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KR100444571B1 - 터보디코더와 알에스디코더가 연접된 디코딩장치 및 그의디코딩방법 - Google Patents

터보디코더와 알에스디코더가 연접된 디코딩장치 및 그의디코딩방법 Download PDF

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KR100444571B1
KR100444571B1 KR10-2002-0001813A KR20020001813A KR100444571B1 KR 100444571 B1 KR100444571 B1 KR 100444571B1 KR 20020001813 A KR20020001813 A KR 20020001813A KR 100444571 B1 KR100444571 B1 KR 100444571B1
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Abstract

터보디코더와 RS디코더가 연접된 디코딩장치 및 그의 디코딩방법이 개시된다. 디코딩장치는, 수신된 신호를 터보디코딩하는 터보디코더, 터보디코딩된 신호를 RS디코딩하는 RS디코더, 및 소정의 반복횟수로 터보디코딩이 행해지고 RS디코더로부터 오류정정의 완료신호 수신시 디코딩동작이 중단되도록 터보디코더를 제어하는 제어부를 갖는다. 제어부는, 완료신호가 수신되는 경우 반복횟수를 감소시키고, 완료신호가 수신되지 않는 경우에는 상기 반복횟수를 증가시킨다. 설정된 반복횟수는 수신되는 신호의 다음 프레임의 디코딩 반복횟수로 사용된다. 이에 따라 채널의 상태에 따른 반복횟수의 가변이 가능하게 되어 디코딩 성능이 최적화된다.

Description

터보디코더와 알에스디코더가 연접된 디코딩장치 및 그의 디코딩방법 {Decoding device having a turbo decoder and an RS decoder concatenated serially and a decoding method performed by the same}
본 발명은 터보디코더와 RS디코더가 연접된 디코딩장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, RS인코딩과 터보인코딩이 중첩적으로 행해진 신호를 디코딩하는 장치 및 그의 디코딩방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 디지털통신에서는 채널상의 에러를 보정하기 위해 송신단에서 에러정정코드를 가하고 수신단에서 에러를 보정하는 방법을 사용한다. 이러한 에러보정 가능한 코딩 방식 중 하나로 사용되는 것이 터보코드(Turbo Code)이다. 터보코드는 미국향 CDMA2000 및 유럽향 W-CDMA에서 높은 데이터율(data rate)을 필요로 하는 채널에 채택되고 있다.
도 1은 수신된 터보코드를 디코딩하는 종래의 디코딩장치의 블록도이다.
채널을 통해 수신된 신호는 입력버퍼(10)를 거쳐 터보디코더(20)에 입력된다. 터보디코더(20)는 반복복호(iterative decoding)방법에 의해 터보코드를 복호하며, 복호된 신호는 출력버퍼(70)로 전달된다.
터보코드는 터보디코더(20)의 반복적 디코딩 동작의 반복횟수에 따라 오류 정정 성능이 달라진다. 반복횟수가 커질수록 오류의 정정률이 높아지게 된다. 그러나, 반복횟수가 지나치게 큰 경우에는 디코딩 동작의 시간이 길어지고 또한 디코딩을 위한 전력 소모가 증가된다. 따라서, 일정 수준 이상의 오류정정이 행해진 후에는 제어부(40)는 반복디코딩을 중단시킨다.
반복동작을 중단시키는 기준설정 방식으로는 종래에는 다음과 같은 방법이 사용되었다.
첫째는, 반복횟수를 미리 설정하여 놓고 설정된 반복횟수에 이르면 반복디코딩을 중단시키는 방법이다. 그런데, 이러한 방법은, 오류 정정이 충분히 되었는데도 불구하고 불필요한 반복디코딩을 행할 우려가 있어 디코딩시간이 오래 걸리고 전력소모가 증가할 수 있다. 또한, 오류 정정이 불충분하게 되었는데도 불구하고 반복디코딩을 중단시킬 우려가 있어 원하는 정도의 오류정정 성능을 얻을 수 있다는 문제점이 있다.
두번째 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 별도의 LLR(Log likelihood ratio)연산부 또는 CRC(cyclic redundancy check)검사부(30)를 필요로 하는 방법이다. 즉, 반복적인 터보디코딩 동작 수행 중에 디코딩된 신호에 대해 CRC검사를 하거나 복호결과의 신뢰도(LLR : Log likelihood ratio) 검사를 행하여, CRC검사 결과에 따라 오류정정이 완료된 것으로 판단되거나 또는 신뢰도의 절대값의 최소치가 소정의 문턱값(threshold value) 이상이 되는 경우에 복호를 중단한다.
