KR20050005322A - Error detecting system of satellite signal using turbo code - Google Patents

Abstract

PURPOSE: An error detection system of a satellite broadcasting signal by using a turbo code is provided to perform an error detection process through turbo coding and interleaving functions while a satellite signal is transceived, thereby increasing an error detection rate of satellite broadcasting. CONSTITUTION: Two recursive systematic convolution code units(103) are connected in parallel. A turbo interleaver(101) is connected to the two recursive systematic convolution code units(103), to perform a coding process for information bits within a block through the recursive systematic convolution code units(103) according to an original input order. The recursive systematic convolution code units(103) carry out coding processes according to the order of the information bits rearranged within the block by the turbo interleaver(101).

Description

터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템{ERROR DETECTING SYSTEM OF SATELLITE SIGNAL USING TURBO CODE}ERROR DETECTING SYSTEM OF SATELLITE SIGNAL USING TURBO CODE}

본 발명은 위성방송 신호의 수신 에러 정정에 관한 것으로, 보다 상세히는 터보 코드를 이용하여 위성방송의 송수신 신호를 코딩하기 위한 터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to error correction of a satellite broadcast signal, and more particularly, to an error detection system of a satellite broadcast signal using a turbo code for coding a transmission / reception signal of a satellite broadcast using a turbo code.

일반적으로, 차세대 이동통신 시스템에서는 고속의 멀티미디어 데이터의 신뢰성 있는 전송을 요구하며, 고속 데이터의 신뢰성을 높이기 위해서는 강력한 채널 코딩 및 효율적인 변조 방식이 요구되고 있다. 특히, 이동통신의 결정판이라고 할 수 있는 IMT2000은 현재 각 국가별로 개별적으로 운영되고 있는 다양한 이동전화 시스템으로서, ITU를 중심으로 2Mbps급 고속 데이터통신이 가능한 사양 등을 갖추도록 제안되고 있다. 이와 같은 고속 데이터통신을 위한 코딩방식은 다수 종류 개발되어 있으나, Berru 등에 의해 제시된 터보코드가 안정성과 효율적인 측면에서 각광을 받고 있다.In general, next-generation mobile communication systems require reliable transmission of high-speed multimedia data, and strong channel coding and efficient modulation schemes are required to increase reliability of high-speed data. In particular, IMT2000, which is the definitive edition of mobile communication, is a variety of mobile phone systems currently operating separately in each country, and it is proposed to have a specification capable of 2Mbps high-speed data communication centering on ITU. A number of coding schemes for such high-speed data communication have been developed, but the turbo code proposed by Berru et al. Has been spotlighted in terms of stability and efficiency.

그리고, 이와 같은 터보코드는 적어도 두 번 이상의 독립적인 실행 단계와 병렬의 규칙적인 컨볼루션 코딩 단계를 거쳐, 터보 코딩이 이루어진다. 코딩된 터보코드는 무선망을 통해 발신된 후, 소정의 수신장치에 의거 디코딩되는데, 터보 코드의 디코딩은 반복적으로 수행된다. 모든 반복에서 적어도 하나 이상의 중간 (Intermidiate) 데이터 요소가 디코드되고, 디코드된 중간 데이터 요소를 사용하여 다음에 디코드될 데이터 요소르 추정한다. 따라서 각 반복에 있어서 적어도 하나 이상의 중간 데이터 요소는 추정된 데이터 요소와 함께 수신된 데이터 요소의 조합으로 얻어지고, 얻어진 중강 데이터 요소는 디코드된다.The turbo code is subjected to at least two independent execution steps and regular convolutional coding steps in parallel, thereby performing turbo coding. The coded turbo code is transmitted through a wireless network and then decoded by a predetermined receiver, and the decoding of the turbo code is repeatedly performed. In every iteration at least one Intermidiate data element is decoded and the decoded intermediate data element is used to estimate the next data element to be decoded. Thus, in each iteration, at least one intermediate data element is obtained from a combination of data elements received with the estimated data element, and the obtained mid-weight data element is decoded.

