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KR100243213B1 - 제로상태평가량을이용한비터비복호데이터의품질평가장치 - Google Patents

제로상태평가량을이용한비터비복호데이터의품질평가장치 Download PDF

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KR100243213B1
KR100243213B1 KR1019970024723A KR19970024723A KR100243213B1 KR 100243213 B1 KR100243213 B1 KR 100243213B1 KR 1019970024723 A KR1019970024723 A KR 1019970024723A KR 19970024723 A KR19970024723 A KR 19970024723A KR 100243213 B1 KR100243213 B1 KR 100243213B1
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윤종용
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Abstract

본 발명은 제로상태 평가량을 이용한 비터비 복호데이터의 품질평가장치에 관한 것으로서, 본 발명은 입력되는 복조 데이터에 대한 4가지의 가정된 전송률 즉, 9600bps, 4800bps, 2400bps, 1200bps 에 대한 각각의 제로상태 평가량을 출력하는 비터비 복호부;, 상기 비터비 복호부에서 출력되는 각각의 제로상태 평가량을 저장하는 레지스터; 및 상기 레지스터에 저장된 제로상태 평가량을 리드하여 제로상태 평가량이 '0'일 때를 최적의 품질로 평가하며, 제로상태 평가량이 최저값인 가정된 전송률을 실제 전송률로 결정하는 비터비 복호데이터의 품질평가수단을 포함한다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비터비 복호기에 입력되는 복조 데이터에 대한 제로 상태 평가량을 품질평가 파라메터로 사용함으로써, 품질평가가 정확하고, 비트오율을 품질평가 파라메터로 사용하는 종래의 기술에 비해 전송률 결정 에러를 줄이는 효과를 갖는다.

Description

제로상태 평가량을 이용한 비터비 복호데이터의 품질평가장치{Apparatus for estimating the quatity of viterbi decoding data using zero state metrics(ZSM)}
본 발명은 비터비 인코더 테일 비트를 사용하는 비터비 복호기에 의해 복호된 데이터의 품질을 평가하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비터비 복호기의 가산/비교/선택수단의 연산에 의해 출력되는 제로상태평가량(zero state metrics)을 이용하여 복호데이터의 품질을 평가하는 장치에 관한 것이다.
일반적인 통신 시스템에서는 잡음 및 기타 신뢰성 있는 통신을 저해하는 요소가 존재하는 전송 채널을 통과하면서 발생되는 오류를 정정하여 원하는 수준 이하의 오류를 확보하기 위해 오류 정정 부호화 기법을 사용한다. 이러한 오류 정정 부호화 기법은 전송할 데이터로 이루어진 블록에 해당되는 리던던시(redundancy)를 추가하는 블록 부호화 기법과, 순차적으로 입력되는 데이터를 부호화방식의 발생함수에 따라 부호화하는 길쌈 부호화 기법으로 분류된다.
전송 오류 검출 및 정정을 위해 순회 잉여 코드(CRC)와 길쌈부호를 사용한 통신 시스템의 예로 국내의 디지털 셀룰러(digital cellular) 이동 통신 및 개인 휴대용 통신시스템(PCS)의 표준안으로 채택된 CDMA 표준안(IS-95 및 J-STD-008)의 CRC 및 길쌈부호 방식에 따른 신호 방식을 빌어 비트 오율 측정방법을 설명하면 다음과 같다.
CDMA 표준안에서는 전송할 음성신호를 고정된 전송률로 전송하지 않고, 음성신호의 발생정도를 검출하는 음성 활성 검출수단을 이용하여 전송률을 4단계로 변화시킨다. 표 1은 디지털 셀룰러(digital cellular) 이동통신 및 개인 휴대용 통신시스템(PCS)의 표준안으로 채택된 CDMA 표준안(IS-95 및 J-STD-008)의 전송률을 나타낸다.
