KR100361033B1

KR100361033B1 - 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템

Info

Publication number: KR100361033B1
Application number: KR10-2001-0002470A
Authority: KR
Inventors: 송익호; 김윤희; 권형문
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2003-01-24
Anticipated expiration: 2021-01-16
Also published as: US20040202138A1; GB2390514B; GB2390514A; KR20020061414A; US7136370B2; GB0215460D0

Abstract

본 발명은 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에 관한 것이다. 특히, 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에 길쌈부호 대신 부호심벌에 다양성 차수를 다르게 둔 터보부호를 사용하는 다(多)반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에 관한 것이다.

종래의 터보부호기를 사용한 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템은 임의의 사용자에게 신호 에너지를 더 많이 주면 다른 임의의 사용자에게 더 센 간섭을 일으키기 때문에 통화품질의 성능을 저해시켰던 반면에, 본 발명은 터보부/복호기에서 데이터비트의 부호화시, 홀짝 검사 심벌에 다양성 차수를 더 주어 부호화 하고, 복호화시, 구성 순환규칙 길쌈부호들은 연판정 복호 기준을 써서 따로 복호함으로써, 기지국과 단말기에 적용하면 이동통신 환경에 적용시, 통화품질을 더 높일 수 있는 기능을 제공한다.

Description

비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템{Multicarrier DS/CDMA system using a turbo code with nonuniform repetition coding}

본 발명은 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다(多)반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에 관한 것이다. 특히, 다중반송파 부호분할 다중접속 시스템에 길쌈부호 대신 부호심벌에 다양성 차수를 다르게 둔 터보부호를 사용하는 다반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에 관한 것이다.

이동통신 기술의 발전과 더불어 종래의 아날로그 통신 기술인 시분할 다중접속(TDMA) 방식과 주파수 분할다중접속(FDMA) 방식에서 디지털 통신기술인 부호분할 다중접속(CDMA) 방식을 사용하고 있는 추세이다.

상술한 부호분할 다중접속(CDMA)은 주파수 대역을 넓게 확산시킨 후 디지털화한 음성정보에 부호를 부여하여, 개개인이 부호에 따라 신호를 전송하는 방식으로 통화시, 음성신호를 비트 단위로 분할해 부호화한 후 이 신호를 통신 주파수 대역에 삽입함으로써, 채널당 수용 용량이 기존의 아날로그 통신 기술에서 응용되던 다중접속 방식보다 동일 주파수 대역에서 할당가능한 사용자의 수가 대략 5-10배 정도의 증가가 가능하기 때문에 이동통신 기술에 주로 사용되고 있다.

단, 음성데이터, 동영상 데이터의 전송 및 인터넷 검색등의 서비스 제공과 같은 차세대 이동통신의 규격으로 논의되고 있는 IMT-2000 규격에 적용되는 부호분할 다중접속(CDMA) 방식은 사용자간에 할당되어 있는 서로 다른 전력 때문에 발생하는 과도한 간섭으로 인해 통화품질을 저해하지 않게 하는 것이 관건으로 떠오르고 있다.

즉, 광대역 부호분할 다중접속 시스템을 구현할 때, 상술한 통화품질 저해를 방지할 목적으로 제안된 길쌈부호화를 바탕으로 한 다중반송파 직접수열 부호분할다중접속 시스템(제 1참고문헌 : 김윤희, 이주미, 송익호, 김홍길, 김석찬, "길쌈부호화를 바탕으로 한 직교 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템", 대한전자공학회논문지, 37TC권, 4호, 295-303쪽, 2000년 4월. 및 제 2참고문헌 : D.N. Rowitch and L.B. Milstein, "Convolutionally coded multicarrier DS CDMA systems in a multipath fading channel-part II: narrowband interference suppression," IEEE Trans. Commun., vol. 47, no. 11, pp. 1729-1736, Nov. 1999. 이하 각각 [1], [2]라 표기)은 겹치지 않고 폭이 같은 여러 부채널로 전체 대역폭을 나누고, 협대역 직접수열 부호분할 다중접속 파형을 여러 부채널로 나란히 전송함으로써 구성되어진다.

또한, 길쌈부호화를 바탕으로 한 직교 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템([1], [2])은 모두 수신기 복잡도가 비슷한 갈퀴 수신기 단일반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템과 비트 오류율 성능이 비슷하지만, 부분적인 대역간섭이 있을 경우, 비트오류율이 단일반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템보다 상대적으로 향상되어진다.

또한, 상술한 길쌈부호화를 바탕으로 한 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템([1], [2])외에도 조금 더 진보된 시스템인 터보부호를 사용한 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템(제 3참고문헌 : A.H.S. Mohammadi and A.K. Khandani, "Unequal error protection on turbo-encoder output bits," Electron. Letters, vol. 33, no. 4, pp. 273-274, Feb. 1997. 및 제 4참고문헌 : Y.M. Choi and P.J. Lee, "Analysis of turbo codes with asymmetric modulation,"Electron. Letters, vol. 35, no. 1, pp. 35-36, Jan. 1999. 이하 각각 [3], [4]라 표기)은 덧셈꼴 흰빛 정규잡음 채널에서 터보부호기의 두 출력인 정보 심벌과 홀짝 검사 심벌에 에너지를 다르게 주어 유클리디언(Euclidean) 거리를 늘림으로써, 통화품질의 성능을 향상시키었다.

즉, 길쌈부호 대신에 터보부호를 사용할 경우, BER 성능(통화품질 성능)이 향상되어진다. 그 이유로 BER 10^-5과 부호율 1/2에서 Eb/No가 0.7㏈이 되며, 이는 섀넌 리미트(Shannon limit)에 거의 근접한 통화품질 성능을 보이기 때문에 오류정정 시에는 대부분이 터보부호를 사용한다.

그러나 상기 종래의 부호분할 다중접속 시스템에 있어서, 터보부호기를 사용한 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템은 임의의 사용자에게 신호 에너지를 더 많이 주면 다른 임의의 사용자에게 더 센 간섭을 일으키기 때문에 통화품질의 성능을 저해하는 문제점이 있다.

또한 감쇄채널로 인한 감쇄영향을 줄이는 방법에 있어서, 에너지를 더 줌으로써, 유클리디언 거리를 늘릴 경우, 감쇄영향을 크게 줄일 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 길쌈부호 대신에 터보부호를 사용하고, 상기 터보부호기의 두개의 출력인 데이터 비트와 홀짝검사 심벌 중, 홀짝 검사 심벌에 다양성 차수를 더 줌으로써, 비트오류율의 성능을 향상시켜 통화품질의 성능을 향상시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 감쇄채널상에서 채널의 다양성이나 부호화로 일어나는 부호의 다양성을 크게 함으로써, 감쇄 영향을 줄여 사용자의 수를 증가시키는데 있다.

