KR100332805B1 - 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 장치 및 부호화/복호화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 장치 및 부호화/복호화 방법에 관한 것으로, 직렬 연쇄 부호기는 내부 컨벌루션 엔코더로 RSC를 사용하고, 외부 컨벌루션 엔코더로 NSC를 사용할 경우에 가장 좋은 성능을 보일 수 있는데도 종래에는 하드웨어적 복잡도 때문에 외부 컨벌루션 엔코더와 내부 컨벌루션 엔코더에 모두 동일한 부호(일반적으로 RSC)를 사용하여 성능 향상에 한계가 있는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 입력 데이터(X(t)) 또는 테일 비트 생성을 위해 컨벌루션 부호기에 입력되는 비트를 선택하기 위한 제1스위칭부와; 상기 컨벌루션 부호기를 RSC 또는 NSC로 동작시키기 위한 데이터의 궤환 루트를 선택하는 제2스위칭부와; 상기 컨벌루션 부호기의 동작 상태(RSC 또는 NSC)에 따라 그 출력 데이터를 출력하기 위한 제3스위칭부를 포함하여 구성함으로써 하나의 컨벌루션 부호기를 간단한 스위칭 조작에 의해 특성이 다른 두 종류의 컨벌루션 부호기로 동작할 수 있도록 하여 추가적인 비용 및 하드웨어적 복잡도를 거의 증가시키지 않으면서 이를 이용하여 구성한 연쇄 컨벌루션 부호기의 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 장치 및 부호화/복호화 방법{SERIALLY CONCATENATED CONVOLUTIONAL ENCODING APPARATUS AND ENCODING/DECODING METHOD}

본 발명은 차세대 이통통신 시스템에 적용될 연쇄 컨벌루션 부호화 기술에 관한 것으로, 특히 두 종류의 부호기를 한 시스템에 사용하는 경우에 있어서 하드웨어적 복잡도를 낮추는데 적당하도록한 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 장치 및 부호화/복호화 방법에 관한 것이다.

차세대 이동통신 시스템(예: IMT-2000)에서 널리 사용되고 있는 병렬 연쇄 컨벌루션 부호는 높은 SNR(Signal to Noise Ratio)에서 성능 포화 현상이 일어나 더 이상의 성능 향상이 발생하지 않는 단점을 가지고 있는 반면에 직렬 연쇄 컨벌루션 부호는 지속적으로 성능이 향상되는 특성으로 인해 다음 세대의 부호화 기술로 각광받고 있다.

이와 같은 연쇄 컨벌루션 부호기는 여러 개의 구성 부호기(Component encoder)를 각각 병렬 및 직렬로 연결하여 구성되는데, 시스템의 복잡도를 줄이기 위해 동일한 종류의 구성 부호기를 직렬 혹은 병렬로 연결하여 사용하는 것이 일반적이었다.

그러나, 필요에 따라서는 다른 종류의 구성 부호기를 사용할 경우 더욱 향상된 성능을 얻을 수 있는데, 예를 들어 2개의 구성 부호기를 사용하는 직렬 연쇄 컨벌루션 부호기의 경우 동일한 종류의 부호를 사용하는 것보다 RSC(Recursive systematic Convolutional code)를 내부 부호로, NSC(Nonsystematic Convolutional code)를 외부 부호로 사용한 경우가 가장 좋은 성능을 보인다.

먼저, 도1은 구속장이 3이고, 부호율이 1/2인 일반적인 RSC 부호기의 구성도로서, 예를 들어 입력 데이터의 한 프레임이 {X₁,X₂,X₃,...,X_k-1,X_k}라고 하면, 트렐리스 종료를 위하여 2비트의 테일 비트가 첨가된다.

즉, 한 프레임이 {X₁,X₂,X₃,...,X_k-1,X_k,T₁,T₂}가 된다. 그 결과 컨벌루션 엔코더의 출력 데이터 비트수는 (k+2)×2가 되고, 이 중에서 끝 부분의 4비트가 테일 비트에 의해 발생된 부호어들이며, 상기 RSC 부호기에 대한 트렐리스도가 도2에 도시되어 있다.

다음, 도3은 구속장이 3이고, 부호율이 1/2인 NSC 부호기의 구성도로서, 상기 RSC 부호기와의 차이점이라면 트렐리스 종료를 위한 테일 비트가 '0'에 의해 생성되어 첨가된다는 것이며, 이에 대한 트렐리스도가 도4에 도시되어 있다.

상기와 같은 RSC 또는 NSC 부호기는 통신 시스템의 연쇄 컨벌루션 부호기의 각 구성 부호기로 사용되는데, 그 일반적인 직렬 연쇄 컨벌루션 부호기의 구성은 도5에 도시된 바와 같다.