종류전송률 IS-95 CDMA 셀룰러 PCS(J-STD-008)
FULL 9600 bps 9600 bps 14400 bps
HALF 4800 bps 4800 bps 7200 bps
QUARTER 2400 bps 2400 bps 3600 bps
1/8 1200 bps 1200 bps 1800 bps
비고 RATE SET1 RATE SET2
CDMA 셀룰러 시스템 및 PCS시스템의 RATE SET1의 경우를 예를 들면, 음성 활성 검출수단에서 음성신호가 가장 활성화된 상태가 검출된 경우에는 최고의 전송률인 9600bps로 전송하고, 음성신호가 가장 비활성화된 상태가 검출되면 기지국과 단말기의 채널을 계속적으로 유지하기 위해 필요한 최소의 전송률인 1200bps로 전송한다. 그리고 최고 전송률과 최소 전송률 사이의 중간 단계 전송률인 4800bps와 2400bps는 음성신호의 활성화 상태에서 비활성화 상태로의 천이 및 비활성화 상태에서 활성화 상태로의 천이를 위한 전송률로 사용된다.
이와 같이 음성의 활성도에 따라 다른 전송률로 정보를 전송하는 것은 전송할 정보가 적을 시, 기지국과 단말기간의 통신채널을 유지할 수 있을 정도의 정보만을 전송함으로써 필요한 전송전력을 효율적으로 사용하여 단말기의 전력 소비량을 줄여주고, 또한 다른 사용자에 영향을 미치는 간섭신호를 줄여 더욱 많은 사용자를 수용하기 위함이다.
상술한 바와 같이, 음성신호의 활성도에 의해 결정된 전송률에 따라 발생되는 정보 데이터는 수신단에 수신된 프레임이 오류가 발생되었는를 확인하고, 수신 프레임의 전송률을 결정하는데 필요한 파라메터를 제공하기 위해 프레임 품질지정(Frame Quality Indicator;FQI) 데이터 CRC를 덧붙인다. 더욱 상세하게는 전송률이 9600bps인 경우에는 정보 데이터의 172비트를 하나의 블록으로 고려하여 12비트의 CRC12를 발생시켜 덧붙이고, CRC12뒤에 8비트의 부호화 테일 비트를 모두 '0'으로 세팅하여 192비트로 이루어진 하나의 프레임을 구성하고, 전송률이 4800bps 인 경우에는 정보 데이터의 80비트를 하나의 블록으로 고려하여 8비트의 CRC8을 발생시켜 덧붙이고, 이후에 모두'0'을 갖는 부호화 테일 비트를 이용하여 96비트로 이루어진 하나의 프레임을 구성한다. 그 외 1200bps 및 2400bps의 전송률로 전송하는 경우에는 CRC를 덧붙이지 않고, 모두'0'을 갖는 부호화 테일 비트만을 덧붙여 하나의 프레임을 구성한다.
CDMA 셀룰러 시스템(IS-95)에서는 구속장(constraint length)이 9이며, 부호율이 1/3인 길쌈부호방식이 채택되고 있다. 길쌈 부호의 발생함수는 8진수로 표현하여 557, 663, 711이며, 하나의 비트가 입력될 때마다 3개의 부호화된 데이터가 출력된다.
이상과 같은 CDMA 표준안에 의한 CRC발생부와 길쌈 부호화부를 통과한 데이터는 심볼 반복부(symbol repetition)와, 블록 인터리버(block interleaver)와, 64 직교 변조부(64-ary orthogonal modulation)와, 대역확산부(frequency spreader)와, 위상변조부(phase modulation)와, IF 주파수부와, RF 주파수부 등을 통과한 무선채널을 통해 전송된다.
반면, 수신기에서는 송신기에서 송신 방식의 역순으로 복조가 이루어지며, 복조된 데이터는 송신기에서 발생되었을 것으로 추측되는 데이터 중에서 확률이 가장 큰 데이터로 복호하는 최대 유사 복호기인 비터비 복호기를 통해 복호화 시킨다. 비터비 복호기에서 복호된 데이터는 송신단에서 덧붙인 CRC를 통해 전송된 프레임에 오류가 발생했는지를 확인한다. CDMA시스템에서는 송신단의 음성검출수단에서 결정된 전송률에 대한 정보를 전송하지 않기 때문에 프레임 오류를 이용하여 가상의 4가지 전송률 중에서 실제 전송에 사용된 전송률을 결정한다.
도 1은 종래의 비트 오율을 이용한 비터비 복호데이터의 품질평가장치의 구성 블록도이다.