본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로, 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 방식을 이용한 데이터 송,수신 시스템에 있어서,

입력신호인 데이터 비트를 부호화 하는 터보부호기와, 상기 터보부호기로부터 부호화 되어 출력되는 터보부호 심벌을 주파수 영역에서 반복부호심벌로 변환 및 상기 변환된 반복부호심벌신호를 알맞게 분리하는 반복기/심벌대응기와, 상기 반복기/심벌대응기에서 출력되는 터보부호 심벌을 감쇄가 심할 때의 영향이 부호어 안의 심벌들에게 알맞게 분배되도록 채널을 바꾸어주는 적어도 하나 이상의 끼워넣기와, 상기 적어도 하나 이상의 끼워넣기에서 적당히 순서가 뒤바뀐 터보부호 심벌에 서명수열을 곱해 대역확산을 하는 적어도 하나 이상의 제 1곱셈기와, 상기 적어도 하나 이상의 제 1곱셈기에서 대역확산된 신호를 임펄스 형태로 변조하는 적어도 하나 이상의 충격변조기와, 상기 적어도 하나 이상의 충격변조기에서 출력된 신호에 있어 파형을 부드럽게 변환하고 심벌간 간섭을 제거하는 적어도 하나 이상의 칩 파 성형여파기와, 상기 적어도 하나 이상의 칩 파 성형여파기에서 출력된 신호를 각 주파수 대역으로 할당하는 적어도 하나 이상의 제 2곱셈기와, 상기 적어도 하나 이상의 제 2곱셈기에서 출력된 신호를 모두 더해 전송하는 제 1 덧셈기와, 상기 제 1덧셈기에서 전송된 수신신호를 부채널마다 칩 정합 여파를 하는 적어도 하나 이상의 칩정합 여파기와, 상기 적어도 하나 이상의 칩 정합 여파기로부터 출력된 부채널마다 칩 정합 여파가 된 신호가 적어도 하나 이상의 제 3곱셈기를 거친 뒤, 동위상으로 변조시켜, 저역통과여파 시키는 적어도 하나 이상의 저역통과 여파기와, 상기 적어도 하나 이상의 저역통과 여파기로부터 출력된 저역통과여파 시킨 신호를 T_c마다 표본화한 뒤, 사용자의 서명수열로 상관시키는 적어도 하나 이상의 상관기와, 상기 적어도 하나 이상의 상관기로부터 출력된 바라는 사용자의 서명수열로 상관이 된 신호를 채널 역끼워넣기에 의해 순서를 원래대로 바꾸는 적어도 하나 이상의 제 3끼워넣기와, 상기 적어도 하나 이상의 제 3끼워넣기에서 출력된 분리된 심벌신호를 복원하는 심벌역대응기와, 상기 심벌역대응기로부터 출력된 복원된 심벌신호를 복호하는 터보복호기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템을 제시한다.

도 1는 터보 부호화 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템을 이용하여 통화를 하는 K명의 사용자 중, k번째 사용자의 송신기를 나타낸 시스템도.

도 1a는 상기 도 1a의 비트 구간이 T_b이고 부호율이 1/C인 터보부호기를 나타낸 상세구성도.

도 1b는 M = 12, 부호율이 ¼인 터보부호 사용 및 (M₁, M₂, M₃, M₄)으로 표시되는 반복벡터가 (2, 5, 3, 2)일 경우, 심벌 대응의 보기를 나타낸 도면.

도 2는 터보 부호화 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 수신기를 나타낸 시스템도.

도 3a, 3b는 부호율이 ⅓ 및 부호기의 발생기가 (1, 5/7, 3/7)인 순환규칙길쌈 부호기와 상태도 각각 나타낸 도면.

도 4은 K=1, M=12, W=100, W=10000 및 반복벡터가 (4, 4, 4)일 때, 부호율이 ⅓인 터보부호의 결합 한계, 비트 오류율항 하나의 점근 성능, 그리고 비트 오류율항 둘의 점근 성능을 나타낸 그래프도.

도 5은 K=1, M=12, W=100, W=1000 및 부호율이 1/3인 터보부호를 쓸 때 세 가지 반복조합에 대한 한계와 모의 실험 결과를 나타낸 그래프도.

도 6은 K=1, M=12, W=1000 및 부호율이 다른 세 가지 터보부호 사용시, E_b/η₀에 따른 비트 오류율을 나타낸 그래프도.

도 7는 M=12, W=1000, E_b/η₀= 5dB 및 부호율이 ⅓인 터보부호 사용시, K에 따른 비트 오류율을 나타낸 그래프도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1 : 제 1끼워넣기 2 : 제 1순환규칙길쌈부호기

3 : 제 2순환규칙길쌈부호기 10 : 터보부호기

20 : 반복기/심벌대응기 30,31,32 : 제 2끼워넣기

40,41,42 : 제 1곱셈기 50,51,52 : 충격변조기

60,61,62 : 칩파 성형여파기 70,71,72 : 제 2곱셈기

80 : 제 1덧셈기 90,91,92 : 칩정합 여파기

100,101,102 : 제 3곱셈기 110,111,112 : 저역통과 여파기

120,121,122 : 상관기 140,141,142 : 제 3끼워넣기

150 : 심벌역대응기 160 : 터보복호기

이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 터보 부호화 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템을 이용하여 통화를 하는 K명의 사용자 중, k번째 사용자의 송신기를 나타낸 시스템도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 터보부호기(10)와, 반복기/심벌대응기(20)와, 다수개의 제 2끼워넣기(30,31,32)와, 다수개의 제 1곱셈기(40,41,42)와, 다수개의 충격변조기(50,51,52)와, 다수개의 칩파 성형여파기(60,61,62)와, 다수개의 제 2곱셈기(70,71,72)와, 제 1덧셈기(80)로 구성된다.

입력신호인 시간 l에서 k번째 사용자의 데이터 비트인는 비트 구간이 T_b이고 부호율이 1/C로 구성되어지는 터보부호기(10)에 입력되어 부호화 되어지며, 상기 부호화 되어진 데이터 비트는 출력심벌인로 출력되어진다.

여기서 상기 터보부호기(10)는 도 1b에서 상세하게 기술되어진다.

