KR100374037B1

KR100374037B1 - 데이터 통신시스템의 가변 데이터전송율 정합 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100374037B1
Application number: KR10-2001-0021647A
Authority: KR
Inventors: 김민구; 이영환; 박진수; 최호규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-21
Publication date: 2003-02-26
Also published as: WO2001082494A1; BR0110105A; US20020085659A1; JP3574434B2; CA2406241A1; CN1426633A; JP2003532328A; EP1277287A1; AU2001252744B2; AU5274401A; EP1277287A4; KR20010099711A

Abstract

데이터 통신시스템에서 데이터 전송율이 가변됨에 따라 가변적으로 정해지는 부호어 심볼들을 가지는 프레임을 인터리버 크기에 정합시켜 전송할 시 최적의 성능이 보장되도록 하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, L개의 심볼들의 열을 발생하는 부호기와, 상기 L개의 심볼들의 열을 반복하는 반복기와, 상기 반복된 심볼들의 열을 천공하여 상기 L보다 큰 N개의 심볼들의 열을 발생하는 천공기를 포함하는 시스템에 적용된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반복된 심볼들의 열을 천공하여 상기 N개의 심볼들의 열을 발생하는 방법은, (N/L)보다 큰 최소 정수인 M에 대하여 상기 L개의 심볼들의 열을 반복하는 LM의 반복열을 발생하고, 상기 LM개의 반복열을 제1 천공 간격 D1과 제2 천공 간격 D2로 천공하여 상기 N개의 심볼열을 발생함을 특징으로 한다. 상기 제1 천공 간격 D1은 (LM-N)으로 표시되는 천공될 심볼들의 수 P에 대하여 (LM/P)보다 큰 최소 정수로 정해진다. 제1 심볼 천공 수 P1은 (LM/D1)보다 작은 최대 정수로 정해진다. 제2 심볼 천공수 P2는 상기 천공될 심볼들의 수 P와 상기 제1 심볼 천공수 P1의 차를 나타낸다. 상기 제2 천공 간격 D2는 (P1/P2)보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 선택된 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어진다.

Description

데이터 통신시스템의 가변 데이터전송율 정합 방법 및 장치 {FLEXIBLE DATA RATE MATCHING APPARATUS AND METHOD IN A DATA COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 데이터 통신시스템에 관한 것으로, 특히 데이터 전송율이 가변됨에 따라 가변적으로 정해지는 부호어 심볼들을 가지는 프레임을 인터리버 크기에 정합시켜 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 위성시스템, 종합정보통신망(ISDN: Integrated Service Digital Network), 디지털 셀룰라(Digital cellular) 시스템, 광역 부호분할다중접속(W-CDMA: Wide band Code Division Multiple Access) 시스템, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), IMT(International Mobile Telecommunications)-2000 시스템과 같은 무선 통신시스템에서 채널부호화 방식으로는 주로 컨볼루션 부호(convolutional code)와 단일복호기가 사용되는 선형블록부호 등이 사용되었다. 이러한 채널부호화 방식에 의해 부호화된 심볼들은 채널 인터리버에 의해 인터리빙되는 것이 일반적이다.

전형적인 채널 인터리버는 프레임당 인터리버 크기와 동일한 수의 부호화 심볼들을 가지는 프레임을 입력하여 인터리빙하는 형태이었다. 이와 달리 최근의 채널 인터리버는 프레임당 인터리버 크기와 다른 수의 부호화 심볼들을 가지는 프레임을 입력하여 인터리빙하는 소위 가변 데이터전송율 전송(Flexible Data Rate Transmission: 이하 "FDRT"라 칭함)방식에 따른 인터리빙 동작을 수행한다.

도 1은 인터리버 크기와 동일한 수의 부호화 심볼들을 가지는 프레임을 입력하여 인터리빙하는 비가변형(혹은 고정형) 데이터전송율 전송 방식(Non Flexible Data Rate Transmission)에 따른 채널 인터리버를 도시하는 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 비가변형 데이터전송율 전송(Non FDRT) 방식에서는 채널의 전송율이 고정된 경우 채널 인터리버(channel interleaver) 100에 입력되는 단위 프레임 당 부호화 심볼(Coded symbol)의 수인 L은 항상 인터리버 크기 N과 같은 크기를 가진다. 예를 들어, IMT-2000 통신시스템에서 사용되는 RC (Radio configuration)에는 RC1, RC2, RC3, RC4, RC5, RC6, RC7, RC8, RC9 등의 다양한 종류의 전송채널들이 있는데, 이들 각각은 데이터 프레임의 크기, 부호율, 인터리빙방식 등의 차이를 가진다. 이에 따라서 비가변형 데이터전송율 방식에서는 제공되는 이미 결정된 일정한 데이터 전송율만이 사용되었다.

도 2는 비가변형 데이터전송율 전송(Non FDRT) 방식에 따라 전송되는 부호어 심볼 프레임 구조의 일 예를 도시하는 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 물리채널(Physical channel)이 RC3의 데이터 전송율(Data Rate)=19.2kbps로 설정되었다고 가정하면, 이때 상기 도 1에 도시된 채널 인터리버 100의 크기 N은 1536이 된다. 왜냐하면, 20msec 주기내에서 19.2kbps로 전송되는 데이터는 초당 384비트이고, 부호율 R=1/4인 채널 부호기에 의해 부호화된 데이터는 초당 1536비트이기 때문이다. 이때 만일 사용자가 프레임을 데이터 전송율 20kbps로 전송하고자 한다면, 기지국과 단말기가 초기 협상(Negotiation)과정에서 20kbps보다 큰 일련의 데이터 전송율중에서 데이터 전송율 38.4kbps를 결정한다. 왜냐하면 20kbps 보다 큰 최소의 데이터 전송율이38.4kbps이기 때문이다. 데이터 전송율이 38.4kbps로 결정되면, 채널 인터리버 100의 크기는 N=3072(=2 ×1536)로 2배 증가된다.

이와 같이 데이터 전송율이 20kbps에서 38.4kbps로 증가되면, 채널 부호기(Channel encoder)(도시하지 않음)에 입력되는 입력 데이터 심볼중에서 20kbps ×20msec 이외의 부분에 해당되는 빈 구간에는 널 데이터(Null data)가 상위 계층(layer)에 의해 쓰여진다. 즉, 크기 N인 채널 인터리버의 출력중에서 (38.4-20)/38.4 = 47.92%가 널 데이터로 쓰여지고 전송된다. 따라서 수신 심볼에너지 Es측면에서는 47.92%의 에너지가 손실되고 있다고 볼 수 있다. 이와 같은 손실이 발생되는 이유는 비가변형 데이터전송율 전송 방식의 구조에서는 물리계층(Physical layer)에서 널 데이터를 처리할 수 있는 방법이 없기 때문이다. 만일 널 데이터를 심볼 반복(repetition)으로 처리하여 전송한다고 하더라도, 순방향 부가채널(F-SCH: Forward Supplemental Channel)구조에서는 심볼 결합(symbol combining)을 할 수 없다는 한계가 있다. 또한 입력 데이터 전송율에 따라서 널 데이터는 매번 다르므로 이를 상위 계층에서 반드시 사전에 기지국과 단말기로 전달해야 한다는 번거로움이 있다. 게다가, 실제적으로 채널 복호기(Channel decoder)를 통과하기 전에 널 데이터에 대한 에너지 복원이 이루어져야 하며 채널 복호기 이후에서는 복호화된 정보 심볼(Information symbol)만을 가지고 L1/L2의 상위 계층이 처리하게 되므로, 복호화 성능이 저하된다는 단점이 있다.

이러한 비가변형 데이터전송율 전송방식의 문제점을 극복하고 성능을 개선하고자 하는 것이 상기 FDRT방식이다. 채널부호화 구조를 사용하는 시스템의 다중접속방식 및 다중채널방식에서 채널 부호화 방식(Channel coding scheme)의 데이터 전송효율성을 높이고 시스템의 성능을 개선하기 위한 전송률정합의 일종인 상기 FDRT방식에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 이러한 FDRT방식의 원칙은 사용하는 채널부호가 컨볼루션 부호 또는 선형블록부호 또는 컨볼루션 부호를 사용하는 쇄상부호(Concatenated code)라는 전제하에서 출발한 것이다. 특히 최근에 매우 많은 관심을 모으고 있는 3GPP(3rd Generation Project Partnership 2) IS-2000의 무선 인터페이스(Air interface)에서 보면 시스템의 다중접속방식 및 다중채널방식에서 채널 부호화 방식의 데이터 전송효율성을 높이고 시스템의 성능을 개선하기 위하여 전송률정합의 일종인 FDRT방식이 표준사양으로 잠정적으로 결정된 상황이며 이에 대한 구현이 진행되고 있는 추세이다.

도 3은 종래 기술에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치의 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 3을 설명하기에 앞서서 우선 본문에서 사용하는 용어의 의미가 혼동되는 것을 피하기 위하여 하기의 <표 1>에 각각 용어의 정의를 하였다. 즉, 도 3에서 c[n], d[n], f[n], r[n]의 각각은 하기의 <표 1>에 나타낸 바와 같은 데이터 심볼들을 나타낸다. 여기서 심볼이라 함은 하나의 비트로 표기되며 1 또는 0의 값을 가진다. 통상 심볼은 1비트 이상으로 구성되는 경우가 보편적이나 여기서는 광역의 의미로 1비트로 표시되는 모든 데이터 비트를 심볼로 지칭한다.

용어	정의
c[n]	Coded symbols (0..L-1) from Channel encoder
r[n]	Repeated coded symbols (0..LM-1) by repetition
f[n]	Punctured coded symbols (0..N-1) by FDRT
d[n]	Interleaved coded symbols (0..N-1) by Channel interleaver

상기 <표 1>에서, c[n]은 채널 부호기(도시하지 않음)에 의해 부호화된 후 출력되는 부호어 심볼들이다. r[n]은 반복기 110에 의해 반복된 부호어 심볼들이다. f[n]은 상기 반복된 부호어 심볼들중에서 천공기 120에 의해 천공된 부호어 심볼들이다. d[n]은 상기 반복되고 천공된 부호어 심볼들중에서 채널 인터리버 100에 의해 인터리빙된 부호어 심볼들이다. 상기 채널 부호기는 L개의 부호어 심볼들의 열을 출력한다. 상기 반복기 110은 상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 M번 반복하고, LM개의 심볼들의 열을 출력한다. 상기 천공기 120은 상기 LM개의 반복된 부호어 심볼들의 열중에서 P개의 심볼들을 천공하고, N개의 FDRT 처리된 심볼들의 열을 출력한다. 상기 채널 인터리버 100은 상기 L개의 FDRT 처리된 심볼들의 열을 인터리빙하여 출력한다.