도 1에 도시된 종래의 길쌈부호를 사용하는 통신시스템의 비트오율을 이용한 비터비 복호데이터의 품질평가장치는 길쌈 부호화된 상태로 복조된 복조 데이터를 최대 유사 복호 방식을 이용하여 복호화하는 비터비 복호부(100)와, 비터비 복호부(100)에서 복호 데이터를 수신하여 송신단의 길쌈 부호 방식과 동일한 방식으로 길쌈 부호화를 재실행하는 길쌈 재부호화부(102)와, 비터비 복호부(100)와 길쌈 재부호화부(102)를 통과할 때에 발생되는 시간 지연을 보상하기 위해 복조 데이터를 수신하여 상기의 시간 지연과 동일한 시간 지연을 부여하는 시간 지연부(104)와, 길쌈 재부호화부(102)에서 출력된 재부호화 데이터와 시간 지연부(104)에서 출력된 시간 지연데이터를 비교하는 데이터 비교부(106), 데이터 비교부(108)에서 출력된 오류 데이터를 이용하여 비트 오율을 각각 측정하는 비트 오율 측정부(108), 비트 오율 측정부(108)에서 측정된 4가지의 가상 전송률에 따른 각각의 비트 오율을 저장하는 비트오율 레지스터(110), 및 비트오율 레지스터(110)에 저장된 비트오율을 각각 리드하여 비트 오율이 작은 가상 전송률을 실제 전송률로 결정하는 품질평가수단(112)으로 이루어진다.
도 1을 참조하여 종래의 길쌈부호방식을 사용하는 통신시스템의 비트 오율을 이용한 품질평가장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
수신기의 복조기에서 복조된 데이터는 송신기의 길쌈 부호화부를 통과한 부호화 심볼의 형태로서 채널의 잡음 및 페이딩 현상, 간섭신호 등에 의해 각 비트에 오류가 발생되어 수신될 수 있다. 이 오류가 발생된 비트를 포함하는 복조 데이터는 비터비 복호부(100)를 통과하면서 수정할 수 있는 범위내의 오류를 수정하여, 전송단에서 구성한 프레임 형태인 복호 데이터로 복호된다. 비터비 복호부(100)에서 출력된 복호 데이터는 길쌈 재부호화부(102)에서 프레임 단위로 전송단의 길쌈 부호 방식과 동일한 방식으로 재부호화가 수행된다. 비터비 복호부(100)에서 출력된 복호 데이터는 복조 데이터에서 발생된 오류를 일정 수준으로 수정하였기 때문에 복호 데이터는 오류가 적다는 사실에 근거하여, 송신단에서 길쌈부호부를 통해 부호화한 데이터를 확인할 수 없는 상태에서 임의의 길쌈 재부호화 데이터를 전송된 데이터로 가정할 수 있다. 따라서, 데이터 비교부(106)에서는 전송된 데이터로 가정한 재부호화 데이터와 복조 데이터가 시간 지연부(104)를 통과하면서 시간 지연을 동일하게 맞춘 시간 지연 데이터를 비교함으로써 비터비 복호부(100)에 입력되는 신호의 오류 데이터를 발생시키며, 비트 오율 측정부(108)에서는 데이터 비교부(106)에서 출력된 오류 데이터에서 오류가 발생되지 않은 비트와 오류가 발생된 비트를 구분하여, 전체 입력 데이터의 비트수에 대한 오류 발생 비트수의 점유율을 계산하여 비트 오율을 계산한다. 여기서, 비트 오율 측정부(108)에서는 입력된 하나의 프레임 데이터에 대해 가상된 4가지의 전송률에 대한 비트오율을 계산한다. 비트 오율측정부(108)에서 계산된 비트오율은 각각 할당된 비트 오율 레지스터(110)에 저장되며, 품질평가수단(112)에서는 비트 오율 레지스터(108)에 저장된 비트오율을 리드하여 비트 오율이 작은 가상 전송률을 실제 전송률로 결정하게 된다.