도 1b는 상기 도 1a의 비트 구간이 T_b이고 부호율이 1/C인 터보부호기를 나타낸 상세구성도이다.

도 1b에 도시한 것처럼, 제 1끼워넣기(1)와, 제 1순환규칙길쌈(Recursive Systematic Convolutional)부호기(2)와, 제 2순환규칙길쌈부호기(3)로 구성되어진다.

상기 제 1순환규칙길쌈부호기(2)와 제 2순환규칙길쌈부호기는 부호율이 각각과로 구성되어진다.

또한, 부호기 출력에서,는 규칙적으로 전송되는 신호인 이진 데이터 심벌이며,은 제 1순환규칙길쌈부호기(2)로부터 부호화된 홀짝 검사 심벌이며,는 제 1끼워넣기(1)에서 적당히 순서가 뒤바뀐 입력신호인를 제 2순환규칙길쌈부호기(3)로부터 부호화된 홀짝 검사 심벌을 나타낸다.

반복기/심벌대응기(20)는 주파수 영역에서 터보부호 심벌 마다 반복부호심벌로 변환 및 상기 변환된 반복부호심벌신호를 알맞게 분리하고자 심벌를 반복기에서 부호율 1/M_j로 반복부호화한 뒤 심벌대응기를 써서 부채널로 대응시킨다.

여기서 상기 심벌대응기를 이용하여 심벌대응의 보기는 도 1c에 나타내어진다.

도 1c는 M = 12, 부호율이 ¼인 터보부호 사용 및 (M₁, M₂, M₃, M₄)으로 표시되는 반복벡터가 (2, 5, 3, 2)일 경우, 심벌 대응의 보기를 나타낸 도면이다.

도 1c에 도시한 바와 같이, (M₁, M₂, M₃, M₄)으로 표시되는 반복벡터가 (2, 5, 3, 2)일 때, 4개의 터보부호 심벌이 12개의 부채널에 대응되는 실시예를 나타낸 것이다.

가 상기 심벌대응기에서 출력되는 신호라 가정한다.

여기서,는 시간 l에서 m째 부채널로 전송되는 심벌이다. 즉, m이에 대응되는 부채널의 지표들을 원소로 하는 지표집합 A_j에 속하면은과 동일하게 되어진다.

또한, 도 1a에 도시된 다수개의 끼워넣기(30,31,32)는 감쇄가 심할 때의 영향이 부호어 안의 심벌들에게 알맞게 분배되도록, 상기 반복기/심벌대응기(20)에서 공급된 신호인를 채널 끼워넣기로 뒤바꾼다.

또한, 다수개의 제 1곱셈기(40,41,42)는 상기 다수개의 끼워넣기(30,31,32)에서 출력된 적당히 순서가 뒤바뀐 터보부호 심벌에 서명수열을 곱하여 대역확산된 신호를 출력한다.

다수개의 충격변조기(50,51,52)는 상기 다수개의 제 1곱셈기(40,41,42)에서 출력된 대역확산된 신호를 임펄스(Impulse) 형태로 변조하여 출력한다.

여기서 다수개의 충격변조기(50,51,52)는 구성요소를 단순화 할 목적으로, 종래의 길쌈부호를 이용한 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템([2])에서 구현된 동위상 변조기와 직교위상 변조기를 연동하여 사용하지 않고, 동위상 변조기만 사용되어진다.

다수개의 칩 파 성형여파기(60,61,62)는 상기 다수개의 충격변조기(50,51,52)에서 출력된 임펄스 형태로 변조된 신호에 있어 파형을 부드럽게 변환하고 심벌간 간섭을 제거하여 출력한다.

다수개의 제 2곱셈기(70,71,72)는 상기 다수개의 칩 파성형여파기(60,61,62)에서 출력된 신호를 각 주파수 대역으로 할당하여 출력한다.

제 1덧셈기(80)는 상기 다수개의 제 2곱셈기(70,71,72)에서 출력된 신호를 모두 더해 수신기로 전송한다.

여기서, k번째 사용자의 터보부호 심벌의 전송신호는 수학식 1에 나타내어진다.

E_c: 칩 당 에너지. p(t) : 칩파 성형여파기의 충격응답.

: 주기가 N인 확률(random) 이진서명수열. 1/T_{c :}칩 부호율.

ω_m: m번째 부반송파 각주파수.

: [0, 2 pi)에서 고르게 퍼져있는 서로 독립이고 분포가 같은 확률변수.

또한 부채널이 느리게 바뀌고 다음과 같은 충격 응답 함수를 갖는 주파수 비선택성 레일리 감쇄라고 하면, 상기 주파수 비선택성 레일리 감쇄는 수학식 2로 표현되어진다.

: 감쇄 진폭.: 확률위상.

여기서 실시예에서 나타난 바와 같이, 감쇄 진폭은 시간과 주파수 영역에서 상관되어 있다.

허나, 알맞은 채널 끼워넣기(30,31,32)와 심벌대응기를 사용하면 감쇄 진폭에서 발생되는 상관을 줄일 수 있다.

즉, 감쇄 진폭이 서로 독립이고, 2차 적률이 1인 레일리 확률변수이며, 위상은 서로 독립이면서 [0, 2pi)에서 고르게 퍼져있는 확률변수라고 한다면, 수신 신호는 수학식 3으로 나타내어진다.

(전파지연) : [0, T_b )에 고르게 퍼져있는 독립 확률변수.

:.

: 전력밀도함수가인 덧셈꼴 흰빛 정규잡음.

도 2는 터보 부호화 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템을 이용하여 통화를 하는 K명의 사용자 중, k번째 사용자의 수신기를 나타낸 시스템도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 다수개의 칩정합 여파기(90,91,92), 다수개의 제 3곱셈기(100,101,102), 다수개의 저역통과 여파기(110,111,112), 다수개의 상관기(120,121,122), 다수개의 제 3끼워넣기(140,141,142), 심벌역대응기(150)와, 터보복호기(160)으로 구성된다.

다수개의 칩정합 여파기(90,91,92)는 k번째 사용자의 송신기로 부터 전송되는 수신 신호를 부채널마다 칩 정합 여파를 한다.

다수개의 저역통과 여파기(110,111,112)는 다수개의 제 3곱셈기 (100,101,102)를 통하여 공급이 되는 부채널마다 칩 정합 여파된 수신신호를 동위상으로 변조시켜, 저역통과여파 한다.