참고적으로, FDRT에서는 항상 L ≤N이므로 항상 반복(Repetition)이 되는 것을 의미한다. 왜냐하면, FDRT는 전송하고자 하는 입력데이터 전송율이 IS-2000 채널 인터리버 크기(Channel interleaver size)와 일치하지 않는 경우 이를 보정하기 위해서 고안된 것이다. 따라서 FDRT내에는 천공(puncturing)이 있으나 이는 반복(repetition) 이후에 인터리버 크기(interleaver size) N=LM-P를 맞추기 위해서 사용되는 것으로 기본적으로 전송되는 전송데이터 심볼(Transmitted symbol)의 수는 부호화된 부호어 심볼(Coded symbol)의 수 L보다 크다.

상기 도 3을 참조하면, 전송하고자 하는 부호어 심볼수 L이 채널 인터리버크기 N보다 작은 경우 반복기 110은 부호어 심볼을 M번 반복(repetition)한다. IS-2000시스템의 경우 채널 인터리버(Channel interleaver) 크기는 SF(Spreading Factor)에 따라서 2의 배수로 증가/감소하므로, M은 최소 2가 된다. 상기 반복기 110에 의하여 반복된 부호어 심볼들의 수가 N보다 크므로, 채널 인터리버 100의 크기 N에 맞추기 위해서 천공기 120은 천공(Puncturing)을 수행한다.

도 4는 도 3에 도시된 가변 데이터전송율 정합 장치의 반복기 110 및 천공기 120에 의해 재구성된 부호어 심볼 프레임의 구조를 도시하는 도면이다.

상기 도 4의 (A)는 하나의 프레임내의 L개의 부호어 심볼들을 나타내며, (B)는 상기 반복기 110에 의해 M번 반복된 부호어 심볼, 즉 LM개의 부호어 심볼들을 나타낸다. (C)에서 상기 LM개의 부호어 심볼들중 N개의 부호어 심볼들은 상기 채널 인터리버 100에 의해 인터리빙될 심볼들을 나타내고, LM-N개의 부호어 심볼들은 천공될 심볼들임을 나타낸다. 이때 LM-N개의 심볼들은 프레임내에서 균일하게 분포되어 천공되도록 되어 있으며, D간격으로 위치하는 심볼들이 천공된다. (D)는 상기 (C)에 도시된 심볼들중 천공될 심볼들을 천공한 결과에 따른 부호어 심볼들로서 이러한 부호어 심볼들은 채널 인터리버 100으로 인가되어 채널 인터리빙되게 된다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 재구성된 부호어 심볼 프레임을 도 2에 도시된 Non FDRT방식의 부호어 심볼 프레임과 비교하면 큰 차이점을 발견할 수 있다. 즉, FDRT방식에서는 프레임 내에 널 데이터가 하나도 없으며 모든 심볼이 부호어 심볼로 처리된다는 점이다. 결국 수신기 입장에서는 Non FDRT방식과는 달리 FDRT방식을 사용하면 동일한 전송 출력전력(Tx power)에서 실제 수신되는 부호어 심볼에너지(coded symbol energy)가 증가되는 효과를 얻을 수 있다. 상기 부호어 심볼 에너지는 심볼 결합(Symbol combining)된 이후의 부호어 심볼의 에너지를 의미한다. 이러한 효과는 곧 동일한 서비스품질(QoS: Quality of Service)을 보장하기 위한 기지국의 전송 출력전력(Tx power)을 감소시킬 수 있다는 의미이고, 최종적으로 채널 용량(Channel capacity)을 증가시킬 수 있는 것을 의미한다.

상기 도 4에서 진한색으로 표시된 블록은 천공되는 심볼들을 의미하고, D는 천공거리(puncturing distance)를 나타낸다. 상기 천공거리 D는 LM개의 심볼들(symbols)로부터 N개의 심볼(symbol)들을 만들기 위해서 수행하는 천공 방식을 결정하는 파라메터이다. 이러한 L, M, N, P, D 등의 관계를 규정하는 것이 소위 FDRT 알고리즘이다.

IS-2000 사양에서 제시하는 FDRT 알고리즘을 기술하면 하기의 <표 2>와 같다. 하기에서는 편의상 원문에서 발췌된 내용, 즉 원래의 영문 용어를 그대로 사용하여 FDRT 알고리즘을 설명하기로 한다.

If variable-rate Reverse Supplemental Channel operation, flexible data rates, orboth are supported, puncturing after symbol repetition is calculated as describedhere. However, the puncturing in 3.1.3.1.6.1 and 3.1.3.1.6.2 is used for the frameformats listed in Table 3.1.3.10.2-1 for the Forward Dedicated Control Channel,Table 3.1.3.11.2-1 for the Forward Fundamental Channel, or Tables 3.1.3.12.2-1,3.1.3.12.2-2, or 3.1.3.12.2-3 for the Forward Supplemental Channel.The number of repeated symbols punctured per frame puncturing is defined byP = LM - Nwhere L = Number of specified encoded symbols per frame at encoder outputN = Desired channel interleaver size (N ≥ L)M =is the symbol repetition factor for flexible data rateIf P is equal to 0, then puncturing is not required. If puncturing is necessary,every Dth repeated symbol is deleted until the required number of punctured symbolsper frame, P, is achieved. That is, if the unpunctured symbols are numbered from 1to LM, then symbols numbered D, 2D, 3D,... are deleted.D =for P > 0; otherwise, puncturing is not required.

상기 <표 2>에 나타난 알고리즘에서 보듯이 주어진 파라메터 L,N으로부터 최종적으로 D를 구하고 이 D값을 사용하여 첫 번째 부호어 심볼로부터 차례로 매 D번째 부호어 심볼들을 천공하여 최종적으로 LM-N인 P개의 부호어 심볼들을 천공하게 된다. 그러나 이러한 FDRT방식은 컨볼루션 부호(Convolutional code)의 특성상 아래와 같은 조건들이 고려되지 않았으므로 성능상에 문제를 일으킬 수 있다.

일반적으로 채널부호화 방식으로 컨볼루션 부호와 단일복호기가 사용되는 선형블록부호 등이 주로 사용되는 경우 이런 채널부호화 구조를 사용하는 시스템의 다중접속방식 및 다중채널방식에서 채널 부호화 방식의 데이터 전송효율성을 높이고 시스템의 성능을 개선하기 위한 가변 데이타 전송율 방식에서 천공을 사용하는 경우 아래의 조건들이 충분히 고려되고 반영되어야 한다.

(조건 1) 입력심볼 시퀀스를 일정한 주기를 갖는 천공 패턴(puncturing pattern)으로 천공한다.

(조건 2) 입력심볼의 천공비트 수를 가급적 최소화 한다.

(조건 3) 부호기에서 출력되는 부호어 심볼을 균일한 천공패턴을 사용하여 천공한다.

상기한 조건들은 부호기에서 출력되는 부호어 심볼의 에러 감도(error sensitivity)가 하나의 프레임(부호어) 내의 모든 심볼에 대해서 거의 유사하다는 가정에서 출발한 것이다. 실제로 상기 가변 데이터 전송율 방식에 따라 데이터를 전송할 시 상기 조건들을 천공에 대한 주요 제한 요소로 하는 경우 긍정적인 결과를 구할 수 있을 것이다. 그러나 위에서 제시한 IS-2000의 FDRT방식은 대부분의 경우 위의 조건들을 만족하지 못한다.

도 5는 도 3에 도시된 FDRT 장치에 의해 부호어 심볼이 천공되어 전송되는 예를 도시하는 도면으로, RC3 데이터 전송율 = 19.2kbps에서 FDRT로 15kbps를 전송할 때의 천공 패턴을 도시하고 있다. 상기 도면은 상기와 같은 조건들을 만족하지 못함에 따라 발생하는 문제의 한가지 예를 설명하기 위한 도면이다. 상기 도 5에서 사용된 조건은 하기의 <표 3>과 같다.

IS-2000 RC3 (Code rate R=1/4)Maximum Assigned Data Rate = 19.2kbpsN=1536bitsInput Data Rate = 15kbpsCoded symbols per frame (L) = 1200bitsM === 2P = 864bits (LM-N=2400-1536)D ====2

상기 도 5를 참조하면, 실제로 천공이 부호어 심볼 프레임(coded symbolframe)의 앞부분인 1728비트에서만 이루어지고 프레임의 뒷부분인 672비트 구간에서는 전혀 이루어지지 않는 것을 알 수 있다. 참고로 상기 도 5에서 진한색으로 표시된 부분이 천공된 심볼을 의미한다. 또한 점으로 마킹처리된 블록으로 표시된 672개의 심볼은 모두 2번씩 반복되어 전송되고 앞부분의 1728개의 심볼은 2번씩 반복된 것 중 하나만이 선택적으로 전송되며 이를 모두 포함하면 N=1536(864+672)심볼이 형성된다. 이러한 N=1536의 프레임 내부의 심볼 구조를 볼 때 이것은 위에서 언급한 (조건 3)에 위배되는 것이다. 따라서 이러한 FDRT방식은 불균일한 천공에 의해서 성능의 열화가 발생할 수 있음을 의미한다.