그러나, CRC를 이용하는 방법은, 터보코드가 CRC방식에 따라 중복적으로 인코딩되어야 하고, 이에 따라 데이터 전송률 손실(data rate loss)이 발생할 수 있고, 또한 CRC에서 올바르지 않은 정보를 발생시킬 가능성도 있다.
또한, LLR의 최소 절대값을 이용하는 방법은, 반복복호를 중단시키기 위한 문턱값을 적절하게 결정하기가 매우 어려우며, 또한 문턱값을 넘는 경우에도 오류 정정이 불완전하게 이루어진 경우가 많다는 문제점이 있다.
상기와 같은 터보코드의 디코딩 방법은 터보복호기만 단독으로 사용하여 오류를 정정하는 동작을 수행했을 때 사용가능하다. 그런데, 최근에는 터보복호기와 RS디코더(Reed Solomon Decoder)를 연접해서 복호를 수행하는 방식이 제안되어 있어(US 6,298,461) RS복호기의 복호 결과를 이용하여 복호 결과의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 방법의 개발 가능성이 생기게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, RS인코딩과 터보인코딩이 행해져 전송된 신호에 대해서 불필요한 반복복호 및 불충분한 반복복호를 방지하고, 오류정정 성능을 최적화시킬 수 있는 디코딩장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 터보디코딩 장치의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 디코딩장치의 블록도, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 디코딩방법의 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 입력버퍼 120 : 터보디코더
140 : 제어부 150 : RS디코더
170 : 출력버퍼 180 : 메모리
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디코딩장치는, 수신된 신호를 소정의 제1방식으로 디코딩하는 제1디코더; 상기 제1디코더에 의해 디코딩된 상기 신호를 소정의 제2방식으로 디코딩하며, 상기 제2방식의 디코딩에 의한 오류정정의 완료시 완료신호를 출력하는 제2디코더; 및 상기 제1디코더가 소정의 반복횟수로 디코딩을 행하고, 상기 제2디코더로부터 상기 완료신호 수신시 상기 제1디코더의 디코딩동작이 중단되도록 상기 제1디코더를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 제1디코더의 일 예는 터보디코더이고, 상기 제2디코더의 일 예는 RS디코더이다.
상기 제어부는, 상기 터보디코더에 의해 상기 반복횟수의 터보디코딩이 행해진 상기 신호에 대해서 상기 완료신호가 수신되는 경우 상기 반복횟수를 감소시키고, 상기 완료신호가 수신되지 않는 경우에는 상기 반복횟수를 증가시킨다. 이에 따라 채널의 상태에 따른 반복횟수의 가변이 가능하게 되어 디코딩 성능이 최적화된다.
이때, 상기 제어부는, 상기 반복횟수가 소정의 최소값보다 작아지는 경우 상기 최소값을 상기 반복횟수로 설정하고, 상기 반복횟수가 소정의 최대값보다 커지는 경우에는 상기 최대값을 상기 반복횟수로 설정한다. 이에 따라, 터보디코딩을위한 최소한의 반복횟수가 보장되고, 과도하게 큰 반복횟수의 설정이 방지된다.
한편, 본 발명에 따른 디코딩장치는, 상기 터보복호기에 입력되는 상기 신호를 일시적으로 저장하는 입력버퍼, 및 상기 RS복호기의 출력을 일시적으로 저장하는 출력버퍼를 가지고 있다. 상기 제어부는, 상기 입력버퍼에 여분의 저장용량이 존재하거나 또는 상기 출력버퍼에 여분의 여분의 저장용량이 존재하지 않는 경우, 상기 반복횟수를 상기 최대값보다 큰 값으로 설정가능하다. 이에 따라 시간지연 없이 보다 양호한 성능의 오류정정이 가능하게 된다.