여기서 저역통과 여파기의 출력은 T_c마다 표본화된 뒤, 다수개의 상관기(120,121,122)에서 바라는 사용자의 서명수열로 상관된다.

다수개의 제 3끼워넣기(140,141,142)는 다수개의 상관기(120,121,122)로 부터 출력된 신호를 채널 역끼워넣기로 순서를 원래대로 바꾸며, 심벌역대응기(150)는 분리된 심벌신호를 복원을 하며, 터보복호기(160)에서 복호되어진다.

상술된 송신기의 칩파 성형여파기(60)인 P(f)는 나이퀴스트 기준을 만족시키며, 단위 에너지를 가지고, g(t)=F^-1{G(f)}라 설정한다. 여기서, G(f)=|P(f)|²이고F^-1는 역 푸리에 변환을 나타낸다.

또한, 상술된 터보복호기(160)에서의 복호방법은 다음과 같다.

첫번째 사용자(k=1)가 바라는 사용자이고 반송파, 부호, 그리고 비트가 정확하게 동기된다고 하였을 때, 반복 터보복호기의 입력을 모형화한다. 시간 l에서 q째 부채널의 상관기 출력을 수학식 4와 같이 표현되어진다.

y_q(t) : 바탕대역으로 변환한 후, q번째 부채널의 저역통과여파기 출력 .

U_{q,l :}시간 l에서 q째 상관기 출력의 다중접속 간섭.

W_{q,l :}시간 l에서 q째 상관기 출력의 덧셈꼴 흰빛 정규잡음.

또한,와를 조건으로 하는는 정규분포로 근사화 할 수 있다. 즉, 사용자가 많을 경우, 이 근사화가 타당하며 K=1일 때는 정확하다는 것이 제 1참고문헌[1]에서 공지되었다.

또한, 확률변수 U_q,l과 W_q,l은평균이 0이고 분산은 제 1참고문헌[1]의 결과를 인용하면 수학식 5로 나타내어진다.

상술된 수학식 5를 이용하여 복호기 입력을 모형화 할 수 있다. 복호기 입력의 모형화는 수학식 6에 나타내어진다.

z_q,l,I_q,l: 채널 역끼워넣기 한 후, 시간 l에서 q째 부채널의 상관기 출력과 그 출력의 잡음 성분을로 정규화한 것.

여기에서 보기 쉽도록 심벌의 윗첨자에서 사용자 지표(수학식 1)를 제거하였다. 다중접속 간섭과 덧셈꼴 흰빛 정규잡음이 더해진 항인 I_q,l은 평균이 0인 정규 확률변수로 근사화 할 수 있으며, 그 분산은 수학식 7로 나타내어진다.

E_b(NME_c) : 비트 에너지.

여기서 터보 복호를 하기에 앞서 심벌 역대응기로 정규화된 상관기 출력을 부분집합 C개로 표시되는로 나눈다.

여기서,는 터보부호 심벌 x_j,l에 보내진 부채널의 상관기 출력들로 이루어진 부분집합이다.

상기 도 3의 심벌 대응은 다음과 같이 나타내어진다.

,,

및이다.

다시 부분집합 C개를 규칙적인 데이터 심벌에 대응하는과, 제 1순환규칙길쌈복호기의 홀짝 검사 심벌에 대응하는와, 제 2순환규칙길쌈복호기의 홀짝 검사 심벌에 대응하는의 세 부분으로 나타내어진다.

또한, 상기 도 3에 나타난 부호율이 1/4인 터보부호가 부호율이 1/2인 제 1순환규칙길쌈부호(2)와 부호율이 1/3인 제 2순환규칙길쌈부호(3)로 이루어진다면이고,이다.

상기 표시된 집합들은 감쇄진폭과 잡음분산에 대한 정보와 함께 터보복호기(160)에 입력된다.

또한, 상기 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템 모형에 대한 터보복호 기준은 다음과 같다.

터보복호기(160)는 반복 준최적 복호기로, 구성 순환규칙 길쌈부호들은 연판정 복호 기준을 써서 따로 복호된다. 허나, 구성복호기들은 반복을 거쳐 비트 비슷함(bit-likelihood) 정보를 공유한다.

또한, 본 시스템 모형에 알맞은 채널 통계량을 결합하여, 순환규칙길쌈복호기의 가지전이기준을(branch transition metric) 조금 고친 최대 사후확률 (maximum a posteriori) 방식을 사용한다. 감쇄진폭을 나타내는이 알려진 충분히 끼워넣기된 채널에 대해 가지전이기준은 수학식 8과 같이 나타내어진다.

S_l: 시간 l에서의 부호기 상태.

여기서 상태는 기억 요소가 ν인 순환규칙길쌈부호기에서 0에서 2^ν- 1 사이의 값을 가질 수 있다.

즉, S_l-1에서 S_l로 상태전이가 일어나면 q(b_l= i | S_l-1, S_l)의 값이 1이고, 그렇지 않으면 0이다. 확률은 수학식 9와 같이 나타내어진다.

여기서, 사전확률(a priori probability)인은 반복복호 과정을 거쳐 다른 복호기로 추정된다.

수학식 8에 나타난 조건부 확률인은 수학식 10과 같이 나타내어진다.

여기서, b_l=i에 따라 x_1,l(i)=±1이고, 입력 b_l=i에 의해 상태가 S_l-1에서 S_l로 전이할 때 생기는 j째 코드 심벌의 값에 따라 x_j,l(i,S_l-1, S_l)=±1이며, B_l은 복호 과정에 영향을 주지 않는 상수이다.

또한, 끼워넣기(140,141,142)를 한 뒤의과 홀짝 검사 출력으로 제 2순환규칙길쌈복호기의 가지전이기준이 획득되어진다.

또한 상기 전이기준을 써서 l번째 데이터 비트 b_l의 로그 비슷함 비율(log-likelihood ratio)을 복호기마다 계산하면 수학식 11과 같이 나타내어진다.

: K(=1,2) 복호기로 계산한 로그 비슷함 비율.

: 순방향 반복.: 역방향 반복

여기서 상기 순방향반복의 심벌은 일반적으로로 표시하나 감쇄진폭과 혼동하지 않도록로 표시한다.

상기 수학식 11을 이용하여 획득한 가지전이기준과 로그 비슷함 비율로 반복 과정을 거쳐 부호심벌을 복호한다.

또한 상술된 터보부호는 (C(W+ν),W) 블록부호로도 나타내어진다. 여기서, W는 입력 데이터 수열의 길이이며 부호기 상태를 모두 영 상태로 바꾸고자 꼬리 비트 Cν개를 덧붙인다. 또한, 구성부호의 기억 크기인 ν보다 W가 매우 클 때는 꼬리 비트의 영향을 무시할 수 있다.