터보코드의 반복적인 디코딩은 수신된 소스 데이터 요소이 사용을 포함하고, 추정된 데이터 요소에서 디코드된 데이터 요소를 빼는 것을 포함하고 있으며, 부가성 백색 가우시안 노이즈(Additive white Gauss noise)가 존재하는 채널을 위해 디자인된 반복적인 디코더는 상관 노이즈를 가진 채널, 레일리 패이딩(Rayleigh fading) 채널, 길버트-엘리옷(Gillbert-Elliot) 모델을 이용하여 설명된 채널에서 잘 동작하지 않는 경향이 있다. 주로, 상기 터보 디코딩 알고리즘은 가우스 노이즈 채널 모델과 같이 실제적이고, 자연발생적 잡음에 있어서는 효과적이지 못한다. 이와 같은 이유와 더불어, 터보 코드의 디코딩시 디코딩의 반복과정을 통해 많은 지연시간을 갖게 됨에 따라 위성방송에서의 터보 코드 적용이 어려운 실정에 놓여 있다.Iterative decoding of the turbocode involves using the received source data element, subtracting the decoded data element from the estimated data element, and for a channel with additive white Gauss noise. Iterative decoders designed tend not to work well on channels with correlated noise, Rayleigh fading channels, and channels described using the Gilbert-Elliot model. Primarily, the turbo decoding algorithm is practical, such as a Gaussian noise channel model, and is not effective for spontaneous noise. In addition to this reason, it is difficult to apply the turbo code in satellite broadcasting, as the delay time of decoding during the decoding of the turbo code has a large delay time.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 위성방송 시스템에서 터보 코드를 적용하여 정보교류의 안정성을 확보하기 위한 터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an error detection system of a satellite broadcasting signal using a turbo code to secure the stability of information exchange by applying a turbo code in a satellite broadcasting system. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템은, 위성신호의 오류 검출을 위한 위성방송 시스템에 있어서, 상기 위성신호의 송수신시 터보코딩 및 인터리빙을 통해 오류검출을 수행하는 것을 특징으로 한다.The error detection system of a satellite broadcast signal using a turbo code according to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the satellite broadcast system for error detection of the satellite signal, through the turbo coding and interleaving at the time of transmission and reception of the satellite signal It is characterized by performing error detection.

구체적으로, 상기 위성신호의 송신을 위한 에러 검출 시스템은 두 개의 순환 구조적 콘벌루션 코드(Recursive Systematic Convolution Code) 부호화부가 병렬로 연결되고, 상기 부호화부에는 터보 인터리버가 연결되어 부호화부를 통해 블록 내 정보 비트를 원래 입력 순서에 따라 부호화 과정을 수행하며, 상기 부호화부는 상기 터보 인터리버에 의하여 블록 내에서 순서가 재배열된 정보 비트의 순서에 따라부호화 과정을 수행하는 것을 특징으로 한다.Specifically, in the error detection system for transmitting the satellite signal, two recursive systematic convolution code encoders are connected in parallel, and the turbo interleaver is connected to the encoder so that the information bits in the block are transmitted through the encoder. The encoding process is performed according to the original input order, and the encoding unit performs the encoding process according to the order of the information bits rearranged in the block by the turbo interleaver.

도 1은 본 발명에 따라 위성방송 송출시 적용되는 터보코드용 인코더를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an encoder for a turbo code applied when transmitting satellite broadcast according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 위성방송 수신시 적용되는 터보코드용 디코더를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a decoder for a turbo code applied when receiving satellite broadcast according to the present invention.