도 6은 종래 기술에 따른 FDRT 방식이 가지는 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 수신기의 종단에서 심볼 에너지의 분포 및 단위 프레임당 심볼 수를 도시하는 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, FDRT 방식에 따라 전송된 심볼들은 채널 수신기 200에 수신된 후 이레이져 삽입 및 심볼 결합기(Erasure Insertion Symbol Combining) 210으로 인가된다. 상기 심볼 결합기 210에서 인가되는 심볼들에 대해 심볼 결합(Symbol Combining)하는 경우 각각의 심볼들이 가지는 상대적인 심볼 에너지(Symbol energy)의 분포 Es가 도시되어 있다. 도면에서 알 수 있듯이 반복되지 않은 864개의 심볼들의 심볼 에너지 Es를 1.0으로 정규화하였을 때, 상대적으로 반복된 후미의 672개의 수신 심볼들은 M=2로 심볼 결합되어 Es가 2.0이 된다. 따라서 후미의 심볼들은 동일한 채널환경에서 평균 +3dB의 Es/No의 이득을 가진다. 결국 이렇게 불균일하게 분포한 1200개의 심볼들로부터 R=1/4 채널 복호기(Channeldecoder) 220은 복호를 수행하여 300비트의 정보 심볼(information symbol)을 출력한다. 후술하는 도 12 및 도 13과 관련하여 설명되겠지만, 종래 기술에 따른 FDRT 장치에 의해서는 성능 모의실험결과 상당히 큰 성능의 열화가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서 성능을 개선하기 위해서는 이러한 문제점을 해결하는 것이 필요하다.

상기와 같은 불균일한 천공이 발생되는 원인은 바로 천공패턴(Puncturing pattern)을 결정하는 D값에 있다. 즉, 기존의 IS-2000의 FDRT 알고리즘에서 보면 D를 결정할 때 LM/P가 정수가 아닌 경우에 이 보다 작은 최대의 정수인을 D로 결정하였다. 이러한 경우 실제 천공은 P ×D개 만큼 발생하며 나머지 P ×(LM/P-D)의 구간에서는 천공이 발생하지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시된 예에서 LM/P=2400/864=2.778이므로, D=2, LM/P-D=0.778이다. 따라서 P ×D = 864 ×2 = 1728에서는 천공이 발생하고 P ×(LM/P-D) = 864 ×0.778 = 672의 구간에서는 천공이 발생하지 않는다. 결론적으로 D를 결정하는 과정에서 (LM/P-D)의 차이로 인해 불균일한 천공이 발생하는 것이다.

전술한 바와 같은 종래기술에 따른 FDRT 방식의 문제점을 정리해보면 다음과 같다.

첫째, 컨볼루션 부호 또는 선형블록부호를 사용하는 FDRT방식은 부호기에서 출력되는 부호어 심볼의 에러 감도가 하나의 프레임(부호어)내의 모든 심볼에 대해서 거의 유사하다는 특징으로부터 가급적 균일한 천공(Uniform puncturing)방식을 요구한다. 그러나 현재 IS-2000의 FDRT방식의 경우에는 이와 같은 가정이 성립되지 않으므로 기존의 FDRT방식을 다르게 적용할 필요가 있다.

둘째, 기존의 IS-2000의 FDRT방식의 경우에는 심볼 반복의 관점에서 기본적으로 FDRT를 반복 방식(Repetition Scheme)으로 간주하여 천공패턴(puncturing pattern)에 크게 영향이 없는 것으로 간주하였으나 이는 천공과 동일한 개념에서 해석되어야 한다. 즉, 반복의 경우에도 최적의 성능의 FDRT방식을 위해서는 부호기에서 출력되는 부호어 심볼의 에러 감도가 하나의 프레임(부호어) 내의 모든 심볼에 대해서 거의 유사하다는 특징으로부터 가급적 균일한 반복(Uniform repetition)방식을 사용해야 한다. 그러나 현재의 IS-2000의 FDRT방식의 경우에는 이와 같은 가정이 성립되지 않으므로 기존의 FDRT방식을 다르게 적용할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 데이터 통신시스템에서 데이터 전송율이 가변됨에 따라 가변적으로 정해지는 부호어 심볼들을 가지는 프레임을 인터리버 크기에 정합시켜 전송할 시 성능이 열화됨이 없이 최적의 성능이 보장되도록 하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 컨볼루션 부호 또는 선형블록부호를 사용하는 데이터 통신시스템에서 간단한 구조, 그리고 설정 초기값을 조절함으로써 전송율에 따라서 유연하게 동작하는 가변데이터 전송 방법 및 장치를 제공함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 L개의 심볼들의 열을 발생하는 부호기와, 상기 L개의 심볼들의 열을 반복하는 반복기와, 상기 반복된 심볼들의 열을 천공하여 상기 L보다 큰 N개의 심볼들의 열을 발생하는 천공기를 포함하는 시스템에 적용된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반복된 심볼들의 열을 천공하여 상기 N개의 심볼들의 열을 발생하는 방법은, (N/L)보다 큰 최소 정수인 M에 대하여 상기 L개의 심볼들의 열을 반복하는 LM의 반복열을 발생하고, 상기 LM개의 반복열을 제1 천공 간격 D1과 제2 천공 간격 D2로 천공하여 상기 N개의 심볼열을 발생함을 특징으로 한다. 상기 제1 천공 간격 D1은 (LM-N)으로 표시되는 천공될 심볼들의 수 P에 대하여 (LM/P)보다 큰 최소 정수로 정해진다. 제1 심볼 천공 수 P1은 (LM/D1)보다 작은 최대 정수로 정해진다. 제2 심볼 천공수 P2는 상기 천공될 심볼들의 수 P와 상기 제1 심볼 천공수 P1의 차를 나타낸다. 상기 제2 천공 간격 D2는 (P1/P2)보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 선택된 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어진다.

도 1은 일반적인 비가변형 데이터전송율 전송 방식에 따른 채널 인터리버를 도시하는 도면.

도 2는 비가변형 데이터전송율 전송 방식에 따라 전송되는 부호어 심볼 프레임 구조의 일 예를 도시하는 도면.

도 3은 종래 기술에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치의 구성을 보여주는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 가변 데이터전송율 정합 장치의 반복기 110 및 천공기 120에 의해 재구성된 부호어 심볼 프레임의 구조를 도시하는 도면.

도 5는 도 3에 도시된 가변 데이터전송율 정합 장치에 의해 부호어 심볼이 천공되어 전송되는 예를 도시하는 도면.

도 6은 종래 기술에 따른 가변 데이터전송율 전송 방식이 가지는 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 수신기의 종단에서 심볼 에너지의 분포 및 단위 프레임당 심볼 수를 도시하는 도면.

도 7은 본 발명에 의해 제안된 천공패턴에 따라 부호어 심볼 프레임을 천공하는 예를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치에 대응하는 수신기의 종단에서의 심볼 에너지의 분포 및 단위 프레임당 심볼 수를 도시하는 도면.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 및 전송 동작의 처리 흐름을 보여주는 도면.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변데이터 전송율 정합 장치의 구성의 일예를 보여주는 도면.

도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변데이터 전송율 정합 장치의 구성의 다른 예을 보여주는 도면.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 및 전송 동작의 처리 흐름을 보여주는 도면.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변데이터 전송율 정합 장치의 구성의 일예를 보여주는 도면.

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변데이터 전송율 정합 장치의 구성의 다른 예을 보여주는 도면.

도 15 및 도 16은 본 발명에서 제안하는 가변 데이터전송율 정합 및 전송 동작에 따른 시뮬레이션 결과를 종래 기술에 따른 시뮬레이션 결과와 대비적으로 도시하는 도면들.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 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.

하기에서 설명될 본 발명은 종래 기술에 따른 가변데이터 전송(FDRT)방식이 지닌 문제점을 해결하기 위해서 균일한 천공(puncturing) 또는 반복(repetition)이이루어지도록 하는 FDRT방식에 관한 것임을 밝혀두는 바이다. 이는 곧 균일한 천공패턴(Uniform puncturing pattern) 또는 균일한 반복패턴(Uniform repetition pattern)을 필요로 하는 것을 의미한다. 따라서 하기에서 설명될 본 발명은 FDRT를 위한 새로운 천공패턴 생성하고 이 천공패턴에 따라 부호어 심볼들을 천공하여 전송하는 방식을 제안한다.

우선 본 발명자는 앞서서 설명된 종래 기술에 따른 FDRT 방식에서 균일 천공 또는 균일 반복이 이루어지도록 하는데 있어서 가장 큰 문제가 된 것이 D의 결정에 있음을 인식한다. 다시 부연 설명하면, 불균일한 천공 또는 반복이 발생되는 원인은 바로 천공패턴 또는 반복패턴을 결정하는 D값에 있다. 즉, 종래 기술에 따른 IS-2000의 FDRT 알고리즘에서 보면 D를 결정할 때 LM/P가 정수가 아닌 경우에 이 보다 작은 최대의 정수인을 D로 결정하였다. 따라서 이러한 경우 실제 천공은 P ×D개 만큼만이 발생하며 나머지 P ×(LM/P-D)의 구간에서는 천공이 발생하지 않는다. 예를 들어, 앞의 예제의 경우 LM/P=2.778이므로, D=2, LM/P-D=0.778이다. 따라서 P ×D = 864 ×2 =1728에서는 천공이 발생하고, P ×(LM/P-D) = 864 ×0.778=672의 구간에서는 천공이 발생하지 않는다. 결론적으로 D를 결정하는 과정에서 (LM/P-D)의 차이로 인해 불균일한 천공이 발생하는 것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다음과 같은 기본조건을 제시하고 이에 따라 아래의 알고리즘을 제안한다.

(FDRT 조건1) L과 N으로부터 결정되는 P ×D는 P ×D ≥LM을 만족해야 한다. 즉, D는 D ≥LM/P을 만족해야 한다. 단, 여기서 P와 D는 정수를 의미한다.

(FDRT 조건2) 상기 (FDRT 조건1)을 만족하는 D로부터 구한개의 심볼 위치를 제외한 나머지인 (P -)개의 심볼들을 LM개의 심볼들 전체에서 가급적 균일하게 (즉, 등간격이 되도록) 천공 또는 반복한다. 단, 이때 결정되는 심볼 위치는 상기 (FDRT 조건1)에 의해서 구한 D가 결정하는 위치와 반드시 중복되지 않도록 설정한다.

(FDRT 조건3 ) D를 결정하는 과정에서 (LM/P-D)의 차이로 인한 불균일한 반복 또는 천공패턴을 최소화한다.