즉, 테일 비트가 포함된 입력 데이터(X)를 외부 부호로 컨벌루션 부호화 처리하는 외부 컨벌루션 엔코더(12)와; 상기 외부 컨벌루션 엔코더(12)의 출력신호를 펑처링하는 펑처링 처리부(13)와; 상기 펑처링 처리부(13)의 출력신호를 무작위 순서로 인터리빙하는 인터리버(14)와; 상기 인터리버(14)의 출력신호를 내부 부호로 컨벌루션 부호화 처리하는 내부 컨벌루션 엔코더(15)와; 상기 내부 컨벌루션 엔코더(15)의 출력 신호에서 테일 비트에 의한 내부 부호어들을 포함시키거나 제외시켜 펑처링하는펑처링 처리부(16)로 구성한 것으로, 이의 동작을 설명하면 다음과 같다.

일단, 입력 데이터(X)가 외부 컨벌루션 엔코더(12)에서 외부 부호로 컨벌루션 부호화 처리된 다음 펑처링 처리부(13)를 통해 인터리버(14)에서 인터리빙되고, 다시 내부 컨벌루션 엔코더(15)에서 내부 부호로 컨벌루션 부호화 처리된 후 펑처링 처리부(16)를 통해 출력된다.

그러나, 상기 도5와 같은 직렬 연쇄 부호기는 외부 컨벌루션 엔코더(12)로 NSC를 사용하고, 내부 컨벌루션 엔코더(15)로 RSC를 사용할 경우에 가장 좋은 성능을 보일 수 있는데도 종래에는 하드웨어가 복잡해지기 때문에 외부 컨벌루션 엔코더(12)와 내부 컨벌루션 엔코더(15)에 모두 동일한 부호(일반적으로 NSC)를 사용하여 성능 향상에 한계가 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 특성이 다른 두 종류의 구성 부호기를 사용할 경우 더욱 향상된 성능을 얻을 수 있는 연쇄 컨벌루션 부호기에 있어서, 하드웨어적 복잡도를 거의 증가시키지 않으면서 두 종류의 구성 부호기를 모두 구현하여 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 장치 및 부호화/복호화 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 구속장이 3이고, 부호율이 1/2인 일반적인 RSC 부호기의 구성도.

도2는 상기 도1의 RSC 부호기에 대한 트렐리스도.

도3은 구속장이 3이고, 부호율이 1/2인 일반적인 NSC 부호기의 구성도.

도4는 상기 도3의 NSC 부호기에 대한 트렐리스도.

도5는 일반적인 직렬 연쇄 컨벌루션 부호기의 구성을 보인 블록도.

도6은 본 발명에 의한 RSC 및 NSC 겸용 컨벌루션 부호기의 구성을 보인 블록도.

도7은 상기 도6에서 RSC로 동작할 경우의 스위칭 상태를 보인 블록도.

도8은 상기 도6에서 NSC로 동작할 경우의 스위칭 상태를 보인 블록도.

도9는 상기 도6의 부호기를 적용한 직렬 연쇄 부호기의 시스템의 복호기 구현을 위한 알고리즘을 보인 예시도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

20 : 제1 스위칭부 21 : 컨벌루션 부호기

22 : 제2 스위칭부 23 : 제3 스위칭부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력 데이터(X(t)) 또는 테일 비트 생성을 위해 컨벌루션 부호기에 입력되는 비트를 선택하기 위한 제1스위칭부와; 상기 컨벌루션 부호기를 RSC 또는 NSC로 동작시키기 위한 데이터의 궤환 루트를 선택하는제2스위칭부와; 상기 컨벌루션 부호기의 동작 상태(RSC 또는 NSC)에 따라 그 출력 데이터를 출력하기 위한 제3스위칭부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도6은 본 발명에 의한 RSC 및 NSC 겸용 컨벌루션 부호기의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 컨벌루션 부호기(21)에 입력 데이터(X(t)) 또는 테일 비트 생성을 위해 입력비트를 선택하기 위한 제1스위칭부(20)와; 상기 컨벌루션 부호기(21)를 RSC 또는 NSC로 동작시키기 위한 데이터의 궤환 루트를 선택하는 제2스위칭부(22)와; 상기 컨벌루션 부호기(21)의 동작 상태(RSC 또는 NSC)에 따라 그 출력 데이터를 그 출력 데이터를 선택적으로 출력하기 위한 제3스위칭부(23)를 포함하여 구성한 것으로, 이하 상기와 같이 구성한 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

일단, 상기 컨벌루션 부호기(21)는 RSC 또는 NSC에서 공통으로 포함되는 구조로서, 제1,2 스위칭부(20,22)를 어떻게 조절하느냐에 따라 구속장이 3이고 부호율이 1/2인 RSC 부호기나 구속장이 3이고 부호율이 1/2인 NSC 부호기로써 동시에 동작할 수 있게 된다.