그러나, 상술한 종래의 품질평가 장치는 복조 데이터가 전송된 데이터와 동일하다는 가정하에서 비트 오율을 측정하지만, 만약 복조 데이터에서 발생한 오류가 비터비 복호기에서 모두 수정되지 못한 경우, 오류가 포함된 복조데이터를 기준으로 비트 오율이 측정되기 때문에, 오류가 발생된 비트를 정확하게 수신된 비트로 잘못 판단하여 실제 발생된 비트 오율과 다르게 비트 오율을 측정하게 됨으로써, 전송된 데이터를 전송률을 잘못 판단할 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 비터비 복호기에 입력되는 복조 데이터에 대한 가정된 4가지의 전송률에 대한 제로 상태 평가량을 품질평가 파라메터로 사용하여 복호 데이터의 품질을 평가하고, 제로상태 평가량을 이용하여 전송률을 결정함으로써, 전송률 결정에러를 줄일 수 있는 비터비 복호 데이터의 품질평가장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 비트 오율을 이용한 비터비 복호데이터의 품질평가장치의 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제로상태 평가량을 이용한 비터비 복호데이터의 품질평가장치의 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 비터비 복호부의 상세한 구성을 나타낸 블록도이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제로상태 평가량을 이용한 비터비 복호 데이터의 품질평가장치는 인코더 테일비트를 사용하는 길쌈부호를 사용하는 시스템에서 비터비 복호기의 복호 데이터의 품질을 평가하기 위한 장치에 있어서, 입력되는 복조 데이터에 대하여 4가지의 가정된 전송율(FULL, HALF, QUARTER 1/8 레이트)에 대한 지로평가량을 계산하기 위한 지로평가부, 상기 지로평가량을 입력하여, 트랙리스 경로에 따라 각 상태에 도달하는 지로평가량과 하기 상태평가량 저장부에 저장된 그 지로가 시작된 상태의 상태평가량을 누적 연산하여 새로운 상태평가량을 산출하고, 산출된 상태평가량을 비교하여 적은 쪽의 경로를 선택하여, 상기 가정된 전송율에 대한 각각의 제로상태 평가량을 출력하는 가산/비교/선택부, 상기 가산/비교/선택부에서 출력되는 상기 새로운 상태평가량을 저장하는 상태평가량 저장부, 상기 가산/비교/선택부에서 출력되는 상기 가정된 전송율에 대한 각각의 제로상태 평가량을 저장하는 레지스터 및 상기 레지스터에 저장된 제로상태 평가량을 리드하고, 각각의 전송율에 대한 제로상태 평가량을 비교하여, 제로상태 평가량이 최저값에 해당하는 전송율을 실제 전송율로 결정하는 비터비 복호 데이터의 품질평가수단을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 제로상태 평가량을 이용한 비터비 복호 데이터의 품질평가장치의 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 비터비 복호 데이터의 품질평가장치는 입력되는 복조 데이터에 대한 4가지의 가정된 전송율 즉, 9600bps, 4800bps, 2400bps, 1200bps 에 대한 각각의 제로상태 평가량을 출력하는 비터비 복호부(20), 비터비 복호부(20)에서 출력되는 각각의 제로상태 평가량을 저장하는 레지스터(22) 및 레지스터(22)에 저장된 제로상태 평가량을 리드하여 제로상태 평가량이 '0'일 때를 최적의 품질로 평가하며, 제로상태 평가량이 최저값인 가정된 전송율을 실제 전송율로 결정하는 비터비 복호 데이터의 품질평가수단(DSP 내부의 구성 수단;24)으로 이루어진다.
도 3은 도 2에 도시된 비터비 복호부(20)의 상세한 구성을 나타낸 블록도이다.
입력된 복조데이터와 시스템의 구성에 의한 상태도에 따라 가정된 전송율에 의해 지로를 평가하는 지로평가부(202), 이전까지의 생존경로에 대한 상태 평가량을 저장하는 상태 평가량 저장부(208), 지로평가부(202)로부터 출력된 지로평가량과 상태 평가량 저장부(208)에 저장된 상태평가량을 입력으로 하여 트랠리스 경로에 따라 더하고, 더한 값을 비교하여 상태평가량이 적은 쪽의 경로선택신호와 이 경로의 상태 평가량을 선택하여 출력하는 가산/비교/선택부(204), 및 가산/비교/선택부(204)에서 출력된 경로선택신호에 의해 경로를 저장하는 경로저장부(206)로 이루어지고, 가산/비교/선택부(204)에서 출력된 새로운 상태평가량에 의해 상태평가량 저장부(208)의 데이터가 갱신된다.
즉, 지로평가부(202)에서 수신된 데이터와 부호어들 사이의 하밍 거리(Hamming Distance)를 계산하여 지로평가량(Branch Metric)을 산출한다. 그러면, 가산/비교/선택부(204)에서는 지로평가부(202)로부터 입력되는 트랠리스 다이어스램 상의 각 상태에 도달하는 지로들의 지로평가량과 상태평가량 저장부(208)에 저장된 그 지로가 시작되는 상태의 상태평가량을 더하고 나서, 새로워진 지로평가량 중 작은 값을 갖는 지로를 선택하면, 선택된 지로는 정보는 경로 저장부(206)에 저장된다. 그리고, 새로워진 지로평가량 가운데 제로상태 평가량(zero state matrics)은 도 2의 레지스터(22)에 저장된다.