이하에서는 상기 FDRT 조건들을 고려한 본 발명에 따른 FDRT방식 전송 동작에 대하여 설명한다. 먼저 본 발명에 따른 FDRT방식의 알고리즘이 적용된 일 실시 예를 설명하고, 다음에 본 발명이 일반화된 FDRT방식에 따른 전송에 사용될 수 있음을 설명하기로 한다.

A New Flexible Data Rate Transmission Algorithm Type 1

본 발명에 따른 FDRT방식의 알고리즘이 적용된 일 실시예를 설명한다. 이 실시예에서 사용된 조건은 하기의 <표 4>와 같으며, 알고리즘은 하기의 <표 5>와 같다.

하기 <표 4>를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 IS-2000 RC3에 적용된 예를 나타낸다. 최대 할당된 데이터 전송율은 19.2kbps이고, 인터리버 크기는 1536이고, 입력 데이터 전송율은 15kbps이다. 프레임당 부호어 심볼의 수 L은 1200bits이다. 그러므로, L(=1200)개의 부호어 심볼에 대한 반복 횟수 M=2이다. 상기 반복 횟수 M은 (인터리버 크기/프레임당 부호어 심볼의 수=N/L)보다 큰 최소 정수로 정해진다. 즉, 상기 반복 횟수 M은로 정해진다. 천공될 부호어 심볼의 수 P는 반복된 부호어 심볼 LM에서 인터리버 크기 N과의 차이로 정해진다. 천공 간격 D는로 정해진다.

IS-2000 RC3 (Code rate R=1/4)Maximum Assigned Data Rate = 19.2kbpsN=1536bitsInput Data Rate = 15kbpsCoded symbols per frame (L) = 1200bitsM === 2P = 864bits (LM-N=2400-1536)D ==== 3

D == 3The repeated symbol is deleted if the following condition is satisfied.If (k mod 3 = 2 or k mod 36 = 0) then Puncturingwhere k=0,1,2,‥‥,2399

상기 <표 5>를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 알고리즘에서 k mod 3은 k를 3으로 나눈 나머지를 의미한다. 위 D를 구하는 과정에서 (FDRT 조건1)을 사용하였으며, 36이라는 변수를 구하는 과정에서 (FDRT 조건2)를 사용하였다.

도 7은 본 발명에 의해 제안된 천공패턴에 따라 부호어 심볼 프레임을 천공하는 예를 도시하는 도면이다. 이 예는 상기 <표 4>에 나타난 조건 및 <표 5>에 나타난 알고리즘에 따른 것이다.

상기 도 7을 참조하면, 실제로 천공이 부호어 심볼 프레임(coded symbolframe)의 전 구간에서 거의 균일하게 이루어지는 것을 볼 수 있다. 상기 도 7에서 진한색으로 표시된 부분이 천공된 심볼을 의미한다. 또한 2번씩 반복되어 전송되는 심볼과 2번씩 반복된 것 중 하나만이 선택적으로 전송되는 심볼이 균일하게 분포하는 것을 볼 수 있다. 따라서 이러한 N=1536의 프레임 내부의 심볼구조를 볼 때 이것은 앞서 언급한 (FDRT 조건3)에 부합하는 구조를 가진다. 따라서 이러한 FDRT방식은 균일한 천공에 의해서 성능의 열화가 발생하지 않으며 최적의 성능에 근접하는 성능을 보일 수 있다는 것을 의미한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치에 대응하는 수신기의 종단에서의 심볼 에너지의 분포 및 단위 프레임당 심볼 수를 도시하는 도면이다.

상기 도 8을 참조하면, 본 발명의 FDRT방식으로 전송된 심볼들은 채널 수신기 200을 통해 수신되고 이레이져 삽입 및 심볼 결합기 210으로 인가된다. 상기 심볼 결합기 210에서 심볼을 결합하는 경우 (A)에 도시된 바와 같이 1200개의 심볼들이 출력되며, 이때 출력되는 심볼들은 (B)에 도시된 바와 같이 각각의 심볼들이 가지는 상대적인 심볼에너지(Symbol energy : Es)의 분포를 갖는다. 그림에서 보듯이 반복되지 않는 864개의 심볼들의 Es를 1.0으로 정규화하였을 때, 상대적으로 반복된 672개의 수신 심볼들은 M=2로 심볼 결합되어 Es가 2.0이 되며 이러한 심볼들이 전 구간에 균일하게 분포하는 것을 보여주고 있다. 이러한 균일한 분포는 채널 복호기(Channel decoder)(예: Viterbi decoder) 220의 성능을 개선시킨다.

Generalised Flexible Data Rate Transmission Algorithm GFDRTA-I

본 발명에 따른 FDRT방식을 일반화한 알고리즘을 설명하면 다음과 같다. 우선 본 발명에 따른 FDRT 알고리즘 및 알고리즘에 사용되는 변수들을 정의하면 하기의 <표 6>과 같다.

P = LM - N여기서, L = Number of specified encoded symbols per frame at encoder outputN = Desired channel interleaver size (N ≥L)M =is the symbol repetition factor for flexible data rate

상기 <표 6>에서, L은 부호기에 의해 부호화된 후 출력되는 부호어 심볼들의 열중에서 하나의 프레임에 대한 부호어 심볼들의 수를 나타낸다. N은 미리 설정되는 채널 인터리버의 크기를 나타내는 것으로, 상기 프레임당 부호어 심볼들의 수 L보다 크거나 같도록 정해진다. M은 부호어 심볼들에 대한 반복 횟수를 나타내는 것으로,로 정해진다. 즉, 상기 반복 횟수 M은 (N/L)보다 큰 최소 정수로 정해진다. 그러므로 천공될 부호어 심볼들의 수 P는 (LM - N)으로 정해진다.

제1 실시예로서, 상기 <표 6>에 나타난 알고리즘에서, 만약 P가 0이면 천공은 수행되지 않는다. 천공이 수행되면 단위 프레임당 P개의 심볼들이 천공될 때까지 M번 반복되어 생성된 LM개의 부호어 심볼들중에서 매 (D1)번째와 (D2+1)(여기서, D2는 짝수)번째의 심볼들을 천공한다. 즉, M번 반복되어 생성된 LM개의 부호어 심볼들의 열의 각 심볼들에 대해 1에서 LM까지 순서를 정한 경우 D1, 2D1, 3D1,...의 순서에 해당하는 부호어 심볼들과 D2+1, 2D2+1, 3D2+1,...의 순서(여기서, D2는짝수)에 해당되는 부호어 심볼들을 천공한다. 이때 D2+1, 2D2+1, 3D2+1, ‥‥의 순서는 mD1(m=1,2,3,‥‥)과의 천공위치가 중복되지 않도록, 즉 천공위치가 빗겨나가도록 하기 위한 것이다. 따라서 필요한 경우 mD1(m=1,2,3,‥‥)과의 천공위치가 중복되지 않도록 하기 위한 다른 방안이 고려될 수도 있다. 예를 들어, D2+1, 2D2+1, 3D2+1, ‥‥의 순서에 해당하는 부호어 심볼들을 천공하는 대신에 D2-1, 2D2-1, 3D2-1, ‥‥의 순서(여기서, D2는 홀수)에 해당하는 부호어 심볼들을 천공하는 경우도 고려될 수 있는데, 이 경우도 mD1(m=1,2,3,‥‥)과의 천공위치가 중복되지 않도록 하기 위한 것이다. 즉, 상기 D1과 D2는 LM개의 반복 부호어 심볼들의 열중에서 천공될 P개의 심볼들의 간격을 결정하는 천공 간격 값들이다. 여기서 사용되는 D1과 D2는 하기의 <수학식 1>로 결정된다.

제2 실시예로서, 상기 <표 6>에 나타난 알고리즘에서, 만약 P가 0이면 천공은 수행되지 않는다. 천공이 수행되면 단위 프레임당 P개의 심볼들이 천공될 때까지 M번 반복되어 생성된 LM개의 부호어 심볼들중에서 매 (D1)번째와 (D2의 배수-D2+)번째의 심볼들을 천공한다. 즉, M번 반복되어 생성된 LM개의 부호어 심볼들의 열의 각 심볼들에 대해 1에서 LM까지 순서를 정한 경우 D1, 2D1, 3D1,...의 순서에 해당하는 부호어 심볼들과, (D2의 배수-D2+)번째의 순서, 즉 D2+, 2D2+, 3D2+, ...의 순서에 해당되는 부호어 심볼들을 천공한다. 이때 D2+, 2D2+, 3D2+, ...의 순서는 mD1(m=1,2,3,‥‥)과의 천공위치가 중복되지 않도록, 즉 천공위치가 빗겨나가도록하기 위한 것이다. 여기서 사용되는 D1과 D2는 하기의 <수학식 1>로 결정된다.

상기 <수학식 1>에서 s는 아래의 <수학식 2>를 만족하는 범위의 정수중에서 최대의 정수를 의미한다.

상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 참조하면, 천공 간격 D1은 (LM-N)으로 표시되는 천공될(나머지) 심볼들의 수 P에 대하여 LM/P보다 큰 최소 정수로 정해진다. P1은 LM/D1보다 작은 최대 정수로 정해지는 심볼 천공 수이다. P2는 전체 천공될 심볼들의 수 P와 상기 심볼 천공 수 P1의 차를 나타내는 심볼 천공 수이다. 천공 간격 D2는 P1/P2보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어진다.