상기 반복횟수와 상기 최소값 및 상기 최대값은 메모리에 저장되며, 저장된 반복횟수는 차후의 프레임에 대한 디코딩 반복횟수로 사용된다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기와 같은 디코딩장치에 의해 수행되는 디코딩방법이 제공된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 디코딩장치는 RS인코딩과 터보인코딩이 중첩적으로 행해진 신호를 디코딩한다. 즉, 신호 전송단은 RS인코더와 터보인코더를 구비하고 있으며, 이에 따라 전송될 신호는 먼저 RS인코딩 의해 블록코드(block code)가 되고, 이 블록코드가 터보인코딩되어 터보코드가 생성된다.
도 2는 본 발명에 따른 디코딩장치의 블록도이다. 본 발명에 따른 디코딩장치는, 입력버퍼(110), 터보디코더(120), RS디코더(150), 출력버퍼(170), 제어부(140), 및 메모리(180)를 가지고 있다.
입력버퍼(110)는 수신된 신호를 일시적으로 저장하며, 저장된 신호는 터보디코더(120)에 제공된다. 출력버퍼(170)는 RS디코더(150)에 의해 RS디코딩된 신호를 일시적으로 저장한다. 터보디코더(120)는 입력버퍼(110)로부터 입력되는 신호에 대해 반복적인 터보디코딩을 행한다.
RS디코더(150)는 터보디코더(120)에 의해 터보디코딩된 신호에 대해 RS디코딩을 행한다. RS디코더(150)의 RS디코딩 동작 결과 오류정정이 완료된 경우에는 RS디코더(150)는 오류정정의 완료신호를 출력한다. 터보디코더(120)에 의해 수행된 터보디코딩에 의해 신호의 오류가 정정된 경우에는 RS디코더(150)에 의해 RS디코딩된 신호가 오류를 갖지 않게 된다. 따라서 RS디코더(150)의 RS디코딩동작 결과 오류가 정정된 경우에는 터보디코더(120)의 터보디코딩 동작에서의 오류 정정도 충분하게 이루어진 것으로 볼 수 있다. 따라서, RS디코더(150)가 오류정정의 완료신호를 출력하는 경우에는 터보디코더(120)와 RS디코더(150)에 의해 오류정정이 충분히 행해진 것으로 판단할 수 있다.
메모리(180)에는 터보디코더(120)의 디코딩동작의 반복횟수, 및 이러한 반복횟수에 대해서 설정가능한 최대값과 최소값이 저장되어 있다. 제어부(140)는 메모리(180)에 저장되어 있는 반복횟수 만큼 터보디코더(120)가 디코딩동작을 행하도록 터보디코더(120)를 제어한다. 또한, 제어부(140)는 메모리(180)에 저장되어 있는 반복횟수에 대해서 RS디코더(150)가 출력하는 완료신호에 따라 새로운 값을 설정한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 디코딩방법을 보다 상세하게 설명한다.
수신된 신호는 입력버퍼(110)에 입력된 후 터보디코더(120)에 입력된다(S10). 터보디코더(120)는 입력된 신호에 대해 반복적 터보디코딩을 수행한다(S20). 이때, 터보디코더(120)의 디코딩동작은 제어부(140)에 의해 제어되며, 제어부(140)는 메모리(180)에 기 설정되어 있는 반복횟수 만큼 디코딩동작이 반복되도록 터보디코더(120)를 제어한다.
상기한 반복횟수 만큼 터보디코딩된 신호는 RS디코더(150)에 입력되며, RS디코더(150)는 입력된 신호에 대해 RS디코딩을 행한다(S25). RS디코더(150)는 오류정정의 완료 여부를 판단하는 기능을 가지고 있으며, 이때 오류정정이 완료된 것으로 판단하는 경우에는(S30) 완료신호를 출력한다. 이 완료신호는 제어부(140)에 입력되며, 이에 따라 제어부(140)는 오류정정이 완료되었는지 여부를 알 수 있게 된다.
제어부(140)에 완료신호가 입력되면, 제어부(140)는 메모리(180)에 설정되어 있던 반복횟수를 하나 감소시킨다(S50). 이때, 메모리(180)에는 반복횟수에 대해 설정가능한 최소값이 저장되어 있고, 제어부(140)는 현재 설정되어 있는 반복횟수가 최소값보다 작은지를 비교하여(S40), 최소값보다 큰 경우에만 반복횟수를 감소시킨다(S50).