또한, 터보부호는 선형부호기이므로 구성원소가 모두 0인 부호어인를 전송한다고 두고 성능을 분석할 수 있다.

즉, 최대비슷함(maximum likelihood) 복호에서 부호어 오류 확률의 결합 한계(union bound)는 수학식 11과 같이 나타내어진다.

A(d) : 해밍거리가 d인 부호어의 수.

P₂(d) : 최대비슷함복호기가 구성원소가 모두 0인 부호어대신에 전체 해밍거리가 d인 특정 부호어를 선택할 짝 오류 확률.

여기서 어느 한 끼워넣기에 대해 A(d)를 얻기가 어려우므로, 확률 끼워넣기로 얻는 평균 상한 한계를 제 5참고문헌(D. Divsalar, S. Dolinar, and F. Pollara, "Transfer function bounds on the performance of turbo codes," TDA Progress Report 42-122, Jet Propul. Lab., Pasadena, USA, pp. 44-55, Aug. 1995. 이하 [5]이라 표기)에서 제안하였다.

상기 제 5참고문헌([5])의 결과로부터 얻은 평균 가중값 분포는 수학식 12와같이 나타내어진다.

p(d|i) : 해밍거리가 i인 입력 데이터 수열이 해밍거리가 d인 부호어를 만들어 낼 확률.

즉, 평균 결합 한계는 수학식 13과 같이 나타내어진다.

또한 상기 수학식 13를 바탕으로 비트오류확률의 평균 결합 한계도 수학식 14와 같이 나타내어질 수 있다.

본 발명의 시스템에서, 입력심벌 하나마다 나오는 다른 터보부호 심벌 C개들은 잡음 수준과 다양성 차수가 다른 채널을 지나가게 되어진다.

그래서, 다른 종류의 터보부호 심벌로부터 어떻게 부호어의 해밍거리가 생성되어지는지도 알아야한다.

먼저, 터보부호어를 부호조각 C개로 나눈다. 여기서, j번째 조각은와 같이 표현되어진다. d_j가의 해밍거리를 나타낸다면 수학식 14는 수학식 15와 같이 나타내어진다.

여기서,은의 부호조각 가중값이 d_j일 때 가중값이 d₁인 입력 데이터 수열이 전체 가중값이인 부호어를 만들어 낼 확률이고,는 최대비슷함복호기가 구성원소가 모두 영인 부호어보다 조각 가중값이인 특정 부호어를 고를 짝 오류 확률이다.

또한 상술된 도 2에서 확률 끼워넣기(확률순열이라고도 표기)를 사용한다면, 가중값이 d₁인 입력 데이터 수열은 둘째 순환규칙길쌈부호기의 입력에서 순서가 뒤바뀌어 가중값이 d₁인 다른 수열이 된다.

즉, 상기 끼워넣기 방식은 입력 데이터 수열의 모양, 곧 0이 아닌 비트가 어디에 위치하는 지에 의존하지 않기 때문에, 제 5참고문헌([5])에 공지되었던 순열로 배치된 데이터 수열이 둘째 순환규칙길쌈부호기를 거치면서 만들어지는 부호조각은 원래 입력 데이터 수열이 첫째 순환규칙길쌈부호기를 거치면서 만들어지는 부호조각과 다르다

따라서, 확률은 수학식 16과 같이 나타내어진다.

여기서,은 순환규칙길쌈부호기 i가 가중값이 d₁인 입력 데이터 수열로 가중값이인 부호어 조각를 만들 확률이다.

또한, s_i와 e_i는 순환규칙길쌈부호기 i로 만들어진 부호어 조각의 시작 지표와 끝 지표를 나타내며, 확률인은 수학식 17과 같이 나타내어진다.

: 가중값이 d₁인 모든 입력 데이터 수열의 수.

: 순환규칙길쌈부호기 i로 만들어진 부호조각의 가중값이인 부호어의 수.

여기서,는 제 5참고문헌([5])에서 제안한 전달함수 방법을 이용하여 획득되어진다.

단, 순환규칙길쌈부호의 전달함수가 모든 조각 가중값을 계산할 수 있도록 전달함수를 조금 바꾸어야 한다.

도 3a, 3b는 부호율이 ⅓ 및 부호기의 발생기가 (1, 5/7, 3/7)인 순환규칙길쌈 부호기와 상태도 각각 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 순환규칙길쌈부호의 전달함수가 모든 조각 가중값을 계산할 수 있도록 전달함수를 조금 바꾸기 위해, 부호율이 1/3이고 부호기의 발생기(generator)가 8진수로 (1, 5/7, 3/7)인 순환규칙길쌈부호기를 도시한 것이며, L, D₁, D₂, D₃는 경로(L), 입력 가중값 (D₁), 그리고 홀짝 검사 심벌에 대응하는 부호조각의 가중값 (D₂, D₃)을 나타내는데 쓰이는 가짜 변수를 나타낸다.

제 5참고문헌[5]에 공지된 비슷한 방법으로 부호의 상태 전이 행렬을 구하면 수학식 18과 같이 나타내어진다.

상기 수학식 18에 의하여 유도된 전달함수는 수학식 19와 같이 나타내어진다.

수학식 19에서 (0, 0)은 행렬의 (0, 0) 원소를 나타내고,은 꼬리비트에 말미암은 가중값을 나타내는데 이 때는 경로(path)와 입력 데이터 가중값, 둘 다 더해지지 않는다. 이와 같은 방법으로 얻은 전달함수를 써서 제 5참고문헌[5]에공지된 반복 계산을 이용하여 t(W, d₁, d₂, d₃)가 획득되어진다.

또한, 부채널마다 감쇄 진폭와 잡음 분산과 같은 채널 정보를 알고 있을 경우, 짝 오류 확률인의 획득이 가능하다.

즉,의 조건 아래 구성원소가 모두 0인 부호어를 부호조각 가중값이인 특정 부호어으로 잘못 복호할 확률은 수학식 20과 같이 나타내어진다.

여기서,이고 ξ_j는을 만족시키는 l의 지표 집합이다. 또한, 부호어 조각와 구성원소가 모두 0인 부호어 조각가 d_j위치에서 다르므로 d_j는 ξ_j의 원소개수이다.

그러므로,에 대해 평균한 평균 짝 오류 확률은 수학식 21과 같이 나타내어진다.