전술한 <표 6>, <수학식 1> 및 <수학식 2>에서는 인터리버 크기 N보다 작은 L개의 부호어 심볼들의 열을 상기 인터리버 크기 N에 정합시키기 위해 상기 L개의부호어 심볼들의 열을 M번 반복하여 LM개의 부호어 심볼들의 열을 발생하고, 상기 LM개의 반복 부호어 심볼들의 열을 제1 천공 간격 D1 및 제2 천공 간격 D2로 제1 천공 패턴 A와 제2 천공 패턴 B에 따라 천공한다. 여기서, 제1 천공 패턴 A는 제1 천공 간격 D1의 배수로 정해지고, 제2 천공 패턴 B는 제2 천공 간격 D2의 배수에 오프셋(offset)을 더 값으로 정해진다. 상기 오프셋은 제1 실시예에 따르면, 1이나 -1이 될 수 있고(offset = ±1), 제2 실시예에 따르면 (D1/2)보다 작은 최대 정수에서 D2를 뺀 값(offset = -D2+)이나 D2와 (D1/2)보다 작은 최대 정수를 더한 값에 대한 음의 값(offset = -D2-)이 될 수 있다. 즉, LM개의 반복 부호어 심볼들의 열에 대해, 먼저 초기의 심볼로부터 제1 천공 간격 D1로 계속하여 위치해 있는 P1개의 심볼들을 천공하고, 다음에, 초기의 심볼로부터 (제2 천공 간격 D2 + 오프셋)로 계속하여 위치해 있는 P2개의 심볼들을 천공한다. 상기 제1 천공 간격 D1과 제2 천공 간격 D2는 모두 하나의 프레임내에서 균일하게 분포하는 심볼들을 천공하기 위한 패턴들을 결정하기 위한 값이다. 이때 상기 제1 천공 간격 D1은 제2 천공 간격 D2보다 작은 값을 가지도록 설정된다. 그러므로, 첫 번째 천공 단계에서는 하나의 프레임을 구성하는 반복 부호어 심볼들의 열에 대해 상대적으로 빽빽하게 천공이 이루어지고, 두 번째 천공 단계에서는 상기 반복 부호어 심볼들의 열에 대해 상대적으로 넓게 천공이 이루어진다.

다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따르면, LM개의 반복 부호어 심볼들의 열에 대해 P1개의 심볼들을 천공하고, P1개의 심볼들을 천공하고 남은 부호어 심볼들의 수가 상기 인터리버 크기 N보다 큰 경우에 (LM-P1)개의 반복 부호어 심볼들의열에 대해 P2개의 심볼들을 천공한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 반복 부호어 심볼들의 열에 대해 천공을 2단계에 걸쳐서 수행하는 것으로 가정하였는데, 이는 부호어 심볼들의 수가 인터리버의 크기보다 작다고 하더라도 일정 횟수만큼 반복된 부호어 심볼들에 대해 2단계에 걸쳐 천공을 행하면 인터리버의 크기에 정합시킬 수 있기 때문이다. 그러므로, 경우에 따라서는 1단계의 천공만으로도 인터리버 크기 N에 정합되는 부호어 심볼들의 생성이 가능할 수도 있다.

도 9는 상기 <표 6>에 나타낸 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 및 전송 동작의 처리 흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 9를 참조하면, 401단계에서는 FDRT에 필요한 최초의 파라메터들(N,L,M,P)을 초기화한다. 프레임을 구성하는 부호어 심볼들의 수 L과 인터리버 크기 N은 주어진 데이터 전송율에 따라서 결정되는 것이며, 반복 횟수 M, 천공될 심볼들의 수 P는 상기 <표 6>에 기재된 식에서 구해지는 값이다. 402단계에서는 알고리즘에 주어진 식에 따라서 제1 천공 간격 D1과 제1 심볼 천공수 P1을 계산한다. 403단계에서는 알고리즘에 주어진 식에 따라서 제2 천공 간격 D2와 제2 심볼 천공수 P2를 계산한다. 상기 402단계 및 403단계에서 파라메터들이 모두 결정되면, 404단계 내지 411단계를 수행하여 k를 1로부터 LM까지 순차적으로 카운팅을 시작한다. 매 카운팅마다 조건문은 405단계와 406단계에서 k가 D1 또는 D2(여기서, D2는 짝수)의 배수인가를 확인하거나 또는 405단계와 408단계에서 k가 D1 또는 D2(여기서, D2는 홀수)의 배수인가를 확인하여 해당하는 경우, 407단계 혹은 408단계에서 해당하는 부호어 심볼을 천공한다. 상기 405단계는 D2가 짝수인지 아니면 홀수인지를 판단하는 단계이다. 상기 405단계에서 D2가 짝수인 것으로 확인되는 경우, 406단계에서는 k가 D1 또는 D2의 배수인가를 확인한다. 상기 406단계에서 k가 D1의 배수인 것으로 확인되는 경우에는 407단계에서 k번째 부호어 심볼을 천공하고, k가 D2의 배수인 것으로 확인되는 경우에는 407단계에서 (k+1)번째 부호어 심볼을 천공한다. 만일 상기 406단계에서 k가 D1 또는 D2의 배수가 아닌 것으로 확인되는 경우에는 상기 407단계를 수행하지 않고, 410단계로 바로 진행하여 k값을 +1 증가시킨다. 상기 405단계에서 D2가 짝수가 아닌, 즉 홀수인 것으로 확인되는 경우, 408단계에서는 k가 D1 또는 D2의 배수인가를 확인한다. 상기 408단계에서 k가 D1의 배수인 것으로 확인되는 경우에는 409단계에서 k번째 부호어 심볼을 천공하고, k가 D2의 배수인 것으로 확인되는 경우에는 409단계에서 (k-1)번째 부호어 심볼을 천공한다. 만일 상기 408단계에서 k가 D1 또는 D2의 배수가 아닌 것으로 확인되는 경우에는 상기 409단계를 수행하지 않고, 410단계로 바로 진행하여 k값을 +1 증가시킨다. 상기 410단계를 수행한 이후에는 k가 LM까지 모두 카운팅되었는지를 확인하여 아직 수행되어야 하는 k가 있으면 위 동작을 k=LM까지, 즉 411단계에서 k=LM+1인 것으로 확인될 때까지 상기 405단계 내지 411단계의 동작을 반복한다. 이러한 방식에 의해서 거의 균일(Uniform)한 FDRT 천공 패턴(puncturing pattern)이 생성되고 이렇게 생성된 천공 패턴에 의해 반복 부호어 심볼들의 열에 대한 천공이 수행된다.

상기 도 9의 401단계∼407단계, 410단계 및 411단계의 동작은 k가 (D1의 배수) 또는 (D2의 배수+1)(여기서, D2는 짝수)인가를 확인하여 해당하는 경우 그 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공하는 동작이다. 상기 도 9의 401단계∼405단계, 408단계∼411단계의 동작은 k가 (D1의 배수) 또는 (D2의 배수-1)(여기서, D2는 홀수)에 해당하는 경우 그 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공하는 동작이다. 이는 D1의 배수에 해당하는 부호어 심볼들과 빗겨나간 다른 위치에서 천공이 이루어지도록 하기 위한 것이다. 즉, (D2의 배수+1)(여기서, D2는 짝수) 또는 (D2의 배수-1)(여기서, D1은 홀수)에 해당하는 부호어 심볼들은 D1의 배수의 위치에 해당하여 천공되는 부호어 심볼들과 다른 위치에서 천공되는 부호어 심볼들이다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변데이터 전송율 정합 및 전송 장치들의 구성을 보여주는 도면이다. 상기 도 10에 도시된 장치는 전술한 FDRT 알고리즘을 하드웨어(H/W: Hardware)적으로 구현한 예에 해당하고, 도 11은 전술한 FDRT 알고리즘을 소프트웨어(S/W: Software)적으로 구현한 예에 해당한다. 즉 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변데이터 전송 장치는 도 11에 도시된 바와 같이 DSP(Digital Signal Processor), CPU(Central Processing Unit) 혹은 MPU(Micro Processing Unit) 등의 Module S/W로 구현이 가능하며, 도 10에 도시된 바와 같이 ASIC(Applicable Specific Integrated Circuit)등의 H/W로도 구현이 가능하다.

상기 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치는 채널 부호기 10, 반복기 110, 채널 인터리버 100, 심볼 인덱스 발생기 310, 모듈로 연산기들 320,330, 논리합 연산기 340를 포함하여 이루어진다.

채널 부호기 10은 L개의 부호어 심볼들의 열을 발생한다. 반복기 110은 상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 M만큼 반복하고, LM개의 반복열을 출력한다. 상기M은 상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 반복하기 위한 횟수로, (N/L)보다 큰 최소 정수로 정해진다. 즉, 상기 M은이다. 천공기 350은 상기 LM개의 반복열을 천공하여 N개의 심볼열을 발생한다. 이때 상기 천공기 350은 논리합 연산기 340으로부터의 천공인에이블신호(Puncturing Enable Signal) PUNC_EN에 따라 천공 동작을 수행한다. 즉, 상기 천공인에이블신호 PUNC_EN은 상기 천공기 350의 천공 동작을 결정하는 천공패턴이다. 상기 천공기 350으로부터 출력되는 N개의 심볼열은 인터리버 크기 N을 가지는 채널 인터리버 100에 의해 인터리빙된 후 송신을 위해 출력된다.

심볼 인덱스 발생기 310은 상기 LM개의 반복열을 구성하는 각 심볼들을 나타내는 인덱스들을 순서대로 발생한다. 이러한 심볼 인덱스 발생기 310은 카운터(Counter)로 구현될 수 있다. 모듈로 연산기 320은 상기 심볼 인덱스 발생기 310에 의해 발생되는 인덱스(k)와 D1을 입력하고, k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우 '1'의 천공인에이블신호 PUNC_EN을 출력한다. 일 예로, 상기 모듈로 연산기 320에서 k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우란 k번째 부호어 심볼이 D1의 배수에 해당하는 경우이다. 모듈로 연산기 330은 상기 심볼 인덱스 발생기 310에 의해 발생되는 인덱스(k)와 D2를 입력하고, k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우 '1'의 천공인에이블신호 PUNC_EN을 출력한다. 일 예로, 상기 모듈로 연산기 330에서 k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우란 k번째 부호어 심볼이 (D2+1)(여기서, D2는 짝수) 또는 (D2-1)(여기서, D2는 홀수)의 배수에해당하는 경우이다. 논리합 연산기 340은 상기 모듈로 연산기들 320,330의 출력을 논리합 연산하고, 천공인에이블신호 PUNC_EN을 생성하여 상기 천공기 350으로 제공한다.