RS디코더(150)의 RS디코딩동작 수행후에도 완료신호가 출력되지 않으면 제어부(140)는 오류정정이 완료되지 않은 것으로 판단한다. 이에 따라, 제어부(140)는 메모리(180)에 설정되어 있던 반복횟수를 하나 증가시키고(S70), 아직 오류정정이 충분히 완료되지 않았으므로 수신된 신호의 현재 프레임에 대해 터보디코더(120)에의한 반복적 터보디코딩 동작을 지속시킨다(S80). 이때, 메모리(180)에는 반복횟수에 대해 설정가능한 최대값이 저장되어 있고, 제어부(140)는 현재 설정되어 있는 반복횟수가 최대값보다 큰지를 비교하여(S60), 최대값보다 작은 경우에만 반복횟수를 증가시킨다(S70).
S50단계와 S70단계에서 설정된 반복횟수는 수신된 신호의 다음 프레임에 대한 디코딩 동작시 터보디코딩을 반복하는 횟수로 사용된다.
신호가 전송되는 채널의 상태가 양호한 경우에는 오류가 생기는 데이터가 적어지며 채널의 상태가 양호하지 않을수록 오류가 생기는 데이터가 많아지게 된다. 오류가 많아질수록 양호한 오류 정정 성능을 얻기까지 많은 반복횟수의 터보디코딩을 수행되어야 하며, 오류가 적은 경우에는 적은 반복횟수의 터보디코딩으로도 양호한 오류 정정 성능을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이, 메모리(180)에는 터보디코더(120)가 반복적 터보디코딩을 수행할 반복횟수가 미리 설정되어 있고, 이 반복횟수에 의해서 오류정정이 충분히 이루어진 경우에는 현재 채널의 상태가 양호하다고 판단한다. 따라서, 다음번 프레임에 대한 터보디코딩의 반복횟수를 감소시켜도 충분히 오류정정을 할 수 있게 된다. 또한, 이 반복횟수에 의해서 오류정정이 충분히 이루어지지 않은 경우에는 현재 채널의 상태가 양호하지 못하다고 판단한다. 따라서, 다음번 프레임에 대한 터보디코딩의 반복횟수를 증가시킴으로써 충분한 오류 정정을 할 수 있게 된다.
또한, S40단계와 S60단계에서 알 수 있는 바와 같이, 현재 채널상태가 양호하더라도 반복횟수가 최소값 이하로 낮아지지는 않으며, 또한 현재 채널상태가 양호하지 못하더라도 반복횟수가 최대값 이상으로 높아지지는 않게 된다. 따라서, 터보디코딩을 위해 필요한 최소한의 반복횟수는 보장되며, 또한 오류 정정이 다소 불완전한 경우라도 과도한 횟수의 반복으로 인한 시간지연과 전력소모가 방지된다.
한편, 반복횟수가 일정치 이상으로 증가하더라도 만약 입력버퍼(110)에 여분의 저장용량이 존재한다면 과도한 반복으로 인한 시간지연의 문제는 발생하지 않는다. 왜냐하면, 입력버퍼(110)에 여분의 저장용량이 존재하는 경우에는(S75), 입력버퍼(110)에 수신된 신호가 추가적으로 저장되는 시간 동안은 터보디코더(120)의 터보디코딩 동작에 의한 지연이 발생되더라도 전체적으로는 디코딩동작의 시간지연이 발생하지 않기 때문이다. 따라서, 입력버퍼(110)에 여분의 저장용량이 존재하는 경우에는 반복횟수가 최대값을 초과하는 경우에도 반복횟수를 증가시킨다(S78).
또한, 반복횟수가 일정치 이상으로 증가하더라도 만약 출력버퍼(170)에 여분의 저장용량이 존재하지 않는다면 과도한 반복으로 인한 시간지연의 문제는 발생하지 않는다. 왜냐하면, 출력버퍼(170)에 여분의 저장용량이 존재하지 않는 경우에는, 출력버퍼(170)에 터보디코딩과 RS디코딩이 완료된 신호를 전송하더라도 출력버퍼(170)에 저장될 수 없기 때문에 어차피 시간지연이 발생하기 때문이다. 따라서, 도 3에는 도시되지 않았으나, 출력버퍼(170)에 여분의 저장용량이 존재하지 않는 경우에는 반복횟수가 최대값을 초과하는 경우에도 반복횟수를 증가시킴으로써 오류정정의 효과를 더욱 증진시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 기 설정된 반복횟수의 터보디코딩에 의해 오류정정이 완료되었는지 여부에 따라서 다음 프레임에 대한 반복횟수를 증감시킴으로써, 채널의 상태에 따른 최적화된 반복횟수에 따른 터보디코딩 동작이 행해진다. 따라서, 디코딩 성능이 향상된다. 또한, 터보디코딩을 위한 최소한의 반복횟수가 보장되므로 터보디코딩 동작의 신뢰성이 보장되고, 최대한의 반복횟수가 보장됨으로써 과도한 시간지연을 방지할 수 있다.