<주요도면에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Drawings>

100 : 터보 인코더 101 : 인터리버100: turbo encoder 101: interleaver

103 : 부호화부 105 : 멀티플랙서103: encoder 105: multiplexer

200 : 터보 디코더 201 : 디멀티플랙서200: turbo decoder 201: demultiplexer

203 : 복호화부 205 : 인터리버203: decoder 205: interleaver

207 : 디인터리버207: deinterleaver

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

위성 방송 시스템은 다수의 방송 센터, 인공 위성, 중계기, 및 다수의 이동통신 단말기를 포함하여 구성되어 있다. 다수의 방송 센터는 각 방송 사업자에 의해 작성 및 편집된 다수의 방송 컨텐츠를 Ka 밴드(26.5 ~ 40GHz) 또는 Ku 밴드(12.5 ~ 18 GHz)의 오름 전송로를 통해 인공 위성으로 송신한다. 상기 방송 컨텐츠는 시간 분할 다중(TDM) 방식 및 코드 분할 다중(CDM) 방식을 이용하여 각각 시간 분할 다중 신호(TDM), 및 코드 분할 다중 신호(CDM)를 인공 위성으로 전송된다. 이 때, 인공 위성으로 전송되는 위성방송은 고속 멀티미디어 데이터의 신뢰성 있는 전송을 위해 강력한 채널 코딩 및 변조 방식을 사용한다. 도 1은 상기 위성방송에 따른 데이터를 전송하기 위한 터보코드용 인코더를 도시한다.The satellite broadcasting system includes a plurality of broadcasting centers, satellites, repeaters, and a plurality of mobile communication terminals. Many broadcasting centers transmit a plurality of broadcasting contents created and edited by each broadcasting company to satellites through an uplink transmission path of Ka band (26.5-40 GHz) or Ku band (12.5-18 GHz). The broadcast content is transmitted to a satellite by using a time division multiplex (TDM) scheme and a code division multiplex (CDM) scheme, respectively, a time division multiple signal (TDM) and a code division multiple signal (CDM). At this time, the satellite broadcast transmitted to the satellite uses a strong channel coding and modulation scheme for the reliable transmission of high-speed multimedia data. 1 shows an encoder for a turbo code for transmitting data according to the satellite broadcasting.

도시된 바와 같이, 두 개의 순환 구조적 콘벌루션 코드(Recursive Systematic Convolution Code) 부호화부(103)가 병렬로 연결되어 있고, 부호화부 (103)에는 터보 인터리버(101)가 연결되어 있다.As shown, two cyclic structural convolutional code encoders 103 are connected in parallel, and the turbo interleaver 101 is connected to the encoder 103.

정보 비트는 소정 개수씩 블록 단위로 분할되며, 부호화부(103)는 블록 내 정보 비트를 원래 입력 순서에 따라 부호화 과정을 수행하며, 상기 부호화부(103)는 터보 인터리버(101)에 의하여 블록 내에서 순서가 재배열된 정보 비트의 순서에 따라 부호화 과정을 수행한다.The information bits are divided into blocks by a predetermined number, and the encoder 103 performs an encoding process on the information bits in the block according to the original input order, and the encoder 103 is in the block by the turbo interleaver 101. The encoding process is performed according to the order of the rearranged information bits.

터보 인터리버(101)는 정보 비트의 입력 순서를 재배열하는 역할을 수행한다. 터보 인터리버(101)는 기존의 연쇄 부호의인터리버와 마찬가지로 연집 오류를 랜덤 오류로 변환시키는 역할을 한다. 한편, 상기 위성정보에 따른 전송용 정보 비트는 부호화부(103)로 각각 제공되는 잉여 비트들은 멀티플렉서(105)에 제공되고, 상기 멀티플렉서(105)는 이들을 멀티플렉싱하여 출력하므로서, 상기 인공위성으로 제공된다.The turbo interleaver 101 rearranges the input order of the information bits. The turbo interleaver 101 converts a concatenation error into a random error like an existing interleaver of a concatenated code. On the other hand, the information bits for transmission according to the satellite information is provided to the multiplexer 105, the extra bits provided to the encoder 103, and the multiplexer 105 is provided to the satellite by multiplexing them.