상기 D1과 D2는 전술한 <표 6>과, <수학식 1> 및 <수학식 2>, 그리고 도 9에서 이미 설명한 바와 같이 한 프레임내의 부호어 심볼들의 열중에서 천공될 심볼들의 간격을 결정하는 천공 간격 결정값들이다. 상기 제1 천공 간격 D1은 (LM-N)으로 표시되는 천공될 심볼들의 수 P에 대하여 (LM/P)보다 큰 최소 정수로 정해지는 값이다. 상기 제2 천공 간격 D2는 (P1/P2)보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 선택된 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어지는 값이다. 여기서, P1은 (LM/D1)보다 작은 최대 정수로 정해지는 제1 심볼 천공 수이고, P2는 천공될 심볼들의 수 P와 상기 제1 심볼 천공 수 P1의 차를 나타내는 제2 심볼 천공 수이다. 즉, D1=, P1=, P2=P-P1, D2=sD1, s ≤이다. 이러한 천공 간격들 D1,D2 및 심볼 천공수들 P1,P2는 도시하지 않은 천공패턴 결정부로부터 제공된다. 상기 천공패턴 결정부와, 상기 모듈로 연산기들 320,330과, 논리합 연산기 340은 상기 천공기 350의 천공 동작을 결정하는 천공 패턴인 천공 인에이블신호를 발생하는 천공패턴 발생부로서 동작한다.

상기 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치는 도 10에 도시된 가변 데이터전송율 정합 장치와 동일하게 채널 부호기 10, 반복기 110, 천공기 350, 채널 인터리버 100, 심볼 인덱스 발생기 310을 포함한다. 그러나 상기 도 11에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치는 도 10의 모듈로 연산기들 320,330과 논리합 연산기 340을 대신하여 하나의 천공패턴 발생부 360을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 가변 데이터 전송율 정합 장치를 소프트웨어(S/W)적으로 구현한 것이다. 상기 천공패턴 발생부 360은 어드레스 발생기 모듈 프로그램(Address generator module program)을 저장하고 있으며, k가 상기 프로그램에 따른 조건식을 만족하는 경우에는 천공인에이블신호 PUNC_EN '1'을 발생한다. 상기 천공패턴 발생부 360은 k가 (D1의 배수) 또는 (D2의 배수+1)(여기서, D2는 짝수)인 경우 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공하기 위한 심볼들로 결정하는 동작을 수행한다. 상기 천공패턴 발생부 360은 k가 (D1의 배수)이거나 (D2의 배수+1)(여기서, D2는 짝수)(또는 (D2의 배수-1)(여기서, D2는 홀수))인 경우 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공하기 위한 심볼들로 결정하는 동작을 수행한다. 그러면 도 10에 도시된 바와 같이 H/W로 구현된 가변 데이터전송율 정합 장치와 동일하게 실제 출력되는 심볼의 수는 LM개 중에서 N이 된다.

도 12는 상기 <표 6>에 나타낸 바와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 및 전송 동작의 처리 흐름을 보여주는 도면이다.

상기 도 12를 참조하면, 601단계에서는 FDRT에 필요한 최초의 파라메터들 (N,L,M,P)을 초기화한다. 프레임을 구성하는 부호어 심볼들의 수 L과 인터리버 크기 N은 주어진 데이터 전송율에 따라서 결정되는 것이며, 반복 횟수 M, 천공될 심볼들의 수 P는 상기 <표 6>에 기재된 식에서 구해지는 값이다. 602단계에서는 알고리즘에 주어진 식에 따라서 제1 천공 간격 D1과 제1 심볼 천공수 P1을 계산한다. 603단계에서는 알고리즘에 주어진 식에 따라서 제2 천공 간격 D2와 제2 심볼 천공수 P2를 계산한다. 상기 602단계 및 603단계에서 파라메터들이 모두 결정되면, 604단계 내지 608단계를 수행하여 k를 1로부터 LM까지 순차적으로 카운팅을 시작한다. 매 카운팅마다 조건문은 605단계에서 k가 (D1의 배수) 또는 (D2의 배수 - D2 +)인가를 확인하여 해당하는 경우, 606단계에서 해당 k번째 부호어 심볼을 천공한다. 상기 605단계에서 확인되지 않은 경우에는 상기 606단계를 수행하지 않고, 607단계로 바로 진행하여 k값을 +1 증가시킨다. 상기 607단계를 수행한 이후에는 k가 LM까지 모두 카운팅되었는지를 확인하여 아직 수행되어야 하는 k가 있으면 위 동작을 k=LM까지, 즉 608단계에서 k=LM+1인 것으로 확인될 때까지 상기 605단계 내지 607단계의 동작을 반복한다. 이러한 방식에 의해서 거의 균일(Uniform)한 FDRT 천공 패턴(puncturing pattern)이 생성된다.

상기 도 12에서는 k가 (D1의 배수) 또는 (D2의 배수-D2+)인가를 확인하여 해당하는 경우, 그 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공하는 것으로 설명하였다. 또 다른 방법으로 k가 (D1의 배수) 또는 (D2의 배수-D2-)인가를 확인하여 해당하는 경우, 그 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공할 수도 있다. 이는 D1의 배수에 해당하는 부호어 심볼들과 빗겨나간 다른 위치에서 천공이 이루어지며 동시에 천공 범위가 LM의 범위를 넘지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, D1의 값이 증가할수록 D1의 천공위치와 D2의 천공위치를 가능한 한 가장 멀리 떨어지도록 하기 위한 것이다. 즉, (D2의 배수-D2+)에 해당하는 부호어 심볼들은 D1의 배수의 위치에 해당하여 천공되는 부호어 심볼들과 다른 위치에서 천공되는부호어 심볼들이다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 및 전송 장치들의 구성을 보여주는 도면이다. 상기 도 13에 도시된 장치는 전술한 FDRT 알고리즘을 하드웨어(H/W)적으로 구현한 예에 해당하고, 도 14는 전술한 FDRT 알고리즘을 소프트웨어(S/W)적으로 구현한 예에 해당한다. 즉 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변데이터 전송 장치는 도 14에 도시된 바와 같이 DSP 혹은 CPU 등의 Module S/W로 구현이 가능하며, 도 13에 도시된 바와 같이 ASIC등의 H/W로도 구현이 가능하다.

상기 도 13을 참조하면, 채널 부호기 10은 L개의 부호어 심볼들의 열을 발생한다. 반복기 110은 상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 M만큼 반복하고, LM개의 반복열을 출력한다. 상기 M은 상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 반복하기 위한 횟수로, (N/L)보다 큰 최소 정수로 정해진다. 즉, 상기 M은이다. 천공기 550은 상기 LM개의 반복열을 천공하여 N개의 심볼열을 발생한다. 이때 상기 천공기 550은 논리합 연산기 540으로부터의 천공인에이블신호(Puncturing Enable Signal) PUNC_EN에 따라 천공 동작을 수행한다. 즉, 상기 천공인에이블신호 PUNC_EN은 상기 천공기 550의 천공 동작을 결정하는 천공패턴이다. 상기 천공기 550으로부터 출력되는 N개의 심볼열은 인터리버 크기 N을 가지는 채널 인터리버 100에 의해 인터리빙된 후 송신을 위해 출력된다.

심볼 인덱스 발생기 510은 상기 LM개의 반복열을 구성하는 각 심볼들을 나타내는 인덱스들을 순서대로 발생한다. 이러한 심볼 인덱스 발생기 510은카운터(Counter)로 구현될 수 있다. 모듈로 연산기 520은 상기 심볼 인덱스 발생기 510에 의해 발생되는 인덱스(k)와 D1을 입력하고, k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우 '1'의 천공인에이블신호 PUNC_EN을 출력한다. 일 예로, 상기 모듈로 연산기 520에서 k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우란 k번째 부호어 심볼이 D1의 배수에 해당하는 경우이다. 모듈로 연산기 530은 상기 심볼 인덱스 발생기 510에 의해 발생되는 인덱스(k)와 D2를 입력하고, k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우 '1'의 천공인에이블신호 PUNC_EN을 출력한다. 일 예로, 상기 모듈로 연산기 530에서 k번째 부호어 심볼이 천공될 위치의 부호어 심볼에 해당하는 경우란 k번째 부호어 심볼이 (D2의 배수-D2+)의 배수에 해당하는 경우이다. 논리합 연산기 540은 상기 모듈로 연산기들 520,530의 출력을 논리합 연산하고, 천공인에이블신호 PUNC_EN을 생성하여 상기 천공기 550으로 제공한다.

상기 D1과 D2는 전술한 <표 6>과, <수학식 1> 및 <수학식 2>, 그리고 도 12에서 이미 설명한 바와 같이 한 프레임내의 부호어 심볼들의 열중에서 천공될 심볼들의 간격을 결정하는 천공 간격 결정값들이다. 상기 제1 천공 간격 D1은 (LM-N)으로 표시되는 천공될 심볼들의 수 P에 대하여 (LM/P)보다 큰 최소 정수로 정해지는 값이다. 상기 제2 천공 간격 D2는 (P1/P2)보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 선택된 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어지는 값이다. 여기서, P1은 (LM/D1)보다 작은 최대 정수로 정해지는 제1 심볼 천공 수이고, P2는 천공될 심볼들의 수 P와 상기 제1 심볼 천공 수 P1의 차를 나타내는 제2 심볼 천공수이다. 즉, D1=, P1=, P2=P-P1, D2=sD1, s ≤이다. 이러한 천공 간격들 D1,D2 및 심볼 천공수들 P1,P2는 도시하지 않은 천공패턴 결정부로부터 제공된다. 상기 천공패턴 결정부와, 상기 모듈로 연산기들 520,530과, 논리합 연산기 540은 상기 천공기 550의 천공 동작을 결정하는 천공 패턴인 천공 인에이블신호를 발생하는 천공패턴 발생부로서 동작한다.