도7은 상기 도6과 같은 부호기가 도1에 도시된 바와 같은 RSC 부호기로 동작할 때의 각 스위칭부(20,22,23)의 동작 상태를 보여주는 블록도이고, 도8은 상기 도6이 도3에 도시된 바와 같은 NSC 부호기로 동작할 때의 각 스위칭부(20,22,23)의 동작 상태를 보여주는 블록도이다.

따라서, 도7에 도시한 바와 같이 RSC 부호기로 동작할 때는 스위칭부(20)가접점(a)에서 접점(b)으로 연결되어 이 부호기의 트렐리스를 종료시키게 되며, 도8에 도시한 바와 같이 NSC 부호기로 동작할 때는 스위칭부(20)가 접점(a)에서 접점(c)으로 연결되어 이 부호기의 트렐리스를 종료시키게 된다.

이와 같이, 간단한 스위칭 조작에 의해 그 동작 상태가 바뀌는 본 발명을 도5에 도시된 바와 같은 두개의 구성 부호기를 사용하는 직렬 연쇄 부호기에 적용할 경우, 외부 컨벌루션 엔코더(12)에서는 NSC 부호기로 동작이 가능하고, 내부 컨벌루션 엔코더(15)에서는 RSC 부호기로의 동작이 가능하게 된다.

이에 따라, 본 발명에 의한 부호기를 이용하여 구성된 엔코더에 대한 복호기는 기존의 구속장이 3이고 부호율이 1/2인 RSC 나 NSC 중의 어느 하나를 가지고 구현할 수 있게 되는 것이다. 즉, 도9에 도시된 바와 같은 알고리즘을 더 부가하는 것에 의해 간단히 기존의 RSC 나 NSC 중의 어느 하나에 의해 복호기의 구현이 가능하게 된다.

다시 말해, 도9는 상기 도6의 부호기를 적용한 직렬 연쇄 부호기의 시스템의 복호기 구현을 위한 알고리즘으로써, 상기 부호기가 RSC로 사용되었는지 또는 NSC로 사용되었는지 여부를 판단하여 비트 설정값(0,1)을 정의한 후(ST1) 트렐리스의 상태(S01 또는 S10)에 따라 다음의 트렐리스 상태(S00∼S11)를 설정해 주게 된다.(ST2)

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 장치 및 부호화/복호화 방법은 하나의 컨벌루션 부호기를 간단한 스위칭 조작에 의해 특성이 다른 두 종류의 컨벌루션 부호기로 동작할 수 있도록 함으로써, 추가적인 비용 및 하드웨어적 복잡도를 거의 증가시키지 않으면서 이를 이용하여 구성한 연쇄 컨벌루션 부호기의 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 두 개의 컨벌루션 부호기를 사용하는 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화기에 있어서, 각 컨벌루션 부호화기는 입력 데이터(X(t)) 또는 테일 비트 생성을 위해 컨벌루션 부호기에 입력되는 데이터를 선택하기 위한 제1스위칭부와; 상기 컨벌루션 부호기를 RSC 또는 NSC로 동작시키기 위한 데이터의 궤환 루트를 선택하는 제2스위칭부와; 상기 컨벌루션 부호기의 동작 상태(RSC 또는 NSC)에 따라 그 출력 데이터를 출력하기 위한 제3스위칭부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 장치.
2. 두 개의 컨벌루션 부호기를 사용하는 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화기에 있어서, 각 컨벌루션 부호기는 입력 데이터(X(t))와 그에 의해 부호화되어 피드백되는 출력을 스위칭하는 것에 의해 RSC 또는 NSC로 동작하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 직렬 연쇄 컨벌루션 부호화 방법.
3. 직렬 연쇄 컨벌루션 복호화 방법에 있어서, 복호시에는 상기 부호기가 RSC로 사용되었는지 또는 NSC로 사용되었는지 여부를 판단하여 비트 설정값(0,1)을 정의하는 과정과; 입력 데이터의 트렐리스의 상태(S01 또는 S10)에 따라 다음의 트렐리스 상태(S00∼S11)를 설정해 주는 과정을 더 포함하는 것에 의해 복호될 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 직렬 연쇄 컨벌루션 복호화 방법.