여기서,이고,

y가 0보다 클경우, p_α(y) =이다.

실예로,의 모든 값에 대해를 정확히 얻기는 어려우므로, 레일리 확률변수에 관한 제 6참고문헌(S.B. Slimane and T. Le-Ngoc, "Tight bounds on the error probability of coded modulation schemes in Rayleigh fading channels," IEEE Trans. Vehic. Technol., vol. 44, no. 1, pp. 121-130, Feb. 1995. 이하 [6] 이라 표기)에 공지된 기술을 이용하여 짝 오류 확률의 한계를 획득한다.

먼저,이라 한다면, 수학식 22가 획득되어진다.

여기서 수학식 21은 상기 수학식 22에 의해, 수학식 24가 획득되어진다.

여기서,이고, a_q,l이 0보다 크거나 같을 경우,이다.

또한,가운데 가장 작은 값과 가장 큰 값을과으로 두면,가 성립한다.

여기서,및와 같이 나타내어진다. 또한,이다.

즉, 확률변수 v는 2차 적률이 1인 레일리 확률변수를개를 합한 것이다. 그러므로, v는 자유도가 2d_t인 카이-제곱 확률 변수이다.

상술한 카이-제곱 확률 변수를 이용하면 수학식 24와 같은 한계를 갖는다.

여기서,제 6참고문헌([6])을 이용하면

와 같이 정의되어진다.

상기와 같은 방법으로, 평균 비트 오류 확률의 한계는 수학식 25과 같이 나타내어진다.

상기 수학식 25에서 수치 문제와 계산 시간 때문에 d_t값이 클경우,을 계산하는 것이 어려우므로 함수 K(d, w)가 d의 단조감소함수라는 것을 감안하여, 수학식 25의 상한을 얻을 경우, 수학식 26과 같이 나타내어진다.

여기서,은 터보부호 심벌을 반복부호화한 뒤, 획득한 부호어의 전체 최소 해밍거리이다.

모든 부 채널의 잡음 분산이 같아와 같이 나타내어진다면, 수학식 26은 수학식 27과 같이 간단하게 나타낼 수 있다.

또한, 터보부호의 성능 추정에 있어서, 신호대잡음비가 어느 정도 높을 때 평균결합한계가 터보부호의 성능을 정확하게 추정할 수 있다고 하더라도 W와 C가 커지면 모든 부호조각 가중값에 대하여 부호어 수를 얻기는 어렵기 때문에 신호대잡음비가 어느 정도 높을 때, 확률 끼워넣기가 커지면 비트 오류율이 어떻게 바뀌는 지를 보여주는 터보부호의 점근 성능을 알아 봄으로서, 터보부호의 성능을 추정할 수 있다.

즉, 터보부호의 두 가지 중요한 특성으로 입력 데이터 수열의 끼워넣기(순열)와 구성부호의 순환성이 있다. 끼워넣기는 가중값이 작은 한 부호기의 출력과 가중값이 큰 다른 부호기의 출력을 결합함으로써, 결합한 뒤 부호어가 작은 가중값을 갖게 될 확률을 줄이는 기능을 제공한다.

또한, 종래의 순환길쌈부호는 가중값이 1인 입력 데이터 수열로 만들어지지 못하기 때문에, 터보부호 입력 데이터 수열의 가장 작은 가중값은 2이며, 입력 데이터 수열의 가중값이 커지거나 또는 끼워넣기의 크기가 커짐에 따라 터보부호어의 가중값이 작을 확률이 줄어든다.

즉, 제 1순환규칙길쌈부호기의 출력수열의 가중값을 가장 작게 하는 가중값이 2인 입력 데이터 수열이, 끼워넣기로 임의로 순서가 뒤바뀐 뒤 제 2순환규칙길쌈부로기를 통과했을 때, 여기서 출력되는 수열도 가장 낮은 가중값을 갖게 될 확율은 약 2/W 정도이다.

그리고, 확률 끼워넣기일 때 가중값이 3인 입력 데이터 수열에 대한 확률은 약 6/W²정도이기 때문에,

제 7참고문헌(D. Divsalar and R.J. McEliece, "Effective free distance of turbo codes," Electron. Letters, vol. 32, no. 5, pp. 445-446, Feb. 1996. 이하 [7]이라 표기)에서 정의한 유효자유거리, 즉, 가중값이 2인 입력 데이터 수열로 생기는 부호어의 가장 작은 가중값은, 확률 끼워넣기의 크기가 커짐에 따라 어느 정도 큰 신호대잡음비 영역에서의 성능을 좌우한다.

또한, 신호대잡음비가 높아짐에 따라 수학식 26에서 보여지는 비트 오류율 항이 신호대잡음비의 역수의 d_t제곱의 비율로 빠르게 줄어들므로, 전체 최소 해밍거리 d_t,min를 갖는 부호어에 의한 비트 오류율 항은 신호대잡음비가 높을 경우, 비트 오류율 성능을 좌우한다.

즉, d_t(>d_t,min)로 생기는 비트 오류율 항은 d_t,min으로 생기는 비트 오류율 항과 견주어 보면 무시할 수 있을 정도로 작다.

상술된 수학식 25의 유효자유거리와 전체 최소 거리로 생기는 두 비트 오류율 항만을 생각하여 점근 성능을 정의하면 수학식 28와 같이 나타내어진다.

여기서이며,

이며,

d_j,ef는 유효자유거리인에 이바지하는 j번째 부호조각의 해밍거리이고,는 터보부호 심벌을 반복부호화한 후의 전체 유효자유거리이고, d_j,min은 전체 최소 해밍거리 d_t,min에 이바지하는 j째 부호조각의 해밍거리이다.

도 4은 K=1(K=사용자 수), M=12, W=100, W=10000 및 반복벡터가 (4, 4, 4)일 때, 부호율이 ⅓인 터보부호의 결합 한계, 비트 오류율항 하나의 점근 성능, 그리고 비트 오류율항 둘의 점근 성능을 나타낸 그래프이도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 터보부호는 발생기가 8진수로 (1, 5/7)인 순환규칙길쌈부호 두 개를 써서 만들어진다.

여기서 점근선 1은 W=100일 때 큰 신호대잡음비 값에서 결합 한계로부터 멀어지지만, 점근선 2는 결합 한계를 잘 추정한다.

즉, 터보부호의 최소 거리와 유효자유거리를 조사하면, 오류마루 영역에서의 품질성능의 추정이 용이하다.