상기한 실시예에서는, 터보디코더와 RS디코더가 연접된 디코딩장치를 예시하고 있으나, 이들에 국한되지 않고 반복적인 디코딩을 행하는 제1디코더와 제1디코더에 의해 디코딩된 신호를 디코딩하는 제2디코더를 구비한 다른 디코딩장치에도 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (18)

  1. 수신된 신호를 소정의 제1방식으로 디코딩하는 제1디코더;
    상기 제1디코더에 의해 디코딩된 상기 신호를 소정의 제2방식으로 디코딩하며, 상기 제2방식의 디코딩에 의한 오류정정의 완료시 완료신호를 출력하는 제2디코더; 및
    상기 제1디코더가 소정의 반복횟수로 디코딩을 행하고, 상기 제2디코더로부터 상기 완료신호 수신시 상기 제1디코더의 디코딩동작이 중단되도록 상기 제1디코더를 제어하고, 상기 제2디코더로부터 상기 완료신호가 수신되는 경우 설정한 상기 반복횟수를 감소시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1디코더는 터보디코더이고, 상기 제2디코더는 RS디코더인 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 반복횟수가 소정의 최소값보다 작아지는 경우 상기 최소값을 상기 반복횟수로 설정하는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  5. 제 2항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 터보디코더에 의해 상기 반복횟수의 터보디코딩이 행해진 상기 신호에 대해서 상기 완료신호가 수신되지 않는 경우, 상기 반복횟수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 반복횟수가 소정의 최대값보다 커지는 경우 상기 최대값을 상기 반복횟수로 설정하는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 터보복호기에 입력되는 상기 신호를 일시적으로 저장하는 입력버퍼를 더 포함하며;
    상기 제어부는, 상기 입력버퍼에 여분의 저장용량이 존재하는 경우, 상기 반복횟수를 상기 최대값보다 큰 값으로 설정가능한 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    RS디코딩된 상기 신호를 일시적으로 저장하는 출력버퍼를 더 포함하며;
    상기 제어부는, 상기 출력버퍼에 여분의 저장용량이 존재하지 않는 경우, 상기 반복횟수를 상기 최대값보다 큰 값으로 설정가능한 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 터보디코더에 의해 상기 반복횟수의 터보디코딩이 행해진 상기 신호에 대해서 상기 완료신호가 수신되지 않는 경우, 상기 신호가 추가적으로 터보디코딩되도록 상기 터보디코더를 제어하는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 반복횟수를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
  11. 수신된 신호를 소정의 반복횟수로 제1디코딩하는 단계;
    상기 제1디코딩에 의해 디코딩된 상기 신호를 제2디코딩하는 단계;
    상기 제2디코딩에 의한 오류정정의 완료 여부를 판별하는 단계; 및
    상기 오류정정이 완료된 경우 상기 신호에 대한 상기 제1디코딩을 중단하고, 상기 반복횟수를 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1디코딩은 터보디코딩이고, 상기 제2디코딩은 RS디코딩인 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 감소단계에서는, 상기 반복횟수가 소정의 최소값보다 작아지는 경우 상기 최소값을 상기 반복횟수로 설정하는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
  15. 제 12항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 오류정정이 완료되지 않은 경우 상기 반복횟수를 증가시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 증가단계에서는, 상기 반복횟수가 소정의 최대값보다 커지는 경우 상기 최대값을 상기 반복횟수로 설정하는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 신호를 터보디코딩하기 전에 일시적으로 저장하는 입력버퍼에 여분의 저장용량이 존재하는 경우, 상기 증가단계에서는 상기 반복횟수가 상기 최대값보다 큰 값으로 설정가능한 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    RS디코딩된 상기 신호를 일시적으로 저장하는 출력버퍼에 여분의 저장용량이 존재하지 않는 경우, 상기 증가단계에서는 상기 반복횟수가 최대값보다 큰 값으로 설정가능한 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
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