다중 사용자 통신시스템의 수신 장치 및 제어 방법 document_id A220623068835

휴대 전화 서비스는 1980년대부터 서비스가 시작되어 1990년대 들어 폭발적인 증대 일로에 있다. 특히, 부족한 주파수의 효율적인 사용을 위해 아날로그 형태의 휴대 전화는 디지털 형태로 변환되어 서비스되고 있으며, 향후 21세기에는 언제, 어디서나, 누구와도 다양한 형태의 데이터를 통신할 수 있는 3세대 이동 휴대 전화가 서비스될 예정이다. 디지털 휴대 전화는 유럽에서 상용화된 시분할 다중 접속 방법인GSM(Global System for Mobile communication)과 북미 및 국내에서 표준안으로 채택되어 서비스되고 있는 CDMA 방법인 IS-95 등이 있다. 특히, 국내에서 서비스되고 있는 IS-95는 코드 분할 방법의 장점인 큰 수용 용량과 기지국간의 소프트 핸드오버(soft handover) 특성을 가지고 있으며, 또한, 향후 서비스가 예상되는 3세대 휴대 전화 방법 표준안의 기본적인 형태로 부각되고 있다. 상용화 서비스를 시작한 이래로 디지털 휴대 전화 서비스는 가장 기본적인 요구사항인 시스템의 수용성을 확장시키기 위한 다각적 연구가 진행되어 왔다. 이러한 기술적인 요구에 편성하여 최근 수년동안 CDMA 시스템의 수용성을 높이기 위한 다양한 방법이 공지되어 있는데, 이에 대한 하나의 방안으로 간섭 제거 방법에 대한 연구가 다양한 견지에서 이루어지고 있다. 초기의 연구들은 최적 다중 사용자 검출기에 대한 해석에 중점을 두었지만, 근래에는 간섭 제거 방법의 실제적 구현에 대한 부분으로 관심이 집중되어 있다. 지금까지의 많은 연구와 하드웨어 기술의 발전에 힘입어 몇 가지의 간섭 제거 방법은 제 3세대 이동 통신 시스템에 도입이 될 것으로 기대되고 있다. 통상적으로, 간섭 제거 방법은 크게 직렬 간섭 제거 기법(Serial Interference Cancellation, SIC), 병렬 간섭 제거 기법(Parallel Interference Cancellation, PIC), 혼합 간섭 제거 기법(Hybrid Interference Cancellation, HIC)으로 분류된다. 직렬 간섭 제거 기법(SIC)은 다중 사용자의 간섭 신호를 파워 순서대로 나열하여 단계적으로 제거하는 기법이므로 파워의 크기가 큰 사용자 신호에 대한 검색 결과가 다른 방식에 비하여 우수하게 나타나지만, 각 사용자 신호를 순서대로 제거해야 하므로 간섭 제거에 따른 지연시간이 길어지는 단점이 있다. 또한, 병렬 간섭 제거 기법(PIC)은 모든 사용자 신호에 대해 병렬로 간섭신호를 제거하므로 직렬 간섭 제거 기법(SIC)에 비하여 지연시간이 상당히 단축되는 장점이 있지만, 한꺼번에 여러 간섭신호를 추정하여 제거하게 되므로 부정확하게 추정된 간섭신호가 있을 경우 그에 따른 오차가 커 성능이 저하되는 단점이 있다. 마지막으로, 혼합 간섭 제거 기법(HIC)은 직, 병렬 간섭 제거 기법의 장점을 적절히 이용하기 위해 두 기법을 혼합 사용하는 기법이다. 채널 부호를 고려한 WCDMA 시스템에 간섭 제거 방법을 도입하는 경우, 채널 부호의 이득이 간섭 제거 방법의 이득과 직접적으로 연결되기 때문에 강력한 채널 부호를 사용하는 것이 바람직하다. 이동통신 서비스가 영상과 무선 인터넷 등의 본격적인 멀티미디어 서비스를 제공하게 됨에 따라, 고속 전송뿐만 아니라 낮은 비트오율(Bit Error Rate: BER) 성능이 필요하게 되었다. 