또한, 여러 반복벡터(M₁, M₂,..., M_C)가 품질성능에 어떠한 영향을 미치는지, 반복벡터를 다르게 하여 측정하기로 한다. 오류마루 영역에서 성능을 추정하고자평균 결합 한계나 점근 성능을 사용한다.

또한, 한계와 점근 성능을 모두 적용할 수 없는 낮은 신호대잡음비의 경우, 모의실험을 하기로 한다. 모의실험은 확률 끼워넣기로 입력 데이터 수열을 순열 배치하고 모든 모의실험에서 복호 반복수는 15이다.

또한, G(f)를 굽음계수(Rolloff factor)가 0.5인 상승 코사인 여파기로 두며 확산과 부호화로 생기는 전체 처리이득을 고정하여 모든 모의실험 결과에서 PG_t=NM=512로 고정한다.

여기서, 부반송파 수 M을 먼저 선택한 후에, PG_t/M보다 작은 최대정수로 N 을 정한다. 또한, 터보부호의 발생은 (1, g₂/h₂, ... , g_C/h_C)으로 나타내어진다.

여기서, g_j와 h_j는 j째 홀짝 검사 심벌을 생성하는데 있어, 순방향 다항식과 되먹임 다항식을 8진수로 나타낸 것이다.

먼저, K(사용자)가 1일 때의 성능은 다음과 같다.

도 5은 K=1, M=12, W=100, W=1000 및 부호율이 1/3인 터보부호를 쓸 때 세 가지 반복조합에 대한 한계와 모의 실험 결과를 나타낸 그래프이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 성능 조사에 쓰인 터보부호는 기억 요소수가 같은 부호들 가운데 유효자유거리가 가장 크며, 최대비슷함복호를 바탕으로 한계를 얻고 준최적, 반복복호 알고리즘으로 모의 실험을 수행했기 때문에, 한계가 모의실험결과보다 작을 때도 있다.

상술한 결과는 덧셉꼴 흰빛 정규잡음 아래에서 한계를 얻은 것을 나타낸 제5참고문헌([5])에서도 보여지며, 신호대잡음비가 높아지면 모의실험성능이 한계로 수렴한다는 것을 알 수 있다.

또한, 신호대잡음비가 높을 경우, W가 커짐에 따라 유효자유거리가 성능을 지배하기 때문에, 반복벡터가 (2, 5, 5)인 시스템에서 원활하게 동작한다는 것을 알 수 있다.

상기 도 5에서 터보부호는 유효자유거리가 d_ef=10이고, 이 때 부호조각 가중값은 d_1,ef=2, d_2,ef=4, 그리고 d_3,ef=4 이다.

또한, 반복부호화 뒤, 전체 유효자유거리는 (6, 3, 3), (4, 4, 4), 그리고 (2, 5, 5)의 반복벡터에 대하여 d_t,ef=36, d_t,ef=40, 그리고 d_t,ef=44 이다. 따라서 홀짝 검사 심벌에 다양성을 더 많이 주면 전체 유효자유거리가 커지고 오류마루가 시작되는 비트 오류율을 낮출 수가 있다.

또한, W=1000이고 신호대잡음비가 낮을 경우, 세 가지 반복방법에 대하여 모의실험한 결과는 다음과 같다.

신호대잡음비가 높을 때, 성능이 좋던 반복벡터가 신호대잡음비가 매우 낮을 때는 성능이 조금 떨어지는 것을 볼 수 있다. 즉, 상술된 신호대잡음비가 매우 낮을 경우, 성능이 조금 떨어지는 반복벡터의 현상은 다음과 같이 추정되어진다.

수학식 11의 로그 비슷함 비율을 다음과 같이 나누어 쓸 수 있다(제 7참고문헌[7] 참조.)

여기서,는 규칙 데이터의 채널을 측정함으로써 얻는 성분이고,

은 복호 과정에서 얻은 외부(extrinsic) 정보이며,은 반복복호 과정에서 다른 복호기로부터 더해지는 전확률의 추정값이다.

즉, 터보 복호기는 복호를 반복함에 따라와를 써서 데이터 비트를 보다 확실하게 추정하리라 추측되어 지지만, 신호대잡음비가 낮을 경우, 어느 한 복호기에서 잘못된 부가 정보가 출력되고, 출력되어진 잘못된 부가 정보가 다른 복호기에 더해지기 때문에 복호기가 데이터를 올바르게 추정하기가 어렵다는 것으로 파악된다.

즉, 규칙적 데이터에 다양성 차수를 더 높게 주면 홀짝 검사 심벌의 다양성 차수가 낮아지므로 신호대잠음비가 작을 때 잘못된 오류 정보가 덜 교환될 것이다.

그러나, 신호대잡음비가 높아지면서 복호기의 성능이 좋아지기 때문에, 어느한 복호기에서 출력한 부가 정보는 다른 복호기의 성능을 좋게 하고 로그 비슷함 비율을 더욱 정확히 출력하게 하며 반복 복호를 함에 따라 성능이 더욱 좋아진다.

그러므로 데이터 심벌과 홀짝 검사 심벌에 다양성을 어떻게 주는 가에 따라서 신호대잡음비가 낮을 때의 성능과 신호대잡음비가 높을 때의 성능 사이에 상관 관계가 있다.

표 1은 부호율이 1/C₁과 1/C₂인 두 개의 순환규칙길쌈부호로 구성된 부호율 1/C의 일부 터보부호에 대한 구성요소 및 전체 유효자유거리를 나타낸 것이다.

도 6은 K=1, M=12, W=1000 및 부호율이 다른 세 가지 터보부호 사용시, E_b/η₀에 따른 비트 오류율을 나타낸 그래프도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 데이터 심벌의 반복수를 고정하고 부호율과 홀짝 검사 심벌수를 바꿀 경우, 다른 홀짝 검사 심벌들의 영향을 나타낸 것이다. 또한, 부호의 구성요소와 반복벡터, 그리고 그에 따른 전체 유효자유거리는 표 1에 나타내었다.

반복벡터가 (2, 5, 5)이고 부호율이 1/3인 터보부호는 신호대잡음비가 높을 때 성능이 가장 좋지만 신호대잡음비가 낮을 때에는 성능이 가장 나쁘다는 것을 알 수 있다. 또한, 발생기 3/7이 만든 부호조각이 발생기 5/7이 만든 부호조각보다 유효자유거리에 대한 가중값이 작으므로 발생기 3/7이 만든 새로운 부호조각이 더해지면서 신호대잡음비가 높을 때 성능은 나빠지지만 신호대잡음비가 낮을 때는 성능이 좋아진다. 그러므로 동작 비트 오류율 값에 따라서 부호율과 반복방법을 알맞게 선택해야 한다.