상기 인공 위성은 Ka 밴드 또는 Ku 밴드용 안테나와, S 밴드(2.6 GHz)용 안테나를 구비하고 있음에 따라, 다수의 방송 센터로부터 송신된 방송 컨텐츠, 즉 TDM 신호 및 CDM 신호를 Ka 밴드 또는 Ku 밴드용 안테나로 수신 및 증폭한 후, 상기 CDM 신호를 S 밴드의 CDM 신호로 변환하고, TDM 신호는 Ku 밴드로 변환한다.Since the satellite includes an antenna for Ka band or Ku band and an antenna for S band (2.6 GHz), broadcast satellites transmitted from a plurality of broadcasting centers, that is, TDM signals and CDM signals, are converted into Ka band or Ku band. After receiving and amplifying the antenna, the CDM signal is converted into an S-band CDM signal, and the TDM signal is converted into a Ku band.

상기 인공 위성은 상기 S 밴드용 안테나로부터 S 밴드의 내림 전송로를 통해 상기 변환된 CDM 신호를 S 밴드를 통하여 전파 전송에 방해물이 없는 서비스 영역인 전파 영역에 있는 단말기로 송신하며 Ku 밴드용 안테나로부터 Ku 밴드의 내림 전송로를 통해 상기 변환된 TDM 신호를 Ku 밴드를 통하여 전파 전송에 방해물이 없는 서비스 영역인 전파 영역에 있는 중계기로 송신한다.The satellite transmits the converted CDM signal from the S-band antenna to the terminal in the radio wave area, which is a service area without interference with radio wave transmission through the S-band descending transmission path, and from the Ku-band antenna. The converted TDM signal is transmitted through a downlink transmission path of a Ku band to a repeater in a propagation area, which is a service area without interference with radio transmission through the Ku band.

상기 인공 위성에서 상기 위성 중계기로 12GHz, Ku 밴드의 TDM 신호를 발송하면, 상기 위성 중계기에서 상기 TDM 신호를 코드 분할 다중 방식 즉, CDM 신호로 변환한다. 그리고 변환된 CDM 신호는 터보 디코더를 통해 디인터리빙되어 신호의 정열을 수행한다. 도 2는 본 발명에 따른 터보 코드의 디코더를 나타낸 구성도이다.When the satellite transmits a 12 GHz, Ku band TDM signal to the satellite repeater, the satellite repeater converts the TDM signal into a code division multiplexing scheme, that is, a CDM signal. The converted CDM signal is deinterleaved through a turbo decoder to perform alignment of the signals. 2 is a block diagram illustrating a decoder of a turbo code according to the present invention.

도시된 바와 같이, 디코더(200)는 디멀티플렉서(201), 두 개의복호화부(203), 인터리버(205) 및 디인터리버(207)를 구비한다. 여기서, 복호화부(203)들은 맵(Maximum a Posteriori : MAP) 복호 알고리즘을 이용하여 재귀적 구조의 연산이 가능하고 반복 복호 횟수의 증가에 따라, BER(Bit Error Rate) 성능을 향상시켜 BER 관점에서 샤논 한계(Shannon Limit)에 가장 근접하는 성능을 갖고 있다. 각각의 복호화부(203)는 블록 단위의 정보 비트와 잉여 비트 및 부가 비트를 입력하여 복호의 신뢰도를 높인다.As shown, the decoder 200 includes a demultiplexer 201, two decoders 203, an interleaver 205 and a deinterleaver 207. Here, the decoders 203 can calculate a recursive structure using a Map a Posteriori (MAP) decoding algorithm, and improve the BER (Bit Error Rate) performance according to the increase in the number of iteration decoding. It has the closest performance to the Shannon limit. Each decoder 203 inputs an information bit, a surplus bit, and an additional bit in block units to increase decoding reliability.