그러면, 비터비 복호 데이터의 품질평가수단이 내장된 DSP(24)에 의하여 다음과 같이 4가지의 가정된 전송율(FULL, HALF, QUARTER 1/8 레이트)에 대한 복호 데이터의 품질을 평가한다.
이어서, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 품질평가장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
복조 데이터는 비터비 복호부(20)에서 수정 가능한 범위까지의 오류를 수정하여 전송단에서 구성한 프레임 형태의 복호 데이터로 복호되며, 가정된 4가지 전송율에 대한 제로상태 평가량이 계산되어 출력된다. 비터비 복호부(20)에서 출력된 각각의 제로상태 평가량은 각각의 레지스터(22)에 저장되며, 비터비 복호데이터 평가수단(24)에서는 레지스터(22)에 저장된 제로 상태 평가량을 리드하여 제로상태 평가량이 '0'일 때를 최적의 품질로 평가하며, 제로상태 평가량이 최저값에 해당하는 전송율을 실제의 전송율로 결정한다.
즉, 제로 테일 비트(zero tail bit)에 의하여 비터비 복호기의 최종 상태가 제로상태로 된다는 사실에 착안하여 제로상태 평가량 값이 바뀌지 않도록 오버플로우 콘트롤(overflow control)을 수행하여 얻어지는 제로상태 평가량은 에러가 발생되지 않은 경우에 '0'가 되며, 에러 발생율에 비례하여 증가하게 되는 특성을 이용하여 복호 데이터의 품질을 평가한다.
본 발명에 따른 품질평가장치는 IS-95 CDMA 셀룰러 시스템 및 IS-95 based CDMA PCS(J-STD-008) 시스템과 같이 수신된 데이터의 전송율을 알지 못하는 경우에 적용하면 더욱 신뢰성 있는 전송율을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 제로상태 평가량을 이용한 비터비 복호데이터의 품질평가장치에 의하면, 비터비 복호기에 입력되는 복조 데이터에 대한 제로 상태 평가량을 품질평가 파라메터로 사용함으로써, 품질평가가 정확하고, 비트오율을 품질평가 파라메터로 사용하는 종래의 기술에 비해 전송율 결정 에러를 줄이는 효과를 갖는다.

Claims (1)

  1. 인코더 테일비트를 사용하는 길쌈부호를 사용하는 시스템에서 비터비 복호기의 복호 데이터의 품질을 평가하기 위한 장치에 있어서,
    입력되는 복조 데이터에 대하여 4가지의 가정된 전송율(FULL, HALF, QUARTER 1/8 레이트)에 대한 지로평가량을 계산하기 위한 지로평가부;
    상기 지로평가량을 입력하여, 트랙리스 경로에 따라 각 상태에 도달하는 지로평가량과 하기 상태평가량 저장부에 저장된 그 지로가 시작된 상태의 상태평가량을 누적 연산하여 새로운 상태평가량을 산출하고, 산출된 상태평가량을 비교하여 적은 쪽의 경로를 선택하여, 상기 가정된 전송율에 대한 각각의 제로상태 평가량을 출력하는 가산/비교/선택부;
    상기 가산/비교/선택부에서 출력되는 상기 새로운 상태평가량을 저장하는 상태평가량 저장부;
    상기 가산/비교/선택부에서 출력되는 상기 가정된 전송율에 대한 각각의 제로상태 평가량을 저장하는 레지스터; 및
    상기 레지스터에 저장된 제로상태 평가량을 리드하고, 각각의 전송율에 대한 제로상태 평가량을 비교하여, 제로상태 평가량이 최저값에 해당하는 전송율을 실제 전송율로 결정하는 비터비 복호 데이터의 품질평가수단을 포함하는 제로상태 평가량을 이용한 비터비 복호 데이터의 품질평가장치.
KR1019970024723A 1997-06-14 1997-06-14 제로상태평가량을이용한비터비복호데이터의품질평가장치 KR100243213B1 (ko)

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