이하에서 기술되어지는 것은, 다중접속 간섭이 있을 때 시스템의 성능에 관한 것이다.

도 7는 M=12, W=1000, E_b/η₀= 5dB 및 부호율이 ⅓인 터보부호 사용시, K에 따른 비트 오류율을 나타낸 그래프도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 데이터 블록의 크기를 W=1000으로 고정한다. 또한, 사용자가 한명일 때와 마찬가지로, 사용자가 여럿명일 경우에도, 두 반복방법 사이에 교차점이 있다.

즉, 교차점 아래의 비트 오류율 값에서는 유효자유거리가 성능을 좌우하므로 반복벡터가 (2, 5, 5)인 시스템이 반복벡터가 (4, 4, 4)인 시스템보다 더 원활하게 동작한다.

한편, 홀짝 검사 심벌에 다양성 차수를 크게 하면 신호대잡음비가 낮을 때반복복호가 발산하므로 교차점 위의 비트 오류율 값에서는 성능이 나빠지기 때문에, 반복부호를 알맞게 쓰면 전체 유효자유거리를 크게 함으로써, 오류마루의 근처나 아래의 비트 오류율 값에서 시스템의 성능을 좋게 할 수 있다.

예를 들어, 10^-5의 비트 오류율 값에서 부호율이 1/3인 터보부호에 대해 반복벡터 (2, 5, 5)를 쓸 때가 반복벡터 (4, 4, 4)를 쓸 때보다 사용자수를 40명 이상 더 수용하는 성능을 나타내어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 터보부/복호기에서 데이터비트의 부호화 및 복호화 할 때, 홀짝 검사 심벌에 다양성 차수를 더 줌으로써 기지국과 단말기에 적용하면 이동통신 환경에서 통화품질을 더 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 감쇄채널상에서 채널의 다양성이나 부호화로 일어나는 부호의 다양성을 크게 함으로써, 감쇄 영향을 줄여 이동통신 환경상에서 사용자의 수를 증가시키는 효과가 있다.

Claims

다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 방식을 이용한 데이터 송,수신 시스템에 있어서,

입력신호인 데이터 비트를 부호화 하는 터보부호기와,

상기 터보부호기로부터 부호화 되어 출력되는 터보부호 심벌을 주파수 영역에서 반복부호심벌로 변환 및 상기 변환된 반복부호심벌신호를 알맞게 분리하는 반복기/심벌대응기와,

상기 반복기/심벌대응기에서 출력되는 터보부호 심벌을 감쇄가 심할 때의 영향이 부호어 안의 심벌들에게 알맞게 분배되도록 채널을 바꾸어주는 적어도 하나 이상의 끼워넣기와,

상기 적어도 하나 이상의 끼워넣기에서 적당히 순서가 뒤바뀐 터보부호 심벌에 서명수열을 곱해 대역확산을 하는 적어도 하나 이상의 제 1곱셈기와,

상기 적어도 하나 이상의 제 1곱셈기에서 대역확산된 신호를 임펄스 형태로 변조하는 적어도 하나 이상의 충격변조기와,

상기 적어도 하나 이상의 충격변조기에서 출력된 신호에 있어 파형을 부드럽게 변환하고 심벌간 간섭을 제거하는 적어도 하나 이상의 칩 파 성형여파기와,

상기 적어도 하나 이상의 칩 파 성형여파기에서 출력된 신호를 각 주파수 대역으로 할당하는 적어도 하나 이상의 제 2곱셈기와,

상기 적어도 하나 이상의 제 2곱셈기에서 출력된 신호를 모두 더해 전송하는제 1 덧셈기와,

상기 제 1덧셈기로부터 전송된 신호를 수신하는 수신 시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 수신 시스템은,

상기 제 1덧셈기에서 전송된 수신신호를 부채널마다 칩 정합 여파를 하는 적어도 하나 이상의 칩정합 여파기와,

상기 적어도 하나 이상의 칩 정합 여파기로부터 출력된 부채널마다 칩 정합 여파가 된 신호가 적어도 하나 이상의 제 3곱셈기를 거친 뒤, 동위상으로 변조시켜, 저역통과여파 시키는 적어도 하나 이상의 저역통과 여파기와,

상기 적어도 하나 이상의 저역통과 여파기로부터 출력된 저역통과여파 시킨 신호를 T_c마다 표본화한 뒤, 사용자의 서명수열로 상관시키는 적어도 하나 이상의 상관기와,

상기 적어도 하나 이상의 상관기로부터 출력된 바라는 사용자의 서명수열로 상관이 된 신호를 채널 역끼워넣기에 의해 순서를 원래대로 바꾸는 적어도 하나 이상의 제 3끼워넣기와,

상기 적어도 하나 이상의 제 3끼워넣기에서 출력된 분리된 심벌신호를 복원하는 심벌역대응기와,

상기 심벌역대응기로부터 출력된 복원된 심벌신호를 복호하는 터보복호기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 터보부호기는 입력되는 터보부호 심벌을 홀짝검사를 하여 부호화하는 제 1순환규칙길쌈부호기와,

제 1끼워넣기에서 적당히 순서가 뒤바뀐 터보부호 심벌을 홀짝검사 심벌로 부호화하는 제 2순환규칙길쌈부호기를 포함하여 구성됨으로써, 상기 부호화되는 터보부호 심벌에 다양성 차수를 주어 반복부호화 하는 것을 특징으로 하는 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 충격변조기는 동위상 변조기로 구성되는 것을 특징으로 하는 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 터보 복호기는 하기의 수학식 29와, 수학식 30을 이용하여 가지전이기준과 로그 비슷함 비율의 반복 과정을 거치는 터보복호 기준을 사용하여 부호심벌을 복호화 하는 것을 특징으로 하는 비균일 반복부호를 바탕으로 한 터보부호를 쓰는 다중반송파 직접수열 부호분할 다중접속 시스템.

x_1,l(i)=±1 (b_l=i 일 경우)

x_j,l(i,S_l-1, S_l)=±1(입력 b_l=i에 의해 상태가 S_l-1에서 S_l로 전이할 때 생기는 j째 코드 심벌의 값에 따라서)

B_l: 복호 과정에 영향을 주지 않는 상수이다.

: K(=1,2) 복호기로 계산한 로그 비슷함 비율.

: 순방향 반복.

: 역방향 반복