즉, 복호화부(203)는 디멀티플렉서(201)에서 디멀티플렉싱되어 제공되는 정보 비트 및 잉여 비트 그리고 디인터리버(207)로부터의 부가 비트(extrnsic)를 블록 단위로 입력하여 맵(Maximum a Posteriori : MAP) 알고리즘을 수행한다. 상기 복호화부(203)에서 복호되는 비트는 인터리버(205)에 제공되며, 인터리버(205)는 인코더와 동일한 방법으로 인터리빙하여 출력한다. 인터리버(205)에서 출력되는 블록 단위의 코드는 복호화부(203)에 제공되며, 복호화부(203)에 대하여 부가(extrnsic) 코드로 작동한다. 즉, 복호화부(203)는 디멀티플렉서(201)로부터의 상기 잉여 비트와 부가 비트를 이용하여 맵알고리즘을 수행하고, 맵 알고리즘에 의하여 복호된 비트를 디인터리버(207)에 제공한다.That is, the decoder 203 inputs information bits and redundant bits provided by the demultiplexer 201 in the demultiplexer 201 and additional bits from the deinterleaver 207 in units of blocks, thereby providing a map (Maximum a Posteriori: MAP). Perform the algorithm. The bits decoded by the decoder 203 are provided to the interleaver 205, and the interleaver 205 interleaves and outputs the same method as the encoder. The block unit code output from the interleaver 205 is provided to the decoder 203 and operates as an extension code to the decoder 203. That is, the decoder 203 performs a map algorithm by using the excess bits and the additional bits from the demultiplexer 201 and provides the deinterleaver 207 with the bits decoded by the map algorithm.

상기 디코더(200)에서는 디인터리버(207)에서 디인터리빙된 비트를 부가 비트로하여 복호화부(203)에 제공하고, 복호화부(203)는 복호화부(203)에서 복호된 비트를 부가 비트로 하여 블록에 대한 복호 과정을 반복 수행한다.In the decoder 200, the deinterleaved bits in the deinterleaver 207 are provided as additional bits to the decoder 203, and the decoder 203 uses the bits decoded by the decoder 203 as additional bits to the block. Repeat the decoding process.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템은 정지위성으로부터 중계기를 경우하여 단말기 또는 중계기로 방송신호를 수신할 때, 이미 효율성이 보장된 에러 정정 기능이 위성통신 시스템에 적용시켜 위성방송의 에러검출율을 증대시키는 효과를 얻는다.As described above, the error detection system of the satellite broadcast signal using the turbo code according to the present invention, when receiving a broadcast signal to the terminal or repeater in the case of the repeater from the satellite, the error correction function is guaranteed satellite It is applied to a communication system to obtain the effect of increasing the error detection rate of satellite broadcasting.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing an error detection system for a satellite broadcast signal using a turbo code according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, which is claimed in the following claims. As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention may be changed to the extent that various modifications can be made.

Claims (2)

위성신호의 오류 검출을 위한 위성방송 시스템에 있어서,In a satellite broadcasting system for error detection of satellite signals, 상기 위성신호의 송수신시 터보코딩 및 인터리빙을 통해 오류검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템.Error detection system of a satellite broadcast signal using a turbo code, characterized in that for performing error detection through turbo coding and interleaving when transmitting and receiving the satellite signal. 제 1 항에 있어서, 상기 위성신호의 송신을 위한 에러 검출 시스템은 두 개의 순환 구조적 콘벌루션 코드(Recursive Systematic Convolution Code) 부호화부가 병렬로 연결되고, 상기 부호화부에는 터보 인터리버가 연결되어 부호화부를 통해 블록 내 정보 비트를 원래 입력 순서에 따라 부호화 과정을 수행하며, 상기 부호화부는 상기 터보 인터리버에 의하여 블록 내에서 순서가 재배열된 정보 비트의 순서에 따라 부호화 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 터보 코드를 이용한 위성방송 신호의 에러 검출 시스템.The system of claim 1, wherein the error detection system for transmitting the satellite signal includes two recursive systematic convolution code encoders connected in parallel, and a turbo interleaver connected to the encoder to block the encoder. Encoding the inner bits of the information according to the original input order, the encoding unit performs the encoding process according to the order of the information bits rearranged in the block by the turbo interleaver using a turbo code Error detection system of satellite broadcasting signal.