상기 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치는 도 13에 도시된 가변 데이터전송율 정합 장치와 동일하게 채널 부호기 10, 반복기 110, 천공기 550, 채널 인터리버 100, 심볼 인덱스 발생기 510을 포함한다. 그러나 상기 도 14에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 가변 데이터전송율 정합 장치는 도 13의 모듈로 연산기들 520,530과 논리합 연산기 540을 대신하여 하나의 천공패턴 발생부 560을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 가변 데이터 전송율 정합 장치를 소프트웨어(S/W)적으로 구현한 것이다. 상기 천공패턴 발생부 560은 어드레스 발생기 모듈 프로그램(Address generator module program)을 저장하고 있으며, k가 상기 프로그램에 따른 조건식을 만족하는 경우에는 천공인에이블신호 PUNC_EN '1'을 발생한다. 상기 천공패턴 발생부 560은 k가 (D1의 배수) 또는 (D2의 배수-D2+)인 경우 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공하기 위한 심볼들로 결정하는 동작을 수행한다. 상기 천공패턴 발생부 560은 k가 (D1의 배수)이거나 (D2의 배수-D2+)인 경우 해당하는 k번째 부호어 심볼들을 천공하기 위한 심볼들로 결정하는 동작을 수행한다. 그러면 도 13에 도시된 바와 같이 H/W로 구현된 가변데이터전송율 정합 장치와 동일하게 실제 출력되는 심볼의 수는 LM개 중에서 N이 된다.

성능 분석

여기서는 컨볼루션 부호에 의한 부호어 심볼의 천공에 따른 성능의 변화를 이론적으로 분석하고, 천공 레이트(Puncturing rate) 또는 반복 레이트(Repetition rate)에 따른 부호율(Code rate)이 R인 컨볼루션 부호의 성능변화의 평균값을 제시한다. 이로부터 종래 기술에 따른 IS-2000의 FDRT 알고리즘과 본 발명에서 제안한 FDRT알고리즘 사이의 성능 차이와 성능의 평균값을 예측할 수 있다. 우선, 아래와 같이 기호를 정의하기로 하자.

R : 컨볼루션 부호(Convolutional codes)의 부호율(code rate(=k/n))

Rst : 실제 채널로 전송하는 부호어 심볼의 전송레이트 x (R). 즉, NR(bits/sec)

Rfdrt : FDRT를 사용할 때 채널부호기에서 출력되는 부호어 심볼 레이트 ×(R). 즉, LR(bits/sec)

균일한 천공 또는 균일한 반복 패턴을 사용하는 것을 가정하는 경우, 천공 또는 반복에 의해 발생하는 성능의 변화는 하기의 <수학식 3>과 같이 주어진다. 여기서 Rfdrt<Rst인 경우에는 FDRT방식에서 심볼 반복이 사용되므로, 성능의 개선 즉, 부호화 이득(Coding gain)측면에서 이득이 있다. 그러나 역으로 Rfdrt>Rst인경우에는 심볼 천공이 사용되므로, 성능의 열화 즉, 부호화 이득 측면에서 손실을 가진다. 앞서 이야기 했듯이 FDRT는 기본적으로 N>L이므로 반복이 사용되는 구조이며 따라서 심볼 반복이 사용되므로 성능의 개선 즉, 부호화 이득 측면에서 이득이 있다. 문제는 패턴에 따라서 그 부호화 이득 측면에서 이득이 얼마나 달성되느냐 하는 것이다.

일예로, 앞서 분석한 Rst=19.2kbps인 경우 각각의 Rfdrt에 따른 부호화 이득(Coding Gain)을 하기의 <표 7>에 나타냈다. 따라서 만일 천공 패턴 또는 반복 패턴이 적절하게 결정된다면 FDRT방식을 사용한다면 하기의 <표 7>에 나타낸 바와 같은 부호화 이득이 보장되어야 한다.

구분	Rst	Rfdrt	Average Coding Gain
CASE1	19.2kbps	17.5kbps	0.40 (dB)
CASE2	19.2kbps	15kbps	1.07 (dB)
CASE3	19.2kbps	10kps	2.83 (dB)

도 15 및 도 16은 본 발명에서 제안하는 FDRT에 따른 시뮬레이션 결과를 종래 기술에 따른 시뮬레이션 결과와 대비적으로 도시하는 도면이다.

상기 도 15는 본 발명이 IS-2000 RC3(Code Rate R=1/4)에 적용된 경우에 얻어지는 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프이다. 이러한 그래프는 다음과 같은 시뮬레이션 환경(Simulation Environment)하에서 얻어진다. 각 경우, 즉 CASE1), CASE2), REFERENCE)에 있어서 시뮬레이션 환경은 하기의 <표 8>, <표 9> 및 <표10>과 같다. CASE 1)은 데이터 전송율이 15kbps이고, 프레임당 부호어 심볼의 수 L=1200이고, 인터리버 크기 N=1536인 경우이고, 이때 15k_BER_IS2000과 15k_FER_IS200은 종래 기술에 의한 시뮬레이션 결과이고, 15k_BER_SEC와 15k_FER_SEC는 본 발명에 의한 시뮬레이션 결과이다. CASE 2)는 데이터 전송율이 10kbps이고, 프레임당 부호어 심볼의 수 L=800이고, 인터리버 크기 N=1536인 경우로, 이 경우에는 종래 기술에 의한 시뮬레이션 결과만이 도시되어 있다. CASE 3)은 데이터 전송율이 19.2kbps인 경우로, 이 경우에는 심볼 천공/반복이 일어나지 않는다.

CASE 1)· Data Rate 15kbps ( Pure info + CRC + Tail bit = 300 bit)· L (Encoded size ) = 1200· M = 2, N (Channel Interleaver Size) = 1536,· P (Num of Puncturing) = L×M-N = 864· D (Puncturing Depth ) == 2· Puncturing Pattern→비교대상 : 15 kbps signal (Puncturing symbol 개수 동일).→ Puncturing Pattern15KBER_SEC, 15KFER_SEC: NEW Algorithm Type 1사용if (k%3=2 || k%36=0)(k=0,1,2,‥,2399) then puncturing15KBER_IS2000, 15KFER_IS2000: 기존의 puncturing pattern사용

CASE 2)· Data Rate 10kbps ( Pure info + CRC + Tail bit = 200 bit)· L (Encoded size ) = 800· M = 2, N (Channel Interleaver Size) = 1536,· P (Num of Puncturing) = L×M-N = 64· D (Puncturing Depth ) == 25· 기존의 Puncturing pattern 사용

REFERENCE)·Reference Curve : 19.2kbps, No Puncturing. No Repetition.

상기 도 15를 참조하면, RC3시뮬레이션결과에서 보듯이 본 발명에서 제안한 FDRT방식(15k_BER_SEC,15k_FER_SEC)이 기존의 IS-2000의 FDRT방식(15k_BER_IS2000, 15k_FER_IS2000)에 비하여 약 0.9dB에서 1.0dB의 Eb/No 이득을 제공하고 있다. 이것은 앞서 <표 7>에서 분석한 바와 같이 19.2kbps에 비해서 Average Coding Gain 1.07dB에 거의 근접하는 성능이다. 이것은 천공(Puncturing)과 반복(Repetition)에서 균일한 분포를 가지도록 패턴을 발생한 결과이며 그 성능 또한 최적의 성능에 거의 근접한 성능을 보이고 있다. 따라서 본 특허에서 제안한 FDRT알고리즘의 (FDRT조건1), (FDRT조건2)가 성능에 매우 중요한 역할을 하며 이를 반영한 New FDRT Algorithm Type 1역시 우수한 성능을 제공함을 알 수 있다. 반면에 기존의 IS-2000의 FDRT알고리즘을 사용한 경우의 결과는 의외로 약 0.1dB 정도의 부호화 이득(Coding gain)만을 제공하고 있음을 알 수 있다. 이것은 앞서 언급하였듯이 전체 프레임 중 후미에 집중된 비대칭 패턴(Asymmetric pattern) 때문에 발생하는 문제이다. 결론적으로 동일한 채널조건에서 FDRT 패턴(Pattern)에 따라서 약 0.9-1.0dB의 성능 차이가 발생한다.

상기 도 16은 본 발명이 RC4 SCH(Code Rate R=1/2)에 적용된 경우에 얻어지는 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프이다. 이러한 그래프는 다음과 같은 시뮬레이션 환경(Simulation Environment)하에서 얻어진다. 각 경우, 즉 CASE1), CASE2), CASE3)에 있어서 시뮬레이션 환경은 하기의 <표 11>, <표 12> 및 <표 13>과 같다. CASE 1)은 데이터 전송율이 15kbps이고, 프레임당 부호어 심볼의 수 L=600이고, 인터리버 크기 N=768인 경우이고, 이때 15k_BER_IS2000과 15k_FER_IS200은 종래 기술에 의한 시뮬레이션 결과이고, 15k_BER_SEC와 15k_FER_SEC는 본 발명에 의한 시뮬레이션 결과이다. CASE 2)는 데이터 전송율이 17.5kbps이고, 프레임당 부호어 심볼의 수 L=700이고, 인터리버 크기 N=768인 경우로, 이 경우에는 종래 기술에 의한 시뮬레이션 결과만이 도시되어 있다. CASE 3)은 데이터 전송율이 10kbps이고, 프레임당 부호어 심볼의 수 L=400이고, 인터리버 크기 N=768인 경우로, 이 경우에는 종래 기술에 의한 시뮬레이션 결과만이 도시되어 있다. 그리고 CASE 4)는 데이터 전송율이 19.2kbps인 경우로, 이 경우에는 심볼 천공/반복이 일어나지 않는다.

CASE 1)· Data Rate 15kbps ( Pure info + CRC + Tail bit = 300 bit)· L (Encoded size ) = 600· M = 2, N (Channel Interleaver Size) = 768,· P (Num of Puncturing) = L×M-N = 432· D (Puncturing Depth ) == 2· Puncturing Pattern→비교대상 : 15 kbps signal (Puncturing symbol 개수 동일).→Puncturing Pattern15KBER_SEC, 15KFER_SEC: NEW Algorithm Type 1사용if (k%3=2 || k%36=0)(k=0,1,2,‥,2399) then puncturing15KBER_IS2000, 15KFER_IS2000: 기존의 puncturing pattern사용

CASE 2)· Data Rate 17.5kbps ( Pure info + CRC + Tail bit = 350 bit)· L (Encoded size ) = 700· M = 2, N (Channel Interleaver Size) = 768,· P (Num of Puncturing) = L×M-N = 632· D (Puncturing Depth ) == 2· 기존의 Puncturing pattern 사용

CASE 3)· Data Rate 10kbps ( Pure info + CRC + Tail bit = 200 bit)· L (Encoded size ) = 400· M = 2, N (Channel Interleaver Size) = 768,· P (Num of Puncturing) = L×M-N = 32·D (Puncturing Depth ) == 25·기존의 Puncturing pattern 사용

상기 도 16을 참조하면, RC4 시뮬레이션결과도 상기 도 15에 도시된 바와 같이 동일한 결과가 얻어짐을 알 수 있다. 상기 도 16에서 보듯이 본 발명에서 제안한 FDRT방식(15k_BER_SEC,15k_FER_SEC)이 기존의 IS-2000의 FDRT방식 (15k_BER_IS2000,15k_FER_IS2000)에 비하여 약 0.8dB에서 0.9dB의 Eb/No 이득을 제공하고 있다.