이를 위해 오류정정 기법과 성능개선을 위한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 현재 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 와이브로(WiBro) 등과 같은 차세대 이동통신 시스템의 오류정정부호(error correction codes)로서 터보 부호가 채택되었다. 즉, 터보 부호는 기본적으로 길쌈 부호(convolutional code)를 병렬 연접하는 방식이다. 이것은 두 개 이상의 구성 부호화기(component code)에 같은 시퀀스의 서로 다른 배열을 적용하는 것이다. 원래 연구되어 오던 직렬 연접 부호가 전송하고자 하는 시퀀스에 하나의 부호를 적용하여 부호화한 다음 이 부호화된 시퀀스에 다른 부호를 적용하여 다시 부호화하는 이중 부호화의 과정이었다던 것에 비해 새로 제안된 터보 부호는 같은 시퀀스를 배열만 바꿔서 서로 다른 부호화기에 적용하는 방법이다. 다음으로 터보 부호에서는 복호화 방법으로 소프트 출력 반복 복호(Soft output iterative decoding) 방법을 이용한다. 터보 부호 복호의 기본 개념이 복호화 기간 내에 각 비트에 대한 정보를 교환하여 이를 다음 복호에 이용함으로써 성능을 향상시키는 것이기 때문에 터보 부호의 복호화 과정에서는 소프트 출력을 얻는 것이 필요하다. 이를 위하여 MAP (maximum A Posteriori) 알고리즘을 사용하게 된다. 터보 부호는 부호기의 메모리 개수, 블록 크기, 인터리빙 형태, 복호기의 복호 알고리듬, 반복 횟수, 내부 메트릭의 처리 비트 수 등에 의해 성능이 결정된다. 오류정정부호는 크게 LDPC(Low Density Parity Check) 코드 계열과 Turbo-likely 코드 계열 2종류로 구분 지을 수 있다. LDPC 코드 계열은 parity check 행렬을 갖는 형태이고, Turbo-likely 코드 계열은 인터리버(interleaver)를 통해 연접된 (concatenated) 형태를 갖는다. 여기서 반복 복호를 사용하는 부호에서는 미리 결정되는 최대 반복 복호 횟수가 중요하며, 전체 시스템의 복호 처리율을 결정하는 요인이 된다. 이것은 반복 복호 중단 알고리즘이 적용된 복호기라 하더라도, 복호 프레임 데이터에 따라 최대 반복 복호 횟수에 해당하는 반복을 행할 수 있기 때문에, 여전히 시스템에서 미리 정해진 최대 반복 복호 횟수는 중요하다. 도 1은 일반적인 터보 복호기를 설명하기 위한 블록 구성도로서, 기본적으로 제1 내부 복호기(101)와, 인터리버(102)와, 제2내부 복호기(103)와, 디인터리버(104)와 경판정기(105)로 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 동작을 간단히 살펴보면, 제1, 제2 복호기(101, 104)의 입력값들은 시스템 입력 신호와 부가 입력 신호 1, 2, 그리고 외부 정보값이다. 먼저 제1 복호기(101)에 전술한 값들이 입력되면 상기 제1복호기(101)에서 최초의 복호화 과정을 거친 후 연판정값이 출력된다. 최초의 복호 과정을 거친 상기 연판정값은 인터리버(102)를 거친 후 제2 복호기(103)에 부가 입력 신호 2와 함께 입력되어 복호화 과정을 다시 거치게 된다. 전술한 복호화 과정은 원하는 성능을 얻을 때까지 계속 반복 수행되고, 터보 부호는 기본적으로 반복 복호와 내부의 인터리버(102)/디인터리버(104)를 거치면서 긴 복호 지연 시간과 복잡도를 갖는다는 문제점이 있었다. 그 중 복호 지연 시간을 줄이기 위해 많은 장치 및 방법이 제안되었다. 그중에서도 반복 횟수를 정하는 문제와 그에 따라 종료하는 장치 및 방법이 제안되었다.