중심 처리(burst-oriented processing)를 들 수 있으며, 여기서 M=8은 어떠한 축척도 결코 사용되지 않는 경우에 대한 개선안을 제공해 줌을 알 수 있다. 그러나, 어떠한 축척도 결코 사용하지 않음으로써, Qm=1은 비터비 알고리즘 나선형 디코더에서 MLSE의 하드 결정 dn만을 사용하므로써 여전히 개선안을 제공한다. 그러나, 본 발명을 버스트-중심 TDMA 시스템으로 제한할 필요는 없다. 연속-시간 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 무선 전송 시스템에 있어서, 트레이닝 및 동기화 과정이 특정 심볼 패턴이 사용되는지 여부에 관계없이 소정의 간격으로 발생할 수 있다. 이 트레이닝 과정이 정합된 필터의 전달 함수를 조절함에 따라, 상기 출력은 소프트 결정 정보로서 상기 공식에서와 같이 여전히 사용될 수 있으며, 정합된 필터 출력의 상응하는 절대값으로 MLSE의 하드 결정을 금할 수 있다. 축척이 실행될 경우, 이것은 적절한 시간에 걸친 정합 필터 출력의 절대값의 구동 평균(running average)으로서 이루어질 수 있게 될 것이다.
본 발명의 다른 장점은 등화 과정 자체로부터 신뢰할만한 소프트 결정 정보를 전개하는 동안 계산이 간단하는 것이다.
보다 양호한 실행이 소프트 정보를 전개하기 위한 MF 출력 대신 MLSE 브랜치 메트릭스(위와 같이 축척된)를 사용하므로써 이루어질 수 있다. 이것은 각 스테이트 전이에서의 매트릭스 계산(앞서 인용된 Ungerboeck)의 공식(31 또는 32)를 참조)과 심볼이 전송되는 출력 하드 결정만큼 상기 계산값을 곱하는 것을 포함한다. 이것은, 사실상, 각각의 MLSE의 하드 결정에 대해 신뢰 계수를 부여하고자 한다.
따라서, 시-분산 신호를 가진 통신 회로망에 있어서, 소프트 결정 디코딩을 위한 메카니즘이 제공된다. 상기 메카니즘은 시-분산 신호의 무선 수신 단계와, 이들 시-분산 효과를 최소한 부분적으로 등화하는 단계와, 상기 신호안에 포함된 정보를 회수하는 단계와, 상기 회수된 정보를 최소한-부분적으로 등화된 신호(현재의 상태와 과거의 히스토리로부터 얻은 수만큼 축척되었음)의 절대값과 곱셈하는 단계 및 에러 보정의 비터비 알고리즘 채널 디코딩계에 의해 상기 곱해진 정보를 에러 보정하는 단계를 포함한다. 따라서, 등화과정 자체로부터 소프트 결정 정보가 발생된다.
본 발명의 양호한 실시예가 기술되어 도시되는 반면, 즉 발명의 다른 변형 및 수정안이 실행될 수 있다는 사실이 이 분야에 숙련된 사람들에 의해 인지될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 이들 특정(정합)필터, (최대가능) 시퀀스 에스더메이터 또는 (비터비 알고리즘 채널 디코더) 에러 보정기에만 제한되지 않고, 결정 피드백 이퀄라이저와 함께 보다 유용하게 사용될 수 있다.
상기 변형 및 다른 변형이 첨부된 본 발명의 청구범위내에 해당될 것이 기대된다.

Claims (10)

  1. 소프트 결정 디코딩(soft decision decoding) 방법에 있어서, 시-분산 신호(time-despersed signal)를 수신하는 단계; 시-분산 효과를 가지며, 상기 시분산 신호에 포함된 정보를 회수하는 단계; 상기 회수된 정보의 시-분산 효과를 설명하는 단계; 상기 수신된 시-분산 신호의 절대값을 포함하는 웨이트(weight)를 사용하여 상기 회수된 정보를 웨이팅하는 단계; 및 상기 주어진 웨이트를 고려하여 상기 회수된 정보를 평가(evaluating)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시-분산 효과 설명 및 정보 회수 단계가 등화 과정(equalization)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 디코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시-분산 효과 설명 단계가 다수의 다중 경로 시분산 효과를 등화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 디코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시-분산 효과 설명 및 정보 회수 단계가 채널 정합 필터링 및 시퀀스 추정을 수반한 적응성(adaptive) 등화 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 디코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시-분산 효과 설명 및 정보 회수 단계가 채널 정합 필터링 및 최대 가능 시퀀스 추정을 수반한 적응성 등화 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 디코딩 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시-분산 효과 설명 및 정보 회수 단계가 결정 피드백 등화 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 디코딩 방법.
  7. 소프트 결정 장치에 있어서, 시분산 효과를 가진 시분산 신호를 수신하는 수단; 상기 수신 수단과 연결되어 상기 시분산 신호안에 포함된 정보를 회수하는 수단; 및 상기 시분산 효과의 설명 후, 상기 회수된 정보를 상기 시분산 신호의 절대값을 사용하여 웨이팅하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 장치.
  8. 소프트 결정 방법에 있어서, 시분산 효과를 가진 시분산 신호를 수신하는 단계; 상기 시분산 신호에 포함된 정보를 회수하는 수단; 및 상기 시분산 효과 등화후, 상기 회수된 정보를 상기 시분산 신호의 절대값으로 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 장치.
  9. 소프트 결정 방법에 있어서, 시분산 신호의 무선 수신 단계와; 상기 시분산 신호에 포함된 정보를 회수하는 단계; 및 상기 회수된 정보의 최소한 일부분이 분배되는 간격에 걸쳐 축척된 상기 시분산 신호의 절대값만큼 상기 회수된 정보를 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 장치.
  10. 소프트 결정 장치에 있어서, 시분산 신호의 무선 수신 수단과; 상기 수신 수단에 연결되어, 상기 시분산 신호에 포함된 정보를 회수하는 단계; 및 상기 회수된 정보를 상기 시분산 신호의 절대값만큼 곱하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 결정 장치.
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