다음으로 한가지 중요한 것은 10kbps의 성능이다. 이 경우는 기존의 FDRT알고리즘이 <표 7>에 제시한 Average Coding Gain 2.83dB에 거의 근접하고 있다. 이러한 결과는 10kbps이 경우 D가 정확하게 정수로 결정되기 때문에 앞서 제시한 D를 결정하는 과정에서 (LM/P-D)의 차이로 인해 불균일한 천공이 발생하지 않기 때문이다. 따라서 이는 앞서 본 발명에서 제안한 D의 결정방식 과정에서 (LM/P-D)의 차이를 모두 고려해야 한다는 전제조건이 바로 성능에 직결됨을 잘 보여주는 예라고 할 수 있다. 이 성능에 따른 시뮬레이션 환경은 하기의 <표 14>와 같다.

· Data Rate 10kbps ( Pure info + CRC + Tail bit = 200 bit)· L (Encoded size ) = 800· M = 2, N (Channel Interleaver Size) = 1536,· P (Num of Puncturing) = LM-N = 64· D (Puncturing Depth ) ==== 25· 기존의 Puncturing pattern 사용

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 데이터 통신시스템에서 데이터 전송율이 가변됨에 따라 가변적으로 정해지는 부호어 심볼들을 가지는 프레임을 인터리버 크기에 정합시켜 전송할 시 간단한 구조, 그리고 설정 초기값을 조절함으로써 천공 패턴또는 반복 패턴이 프레임내에서 균일하게 분포되도록 함으로써 성능의 열화됨이 없이 전송율에 따라서 데이터를 유연하게 전송할 수 있다는 이점이 있다.

Claims

L개의 심볼들의 열을 발생하는 부호기와, 상기 L개의 심볼들의 열을 반복하는 반복기와, 상기 반복된 심볼들의 열을 천공하여 상기 L보다 큰 N개의 심볼들의 열을 발생하는 천공기를 포함하는 시스템에서, 상기 반복된 심볼들의 열을 천공하여 상기 N개의 심볼들의 열을 발생하는 방법에 있어서,

(N/L)보다 큰 최소 정수인 M에 대하여 상기 L개의 심볼들의 열을 반복하는 LM의 반복열을 발생하고,

(LM-N)으로 표시되는 천공될 심볼들의 수 P에 대하여 (LM/P)보다 큰 최소 정수로 정해지는 제1 천공 간격 D1과, (LM/D1)보다 작은 최대 정수로 정해지는 제1 심볼 천공 수 P1을 계산하고,

상기 천공될 심볼들의 수 P와 상기 제1 심볼 천공수 P1의 차를 나타내는 제2 심볼 천공수 P2와, (P1/P2)보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 선택된 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어지는 제2 천공 간격 D2를 계산하고,

상기 LM개의 반복열을 상기 제1 천공 간격 D1과 상기 제2 천공 간격 D2로 천공하여 상기 N개의 심볼열을 발생함을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 천공 간격 D1로 천공되는 심볼들의 위치와 상기제2 천공 간격 D2로 천공되는 심볼들의 위치는 서로 빗겨나는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 천공 간격 D1로 천공되는 심볼들은 상기 LM개의 반복열의 초기 심볼들로부터 D1의 배수에 해당하는 위치의 심볼들임을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 천공 간격 D2로 천공되는 심볼들은 상기 LM개의 반복열의 초기 심볼들로부터 (D2의 배수 + 오프셋)에 해당하는 위치의 심볼들임을 특징으로 하는 상기 방법.
제4항에 있어서, 상기 오프셋은 1임을 특징으로 하는 상기 방법.
제4항에 있어서, 상기 오프셋은 -1임을 특징으로 하는 상기 방법.
제4항에 있어서, 상기 오프셋은 (D1/2)보다 작은 최대 정수에서 D2를 뺀 값임을 특징으로 하는 상기 방법.
제4항에 있어서, 상기 오프셋은 D2와 (D1/2)보다 작은 최대 정수를 더한 값에 대한 음의 값임을 특징으로 하는 상기 방법.
가변적으로 정해지는 데이터전송율에 의해 결정되는 L개의 부호어 심볼들을 상기 L보다 큰 인터리버 크기 N에 정합시켜 전송하기 위한 장치에 있어서:

상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 발생하는 부호기와;

상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 (N/L)보다 큰 최소 정수인 M만큼 반복하고, LM개의 반복열을 출력하는 반복기와;

(LM-N)으로 표시되는 천공될 심볼들의 수 P에 대하여 (LM/P)보다 큰 최소 정수로 정해지는 제1 천공 간격 D1과, (LM/D1)보다 작은 최대 정수로 정해지는 제1 심볼 천공 수 P1을 결정하고,

상기 천공될 심볼들의 수 P와 상기 제1 심볼 천공 수 P1의 차를 나타내는 제2 심볼 천공 수 P2와, (P1/P2)보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 선택된 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어지는 제2 천공 간격 D2를 결정하고,

상기 LM개의 반복열을 상기 제1 천공 간격 D1과 상기 제2 천공 간격 D2로 천공하기 위한 천공패턴을 발생하는 천공패턴 발생부와;

상기 천공 패턴에 따라 상기 LM개의 반복열을 상기 제1 천공 간격 D1과 상기 제2 천공 간격 D2로 천공하고, N개의 심볼열을 발생하는 천공기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
제9항에 있어서, 상기 LM개의 심볼열을 구성하는 각 심볼들을 나타내는 인덱스들을 발생하여 상기 천공패턴 발생부로 제공하는 심볼 인덱스 발생기를 더 포함하고,

이에 따라 상기 천공패턴 발생부는 상기 LM개의 심볼열의 각 심볼들중에서 상기 천공 간격들 D1,D2에 해당하는 심볼들을 나타내는 상기 천공 패턴을 발생하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제9항에 있어서, 상기 천공기의 출력을 인터리빙하여 송신을 위해 출력하는 인터리버를 더 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 천공 간격 D1로 천공되는 심볼들의 위치와 상기제2 천공 간격 D2로 천공되는 심볼들의 위치는 서로 빗겨나는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 천공 간격 D1로 천공되는 심볼들은 상기 LM개의 반복열의 초기 심볼들로부터 D1의 배수에 해당하는 위치의 심볼들임을 특징으로 하는 상기 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2 천공 간격 D2로 천공되는 심볼들은 상기 LM개의 반복열의 초기 심볼들로부터 (D2의 배수 + 오프셋)에 해당하는 위치의 심볼들임을 특징으로 하는 상기 장치.
제14항에 있어서, 상기 오프셋은 1임을 특징으로 하는 상기 장치.
제14항에 있어서, 상기 오프셋은 -1임을 특징으로 하는 상기 장치.
제14항에 있어서, 상기 오프셋은 (D1/2)보다 작은 최대 정수에서 D2를 뺀 값임을 특징으로 하는 상기 장치.
제14항에 있어서, 상기 오프셋은 D2와 (D1/2)보다 작은 최대 정수를 더한 값에 대한 음의 값임을 특징으로 하는 상기 장치.
가변적으로 정해지는 데이터전송율에 의해 결정되는 L개의 부호어 심볼들을 상기 L보다 큰 인터리버 크기 N에 정합시켜 전송하기 위한 방법에 있어서:

상기 L개의 부호어 심볼들의 열을 (N/L)보다 큰 최소 정수인 M만큼 반복하고, LM개의 반복열을 출력하는 과정과;

상기 LM개의 반복열을 구성하는 심볼들중에서 (LM/D1)보다 작은 최대 정수로 정해지는 제1 심볼 천공수 P1만큼의 심볼들을 제1 천공 패턴 A에 따라 천공하고, 상기 제1 천공 패턴 A는 (LM-N)으로 표시되는 천공될 심볼들의 수 P에 대하여 (LM/P)보다 큰 최소 정수로 정해지는 제1 천공 간격 D1의 배수를 나타내는 과정과;

상기 천공될 심볼들의 수 P와 상기 제1 심볼 천공 수 P1의 차를 나타내는 제2 심볼 천공 수 P2가 0보다 큰 경우, 상기 LM개의 반복열중에서 상기 제1 천공 간격 D1로 천공되고 남은 나머지의 심볼들에 대해, 제2 천공 패턴 B에 따라 천공하여 N개의 심볼열을 발생하고, 상기 제2 천공 패턴 B는 (P1/P2)보다 작은 최대 정수와 같거나 작은 정수들을 나타내는 정수들로부터 선택된 하나의 정수 s에 대해 sD1로 주어지는 제2 천공 간격 D2의 배수에 오프셋을 더한 값으로 나타내어지는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제19항에 있어서, 상기 제1 천공 패턴 A에 의해 정해지는 심볼들의 위치와 상기 제2 천공 패턴 B에 의해 정해지는 심볼들의 위치는 서로 빗겨나는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제19항에 있어서, 상기 오프셋은 1임을 특징으로 하는 상기 방법.
제19항에 있어서, 상기 오프셋은 -1임을 특징으로 하는 상기 방법.
제19항에 있어서, 상기 오프셋은 (D1/2)보다 작은 최대 정수에서 D2를 뺀 값임을 특징으로 하는 상기 방법.
제19항에 있어서, 상기 오프셋은 D2와 (D1/2)보다 작은 최대 정수를 더한 값에 대한 음의 값임을 특징으로 하는 상기 방법.